1. ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ
ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
TOMEAΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ
ΜΟΝΑΔΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ
Κάνοντας την αφαλάτωση
φιλική στο περιβάλλον –
Έργο SOL-BRINE
Δημήτρης Ξεύγενος,
Μηχανολόγος Μηχανικός, ΕΜΠ
d.xevgenos@gmail.com
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
1
2. Έργο SOL-BRINE
“Ανάπτυξη καινοτόμου και ενεργειακά
αυτόνομου συστήματος επεξεργασίας της
άλμης από μονάδες αφαλάτωσης ”
“ Development of an advanced, innovative energy
autonomous system for the treatment of brine
from seawater desalination plants ”
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
2
3. SOL-BRINE: Χρηματοδότηση
Το έργο SOL-BRINE συγχρηματοδοτείται από το
ευρωπαϊκό χρηματοδοτικό εργαλείο για το
περιβάλλον LIFE+
Προϋπολογισμός Έργου:
1.209.689,00 €
o Χρηματοδότηση ΕΕ:
604.844,00 €
o Χρονική Διάρκεια:
39 μήνες
01/10/2010 – 31/12/2013
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
3
4. SOL-BRINE: Εταίροι του έργου
Δήμος Τήνου
Συντονιστής Δικαιούχος του έργου
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (Ε.Μ.Π.)
Σχολή Χημικών Μηχανικών
Μονάδα Περιβαλλοντικής Επιστήμης & Τεχνολογίας(ΜΠΕΤ)
Culligan Hellas ΑΕΒΕ
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
4
5. SOL-BRINE: Βασικός Στόχος
Ο βασικός στόχος του έργου είναι:
“Ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη, η λειτουργία, η επίδειξη, η
βελτιστοποίηση και η αξιολόγηση ενός ενεργειακά αυτόνομου
πιλοτικού συστήματος με σκοπό την επεξεργασία της άλμης
από μονάδες αφαλάτωσης, παράγοντας νερό υψηλής
ποιότητας και στερεό άλας εμπορικής αξίας”
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
5
6. Αναπτυξιακοί Στόχοι της Χιλιετίας
(2 015)
Οι οκτώ «Αναπτυξιακοί Στόχοι της Χιλιετίας» (ΑΣΧ) που έχουν τεθεί από τα
Ηνωμένα έθνη συνιστούν ένα σχέδιο ανάπτυξης με ορίζοντα το 2015. Το
σχέδιο αυτό έχει υιοθετηθεί από όλες τις χώρες και τους κυριότερους
αναπτυξιακούς οργανισμούς σε παγκόσμιο επίπεδο.
Πηγή: http://www.un.org/millenniumgoals/environ.shtml
Ο στόχος έχει επιτευχθεί μία πενταετία νωρίτερα από το επιδιωκόμενο χρονοδιάγραμμα
(2010 αντί 2015), ωστόσο το πρόβλημα παραμένει.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
6
7. 2013: Έτος Διεθνούς Συνεργασίας για το Νερό
Το Δεκέμβριο του 2012, τα Ηνωμένα Έθνη ανακηρύξαν το έτος 2013
ως το Έτος Διεθνούς Συνεργασίας για το Νερό
Τα Ηνωμένα Έθνη αναγνωρίζουν πως η συνεργασία σε θέματα
διαχείρισης των υδάτινων πόρων είναι απαραίτητη για την επίτευξη
ίσης εκμετάλλευσης του πολύτιμου αυτού πόρου. Αξίζει να σημειωθεί
πως σήμερα, 783 εκατομμύρια άνθρωποι παραμένουν χωρίς ασφαλή
πρόσβαση σε πόσιμο νερό. Ακόμη, πολλοί περισσότεροι
καταναλώνουν νερό το οποίο δεν είναι ασφαλές προς πόση.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
7
9. Κατανομή παραγωγής νερού από αφαλάτωση στις
Μεσογειακές χώρες
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
9
10. Μονάδες αφαλάτωσης στη Μεσόγειο (2011)
Μόνο η Ισπανία, η Αλγερία και το Ισραήλ
παράγουν 7,639,102 m3 πόσιμου (65.6%)
νερού, το οποίο μεταφράζεται σε πάνω από
14,000,000 κυβικά μέτρα άλμης σε ημερήσια
βάση.
Κάποιες χώρες της Μεσογείου όπως η
Κύπρος και η Μάλτα βασίζονται κυρίως στην
αφαλάτωση, ενώ το ίδιο συμβαίνει και με
την περίπτωση της Ελλάδας στο νησιωτικό
χώρο.
Πηγή: Juan Canovas Cuenca, Σεπτέμβριος 2012
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
10
11. Χρήσεις Νερού στην Τήνο
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
11
12. Πηγές πόσιμου νερού (Χώρα Τήνου)
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
12
13. Χρήσεις Νερού στην Τήνο
Το νερό της αφαλάτωσης (δύο μονάδες αντίστροφης όσμωσης), το οποίο
παράγεται στην περιοχή του Αγίου Φωκά, μεταφέρεται μέσω του
υπόγειου δικτύου και καταναλώνεται αποκλειστικά στην περιοχή της
Χώρας του νησιού.
