Μετατροπή των αποβλήτων σε καθαρή ενέργεια: Τεχνολογικές λύσεις για βιώσιμη αγροτική ανάπτυξη

Στο πλαίσιο της ενεργειακής μετάβασης και της εφαρμογής της δέσμευσης για μηδενικές εκπομπές ρύπων, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Δρ. Bui Van Ga (Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας - Πανεπιστήμιο Danang) ολοκλήρωσε το έργο «Μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μικρής χωρητικότητας συνδεδεμένης στο δίκτυο από οικιακά και παραγωγικά απόβλητα σε αγροτικές περιοχές», με πρωτοποριακά αποτελέσματα, επιλύοντας τόσο περιβαλλοντικά προβλήματα όσο και ανοίγοντας προοπτικές για την ανάπτυξη καθαρής ενέργειας για τις αγροτικές περιοχές.

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, τα οικιακά και παραγωγικά απόβλητα δεν αποτελούν μόνο περιβαλλοντικό βάρος, αλλά και πολύτιμο πόρο, εφόσον υποβάλλονται σε σωστή επεξεργασία.

Επί του παρόντος, το μεγαλύτερο μέρος των στερεών αποβλήτων μετά την ανακύκλωση πρέπει ακόμη να ταφεί, προκαλώντας ρύπανση του εδάφους και των υδάτων, εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου (CH₄, CO₂) και σπατάλη πόρων. Εν τω μεταξύ, η ενέργεια από βιομάζα αξιολογείται ότι έχει μεγάλο δυναμικό, κατατάσσοντας την τέταρτη θέση μετά τον άνθρακα, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Εάν μετατραπεί σε καύσιμο συνθετικού αερίου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η ποσότητα του CO₂ που εκπέμπεται θα απορροφηθεί από τα δέντρα, συμβάλλοντας στην ισορροπία άνθρακα αντί να δημιουργήσει CH₄ - ένα αέριο του θερμοκηπίου 20 φορές ισχυρότερο.

Συνολικό διάγραμμα υβριδικού συστήματος ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ηλιακής-αιολικής ενέργειας-βιομάζας.

Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του έργου είναι η μονάδα αποβλήτων-ηλεκτρικής ενέργειας που ενσωματώνεται στο υβριδικό σύστημα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (HRES), συνδυάζοντας την ηλιακή ενέργεια, την αιολική ενέργεια, τη βιομάζα και την τεχνολογία παραγωγής πράσινου υδρογόνου. Στην οποία, τα δύσκολα στην αποσύνθεση απόβλητα συμπιέζονται σε σφαιρίδια καυσίμου RDF για αεριοποίηση σε αέριο σύνθεσης, ενώ τα εύκολα αποσυντιθέμενα οργανικά απόβλητα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοαερίου. Αυτοί οι δύο τύποι αερίου, αφού καθαριστούν, αναμειγνύονται με υδρογόνο που παράγεται από ηλεκτρόλυση νερού χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτό το εύκαμπτο μείγμα καυσίμου τροφοδοτείται σε μια βελτιωμένη μηχανή εσωτερικής καύσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και μπορεί να συνδεθεί απευθείας στο δίκτυο.

Η ανάλυση του λογισμικού HOMER δείχνει ότι η συνδυασμένη μονάδα μετατροπής αποβλήτων σε ηλεκτρική ενέργεια με παραγωγή υδρογόνου είναι εξίσου οικονομικά αποδοτική με τη μονάδα χωρίς παραγωγή υδρογόνου, αλλά μειώνει περισσότερο τις εκπομπές CO₂. Το παραγόμενο υδρογόνο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως καθαρό καύσιμο για μοτοσικλέτες - ένα δημοφιλές όχημα σε αγροτικές περιοχές. Συγκεκριμένα, οι μοτοσικλέτες που χρησιμοποιούν κυψέλες καυσίμου υδρογόνου έχουν εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου μόνο 15% σε σύγκριση με τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία, ενώ παράλληλα έχουν το πλεονέκτημα του γρήγορου χρόνου ανεφοδιασμού και της μεγάλης αυτονομίας λειτουργίας.

Για να ξεπεραστούν οι τεχνικοί περιορισμοί της βιομάζας, η ερευνητική ομάδα πρότεινε πολλές λύσεις: συμπίεση των αποβλήτων σε σφαιρίδια RDF για αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας κατά 10 φορές, χρήση πλούσιου σε οξυγόνο αέρα για διπλασιασμό της θερμαντικής αξίας του αερίου σύνθεσης, εφαρμογή νέων υλικών φίλτρου H₂S από μπεντονίτη και αναγεννημένο ζεόλιθο για παράταση της διάρκειας ζωής του κινητήρα. Επιπλέον, ο παραδοσιακός στατικός κινητήρας έχει τροποποιηθεί με ένα ηλεκτρονικά ελεγχόμενο σύστημα διπλού ακροφυσίου, επιτρέποντας την ευέλικτη χρήση του μείγματος αερίου σύνθεσης - βιοαερίου - υδρογόνου.

Μια άλλη αξιοσημείωτη ερευνητική κατεύθυνση είναι ο συνδυασμός υδρογόνου με βιοκαύσιμο. Όταν προστίθεται υδρογόνο, τα τεχνικά προβλήματα των βιοκαυσίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε αιθανόλη (διάβρωση, δυσκολία εκκίνησης σε χαμηλές θερμοκρασίες, μειωμένη απόσταση διαδρομής) βελτιώνονται σημαντικά, υποστηρίζοντας τον οδικό χάρτη για την αύξηση της αναλογίας E10, E20 στο μέλλον.

Τα αποτελέσματα της έρευνας ανοίγουν τη δυνατότητα ευρείας εφαρμογής: Από μικρές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που εξυπηρετούν νοικοκυριά και συνεταιρισμούς, έως υβριδικά συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που συνδυάζουν την παραγωγή πράσινου υδρογόνου για αγροτικές κοινότητες· από τη βελτίωση υφιστάμενων κινητήρων έως την κατασκευή μοτοσικλετών υδρογόνου-βιοκαυσίμου, με κατεύθυνση προς μοτοσικλέτες κυψελών καυσίμου υδρογόνου.

Το θέμα δεν έχει μόνο επιστημονική σημασία αλλά και πρακτική αξία, καθώς συμβάλλει στην επεξεργασία των αποβλήτων, μειώνει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, εξοικονομεί ενέργεια από ορυκτά καύσιμα και ταυτόχρονα δημιουργεί δυναμική για τη βιομηχανία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο Βιετνάμ. Στο πλαίσιο της ανακοίνωσης ενός οδικού χάρτη για την κατάργηση των οχημάτων που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα από το 2040, το έργο της ομάδας του καθηγητή Bui Van Ga αναμένεται να αποτελέσει μια αποτελεσματική λύση, συμβάλλοντας στην υλοποίηση της δέσμευσης για μηδενικές εκπομπές έως το 2050.

Κέντρο Επιστημονικής και Τεχνολογικής Επικοινωνίας

Πηγή: https://mst.gov.vn/bien-rac-thanh-nang-luong-sach-giai-phap-cong-nghe-cho-nong-thon-phat-trien-ben-vung-197251120081322798.htm