Τεχνολογίες Αξιοποίησης Στερεών Καυσίμων (ΜΟΠ 517)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Κατανάλωση ενέργειας, αποθέματα, περιβαλλοντικά θέματα, νομοθεσία και πολιτικές, ο ρόλος και η συμβολή των στερεών καυσίμων σήμερα. Πυρόλυση και Καύση συμβατικών και ανανεώσιμων καυσίμων (επίδραση παραμέτρων και συνθηκών στις διεργασίες, βιομηχανικά συστήματα πυρόλυσης, συστήματα καύσης μικρής κλίμακας και βιομηχανικά, συν-καύση συμβατικών και ανανεώσιμων καυσίμων, Εφαρμογές - μελέτες περιπτώσεων. Αεριοποίηση συμβατικών και ανανεώσιμων καυσίμων: επίδραση παραμέτρων και συνθηκών στις διεργασίες, συστήματα αεριοποίησης μικρής και μεγάλης κλίμακας, καθαρισμός αερίου σύνθεσης, Εφαρμογές - Μελέτες περιπτώσεων. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη θερμοχημική αξιοποίηση των στερεών καυσίμων. Τεχνολογίες ελέγχου εκπομπών στερεών σωματιδίων και αερίων ρύπων. Προβλήματα και διαχείριση αποβλήτων από τη θερμοχημική αξιοποίηση των στερεών καυσίμων.

Εργαστηριακές Ασκήσεις: Μελέτη αντιδραστήρα ρευστοστερεάς κλίνης: σχεδιασμός παραμέτρων λειτουργίας, υπολογισμός δεικτών επικαθίσεων και επισκωριώσεων, λειτουργία εν θερμώ και ανάλυση ρύπων, Λέβητας στερεών καυσίμων: σύγκριση ενεργειακού και περιβαλλοντικού κόστους διαφόρων καυσίμων, λειτουργία εν θερμώ, ανάλυση ρύπων και βαθμός απόδοσης συστήματος, Προσεγγιστική ανάλυση στερεών καυσίμων με θερμοβαρυτομετρία, Μοντελοποίηση θερμικών διεργασιών αξιοποίησης στερεών καυσίμων με τη χρήση εμπορικού λογισμικού.
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

• Αναγνωρίζει τον ρόλο, τη συμβολή καθώς και τον περιβαλλοντικό αντίκτυπο των στερεών καυσίμων, ορυκτών και ανανεώσιμων, σε σχέση με το παγκόσμιο ενεργειακό πρόβλημα και τις προκλήσεις της βιώσιμης ανάπτυξης

• Αναγνωρίζει τις ευρωπαϊκές πολιτικές και τη σχετική νομοθεσία που διέπει την ενεργειακή αξιοποίηση στερεών καυσίμων, με έμφαση στις απαιτήσεις συμμόρφωσης ως προς τις εκπομπές ρύπων και την προστασία του περιβάλλοντος.

• Κατανοεί τις βασικές αρχές και τα στάδια των θερμοχημικών διεργασιών πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης συμβατικών και ανανεώσιμων καυσίμων.

• Αναγνωρίζει τη λειτουργία των συστημάτων πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης των στερεών καυσίμων και να υπολογίζει τις παραμέτρους που επηρεάζουν την απόδοση και τις εκπομπές στα συστήματα αυτά.

• Συγκρίνει διαφορετικές μελέτες περιπτώσεων συστημάτων ενεργειακής αξιοποίησης ως προς την ενεργειακή απόδοση και τις περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις

• Κατανοεί και να επιλέγει ορθά τις βασικές τεχνολογίες ελέγχου ρύπων από τις θερμοχημικές διεργασίες, τόσο σε επίπεδο πρωτευόντων όσο και δευτερευόντων μέτρων μείωσης εκπομπών.

• Επιλέγει τις κατάλληλες τεχνολογίες θερμοχημικής αξιοποίησης ανάλογα με το είδος του καυσίμου και τις απαιτήσεις της εφαρμογής.