Οι μονάδες αφαλάτωσης του Αγίου Φωκά εκτιμάται ότι παρέχουν
περίπου το 60% κατά μέσο όρο του πόσιμου νερού στη χώρα του νησιού,
ενώ υπάρχουν περίοδοι (κυρίως το καλοκαίρι) που το ποσοστό αυτό
αγγίζει έως και το 80%.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
13
14. Χρήσεις Νερού στην Τήνο (2)
Η κατάσταση αυτή δεν αποτελεί εξαίρεση, αλλά τυπικό παράδειγμα για τα
νησιά της χώρας μας. Κατά συνέπεια, ο ρόλος που διαδραματίζει η
αφαλάτωση για την υδροδότηση των νησιών είναι πολύ σημαντικός τόσο
για τη κοινωνική αλλά και την οικονομική ζωή των κατοίκων.
Η αναγκαιότητα όμως της αφαλάτωσης ως λύση για την υδροδότηση των
νησιών μας φέρει και την επακόλουθη ανάγκη για λύση των
περιβαλλοντικών επιπτώσεων που δημιουργούνται, με κυριότερο το
πρόβλημα διαχείρισης της άλμης.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
14
15. Καινοτόμο, ενεργειακά αυτόνομο σύστημα
επεξεργασίας της άλμης (σύστημα SOL-BRINE)
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
16. Περιοχή υλοποίησης του έργου
Το έργο υλοποιείται στο χώρο της
αφαλάτωσης του νησιού της Τήνου,
στην περιοχή του Αγίου Φωκά (περίπου
2 km από τη Χώρα)
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
16
17. SOL-BRINE: Μεθοδολογία
Βιβλιογραφική επισκόπηση των τεχνικών μηδενικής απόρριψης σε
παγκόσμιο επίπεδο – Έχει ολοκληρωθεί
Σχεδιασμός του καινοτόμου συστήματος επεξεργασίας της άλμης –
Έχει ολοκληρωθεί
Κατασκευή και εγκατάσταση του ενεργειακά αυτόνομου πιλοτικού
συστήματος επεξεργασίας της άλμης – Έχει ολοκληρωθεί
Λειτουργία και βελτιστοποίηση του συστήματος – Εν εξελίξει
Συνολική αποτίμηση της περιβαλλοντικής και οικονομικής επίδοσης
του πιλοτικού συστήματος – Ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) – Προτάσεις
ανάπτυξης συστήματος μεγάλης κλίμακας - Εν εξελίξει
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
17
18. Κύριες συνιστώσες
του συστήματος
(στάδια επεξεργασίας)
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
18
19. Κύρια μέρη του συστήματος:
Εξατμιστήρας
Κρυσταλλωτήρας
Ξηραντήρας
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
Μηδενική Απόρριψη Υγρών Αποβλήτων
Zero Liquid Discharge
20. Εξατμιστήρας (1/3)
Η άλμη οδηγείται με τη βοήθεια φυγοκεντρικής
αντλίας από το φρεάτιο εξόδου της αφαλάτωσης
στην πρώτη βαθμίδα εξάτμισης του πιλοτικού
συστήματος (συγκέντρωση ~ 7%)
Στο πρώτο στάδιο επεξεργασίας επιτυγχάνεται η
απομάκρυνση και μετέπειτα ανάκτηση της
μεγαλύτερης ποσότητας αποσταγμένου νερού.
Η θερμική ενέργεια που απαιτείται για τη
διεργασία της εξάτμισης προσφέρεται από
πεδίο ηλιακών συλλεκτών κενού (ονομαστική
ισχύς ~ 10 kWth), το οποίο προσφέρει ζεστό
νερό θερμοκρασίας γύρω στους 80οC.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
20
21. Κρυσταλλωτήρας (2/3)
Η επεξεργασμένη άλμη οδηγείται από τον
εξατμιστήρα με τη βοήθεια αντλίας στον
κρυσταλλωτήρα σε κατάσταση κορεσμού
(TDS ~ 26%), όπου πραγματοποιείται
περαιτέρω εξάτμιση του νερού μέχρι τη
δημιουργία υδαρούς λάσπης (υπόλειμμα
κρυστάλλωσης).
Οι
ενεργειακές
του
απαιτήσεις
(απαιτούμενη ηλεκτρική ισχύς: ~2kWe)
προσφέρονται
από
φωτοβολταϊκή
γεννήτρια.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
21
22. Ξηραντήρας (3/3)
Το
υπόλειμμα
κρυστάλλωσης
μεταφέρεται από τον κρυσταλλωτήρα
στον ξηραντήρα με χειροκίνητο τρόπο
όπου και απλώνεται κατάλληλα, ώστε
να δημιουργηθεί ομοιόμορφο πάχος
του στρώματος προς ξήρανση.
