Modellering, analys och optimering av termisk energibalans i rötningsprocessen

För att bedöma lönsamheten hos en biogasanläggning krävs det insikt om den termiska självkonsumtionen. Detta examensarbete syftar till att ge en heltäckande modell för att beräkna den termiska självkonsumtionen för två olika typer av biogasanläggningar (våt- och torrötning). Beräkningarna omfattar energi för att värma upp råmaterialet, förlorad energi med vattenavdunstning och förluster i de olika tankarna under processer. Särskild uppmärksamhet ägnades åt en dubbelmembran tak. Olika kontroller utfördes för att bedöma modellers giltighet, vars resultat stämde överens ganska väl. Den termiska självkonsumtion av en biogasanläggning är i huvudsak definierad av den värme som behövs för att värma upp råmaterialet och förlusterna från dubbelmembrans tak. För att förbättra den termiska konsumtion av biogasanläggning är det viktigt att fokusera på råvaran initialtemperatur som svarar för en betydande del av värmebehovet. Dessutom uppgick upp till 80% av förlusterna i en kokare (våt biogas anläggning) och 60% av förlusterna i en torr biogas anläggning från dubbelmembrans tak. Takisolering med en 3:e membran för att bryta konvektion har därmed studerats och besparingar i uppvärmning som resultat av denna lösning är lovande.Assessing the profitability of an anaerobic digestion (AD) plant requires knowing its thermal self-consumption. This Master Thesis aims at providing a comprehensive model to calculate the thermal self-consumption of two different types of AD plants: wet (Continuous Stirred Tank Reactors) and dry (Garage-type dry AD). The energy to warm up the feedstock, the energy lost with water evaporation and the losses of the different tanks of the process were considered. A particular attention was paid to the double-membrane roof. Different reality checks were carried out in order to assess the validity of the model, whose results agree reasonably well. The thermal self-consumption of a plant is mainly defined by the heat necessary to warm up the feedstock and by the losses from the double-membrane roof. To improve the thermal performance of AD plants, it is needed to focus on the feedstock initial temperature (storage modes …) which accounts for a significant part of the heat requirements. Furthermore, losses from the double-membrane roof amounts up to 80% of the losses of a digester (wet AD plant) and 60% of the losses of a dry AD plant. Insulating the roof with a 3rd membrane in order to break convection has thus been studied and the savings in heating due to this solution are promising