• Αναλύει, ερμηνεύει και κρίνει τα αποτελέσματα εκπομπών ρύπων και να υπολογίζει αποδόσεις σε συστήματα εργαστηριακής κλίμακας.

• Εφαρμόζει μοντέλα κινητικής ανάλυσης θερμικών διεργασιών με χρήση εμπορικού λογισμικού

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα:

•  Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία: Συνεργασία σε Ομάδες για την εκτέλεση εργαστηριακών ασκήσεων και τη σύνταξη τεχνικών εκθέσεων
• Επίλυση προβλημάτων
• Γραπτή επικοινωνία
• Προφορική επικοινωνία
• Χρήση υπολογιστή

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας:

Εβδ.1,2: Kατανάλωση ενέργειας, αποθέματα, περιβαλλοντικά θέματα και πολιτικές για το ενεργειακό πρόβλημα, ο ρόλος και η συμβολή των στερεών καυσίμων σήμερα
Εβδ.2,3: Πυρόλυση συμβατικών και ανανεώσιμων καυσίμων

Εβδ.3,4,5: Καύση και συν-καύση συμβατικών και ανανεώσιμων καυσίμων

Εβδ.6,7: Αεριοποίηση συμβατικών και ανανεώσιμων καυσίμων
Εβδ.8.: Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη θερμοχημική αξιοποίηση των στερεών  καυσίμων 

Εβδ.9: Τεχνολογίες ελέγχου εκπομπών στερεών σωματιδίων 

Εβδ.10. Τεχνολογίες ελέγχου εκπομπών αερίων ρύπων, πρωτεύοντα μέτρα μείωσης εκπομπών

Εβδ. 11: Τεχνολογίες ελέγχου εκπομπών αερίων ρύπων, δευτερεύοντα μέτρα μείωσης εκπομπών

Εβδ.12,13: Προβλήματα και διαχείριση αποβλήτων από τη θερμοχημική αξιοποίηση των στερεών καυσίμων
 

Αξιολόγηση:

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία:

• Βιβλίο: Αντιρυπογόνος Χρήσις Γαιανθράκων. Τεχνολογίες Αξιοποίησης Γαιανθράκων Χαμηλής Τάξης, Δέσποινα Βάμβουκα, Εκδόσεις Ίων, 2001.

• Βιβλίο: Βιομάζα, Βιοενέργεια και Περιβάλλον, Δέσποινα Βάμβουκα, Εκδόσεις Τζιόλα, 2009. 

• Βιβλίο: Έλεγχος Αέριας Ρύπανσης: Σχεδιασμός Αντιρρυπαντικής Τεχνολογίας, Cooper D., Alley F.C., Εκδόσεις Τζιόλας.

• Εργαστηριακές Ασκήσεις Μαθήματος «Τεχνολογίες Αξιοποίησης Στερεών Καυσίμων», Σ. Σφακιωτάκης, Δ. Βάμβουκα – Πανεπιστημιακές Σημειώσεις (eclass)

• Principles and Practices of Air Pollution Control, Environmental Protection Agency (EPA-USA), William Franek, Lou de Rose (διαδικτυακά ελεύθερο)

• Air pollution control engineering, Lawrence K. Wang, Norman C. Pereira, Yung-Tse Hung, 2004 Humana Press Inc.

• The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing. Van Loo, Sjaak & Koppejan, Jaap (Eds.), (2008), Earthscan, London. ISBN: 978-1844072491.

• A Review of Recent Advances in Biomass Pyrolysis, Wang, G., et al. (2020), Energy & Fuels, 34(12), 15557–15578.

• Advances in Biomass Co-Combustion with Fossil Fuels in the European Context: A Review, Variny, M., Varga, A., Rimár, M., et al. (2021). Processes, 9(1), 100.

• Review on Biomass Gasification: Gasifiers, Gasifying Mediums, and Operational Parameters, Mishra, S., Mohanty, K., Patel, S., et al. (2021), Materials Science for Energy Technologies, 4, 193–209.