Ο ηλιακός ξηραντήρας απομακρύνει
την υγρασία από το υπόλειμμα
κρυστάλλωσης με φυσικό τρόπο.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
22
25. Ηλεκτρική ενέργεια από
φωτοβολταϊκή γεννήτρια
Ενεργειακή τροφοδοσία του συστήματος:
Θερμική ενέργεια: οι θερμικές ανάγκες εξάτμισης στην πρώτη βαθμίδα
προσφέρονται από ηλιακούς συλλέκτες κενού (ζεστό νερό @ 80οC)
Ηλεκτρική ενέργεια: οι ηλεκτρικές ανάγκες (αντλίες, αντλία θερμότητας)
προσφέρονται από φωτοβολταϊκό σύστημα
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
26. Συλλέκτες κενού(1/2)
Ονομαστική ισχύς:
10 kW
Τύπος:
Συλλέκτες κενού ειδικού σχεδιασμού
Αποθήκευση:
Υλικά αλλαγής φάσης (Phase Change Material, PCM)
Το ηλιακό πεδίο συλλεκτών προσφέρει τη θερμική ισχύ που απαιτείται για τη
λειτουργία της πρώτης βαθμίδας του εξατμιστήρα. Η ισχύς που χρειάζεται η
δεύτερη βαθμίδα προσφέρεται από τη συμπύκνωση του ατμού που παράγεται
κατά τη διεργασία επεξεργασίας της άλμης, επιτυγχάνοντας έτσι εξοικονόμηση
ενέργειας περίπου κατά 50%.
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
26
27. Φωτοβολταϊκό Σύστημα(2/2)
Ονομαστική ισχύς:
3kW
Τύπος:
Μονοκρυσταλλικού πυριτίου
Αποθήκευση:
Μία ημέρα αυτονομίας
Το φωτοβολταϊκό σύστημα προσφέρει την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για
τη λειτουργία του συστήματος, συμπεριλαμβάνοντας την ισχύ για τη λειτουργία
των αντλιών και του κρυσταλλωτήρα, με το δεύτερο να συνιστά το μεγαλύτερο
ηλεκτρικό φορτίο του συστήματος (~2 kW). Σημειώνεται πως ο κρυσταλλωτήρας
είναι σχεδιασμένος έτσι ώστε να επιτυγχάνει εξοικονόμηση ενέργειας με τη χρήση
αντλίας θερμότητας (λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα).
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
27
30. Στερεό Άλας
Προϊόντα του συστήματος (ημερήσια βάση):
Τροφοδοσία: το σύστημα κατά τη λειτουργία του δέχεται 500 kg άλμης (TDS
~ 7%)
Απόσταγμα: 365 kg (εξατμιστήρας) + 65kg (κρυσταλλωτήρας) = 430kg νερού
Στερεό Άλας: 35 kg άλας
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
31. Σύστημα SOL-BRINE
Σύστημα Επεξεργασίας Άλμης SOL-BRINE
Δυναμικότητα:
2 m3 / ημέρα
Ανάκτηση Νερού:
>90%
Ποιότητα Νερού (TDS):
< 100 ppm (προδιαγραφές ~ απιονισμένου)
Στερεό Άλας
~ 95% NaCl
Ενεργειακό σύστημα:
Αυτοματισμός
Πλήρης αυτονομία με χρήση ΑΠΕ (ηλιακή
ενέργεια)
Πλήρης αυτοματοποιημένη λειτουργία με
χρήση SCADA (δυνατότητα απομακρυσμένου
ελέγχου)
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
31
32. Τυπική ποιότητα νερού τροφοδοσίας
Συγκέντρωση (mg/l ως ιόν)
Ονομασία
Θαλασσινό Νερό
Νερό από
αφαλάτωση
Άλμη
(τροφοδοσία πιλοτικού)
NH4+ + NH3
0.00
0.00
0.00
K
415.00
1.89
714.39
Na
13202.92
51.93
22,733.95
Mg
1480.00
1.43
2,551.58
Ca
560.00
0.53
965.47
Sr
8.00
0.01
13.79
Ba
0.01
0.00
0.02
CO3
5.59
0.00
13.01
HCO3
180.44
1.06
303.45
NO3
2.10
0.09
3.56
Cl
23922.20
85.64
41,197.47
F
0.50
0.00
0.86
SO4
2726.66
0.98
4,702.06
SiO2
3.00
0.02
5.16
Boron
4.50
0.68
7.27
CO2
3.83
4.41
5.98
TDS
42532.16
147.46
73,246.35
pH
7.40
5.57
7.54
TDS ~ 7%
32
33. Άγιος Φωκάς, Τήνος,
2η Επίδειξη Συστήματος, 21/09/2013
Ευχαριστώ για την
προσοχή σας!
Επιμορφωτική Ημερίδα:
«Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο
της μετανεωτερικότητας»
5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013
33
