Za uspješan projekat za biomasu nije dovoljan samo odabir tehnologije koja će vršiti konverziju biomase u biogorivo, toplotnu i/ili električnu energiju, već je neophodno organizovati cijeli lanac sa svim svojim elementima.

Piše: Petar Gvero, profesor Mašinskom fakultetu Univerziteta u Banja Luci.

Srđan Vasković, profesor na Mašinskom fakultetu Univerziteta u Istočnom   Sarajevu.

Nermin Montel, DignetSoftware d.o.o

Ivan Sivrić, DignetSoftware d.o.o

DignetSoftware, je razvila i proizvela softverski web alat nazvan „Dignet Energy Platform“ (DEP), namijenjen širokom spektru korisnika: državnim institucijama i agencijama, fakultetima i studentima, investitorima, developerima, konsultantima iz oblasti energetike. Više o projektu saznajte u nastavku teksta.

Dignet Energy Platform (DEP) – softversko rješenje za analizu i optimizaciju projekata na biomasu

Biomasa je prema definiciji koja je data u direktivi Evropske komisije (2009/28/EC): “biorazgradivi dio proizvoda, otpada i ostataka biološkog porijekla iz polјoprivrede (kako biljnog tako i životinjskog porijekla), šumarstva i srodnih sektora kao što je ribarstvo i akvakultura kao i biorazgradivi dio industrijskog i komunalnog otpada”. Biomasa se danas smatra četvrtim energetskim resursom u svijetu i predstavlja oko 14% svjetske finalne potrošnje energije i predstavlja glavni energetski resurs mnogih zemalja u razvoju. Smatra se da oko 3 milijarde lјudi na ovoj planeti koristi biomasu kao primarni energetski izvor [1].  Ona igra veoma značajnu ulogu u Bosni i Hercegovini i okolnim zemljama, jer samo u Bosni i Hercegovini oko 75% stanovništva, tradicionalno podmiruje potrebe za grijanjem iz biomase. Bez obzira na to što postoji mnogo različitih vrsta biomase, neke osnovne prednosti biomase kao goriva su: biomasa je obnovljiv izvor energije, biomasa je domaći izvor energije, njeni potencijali su značajni i lokalno dostupni, sagorijevanje biomase ne doprinosi efektu staklene bašte, kvalitet proizvedene energije jednak je kvalitetu proizvedene energije iz fosilnih goriva, većina tipova biomase uopšte ne sadrži sumpor, količina pepela koja nastaje sagorijevanjem biomase, posebno drveta,  je izrazito mala u poređenju sa ostalim vrstama čvrstih goriva, itd. Pored toga je važno naglasiti da biomasa može poslužiti kao element razvoja ruralnih područja, mogućnosti zapošljavanja ljudi u procesima njene prerade u energente i energiju. Neki od nedostataka biomase su: relativno mala toplotna moć u poređenju sa kvalitetnijim ugljevima, tečnim i gasovitim fosilnim gorivima, biomasa vrlo često ima veliki sadržaj vlage, biomasa često ima malu specifičnu gustinu, odnosno zapreminsku gustinu, što utiče na povećanje potrebnih dimenzija opreme za sakupljanje, skladištenje i sagorijevanje, nepostojanje organizovanog gorivog ciklusa biomase, itd.

Specifičnost korišćenja biomase se odlikuje u tome što podrazumijeva formiranje čitavih logističkih lanaca, odnosno bioenergetskih lanaca, koji podrazumijevaju više elemenata ili faza koje su vezane za proizvodnju (osiguravanje raspoloživosti biomasa), pripremu i korišćenje biomase. Složenost bioenergetskog lanca zavisi prvenstveno od vrste biomase, krajnjeg cilja njenog korišćenja, ali i uslova okruženja, kako fizičkog tako i ekonomskog. Opšti šematski prikaz nekih od lanaca snabdijevanja energijom iz biomase dat je dijagramom na slici 1.

Upravo iz gore navedenih razloga izvodi se zaključak da za uspješan projekat za biomasu nije dovoljan samo odabir tehnologije koja će vršiti konverziju biomase u biogorivo, toplotnu i/ili električnu energiju, već je neophodno organizovati cijeli lanac sa svim svojim elementima, na način da njegovo funkcionisanje i krajnji izlazi budu optimalni. Izazovi sa kojima se susreću oni koji ulaze u organizaciju projekata na biomasu su različite prirode i zavise od mnogo faktora, vanjskih i unutrašnjih. Na primjer, tehnički aspekt izazova rješava probleme: količine i sastava pepela, heterogenosti različitih tipova biomase, prostorne rasutosti lanaca snabdijevanja biomasom, uticaj transportnih udaljenosti i sezonskih varijacija. Koncept optimizacije u praksi uobičajeno je do sada bio baziran na ekonomiji, obično zanemarujući sve ostale uticaje i duge posljedice takvog pristupa. Pošto je proces odlučivanja u vezi izbora optimalnih varijanti snabdijevanja energijom iz biomase zavisan od više promjenljivih parametara, iz tih razloga je MCDM (Multicriteria Decision Making) optimizacija vrlo i odabrana kao matematički alat za rješavanje ovog problema, jer je metoda višekriterijumske optimizacije je nastala upravo iz težnje prema održivom konceptu razvoja čovječanstva.

Slika 1. Opšta struktura bioenergetskih lanaca [2]

Korišćenje MCDM u optimizaciji bioenergetskih lanaca unaprjeđuje mogućnosti u ocjeni optimalne varijante bioenergetskog lanca, ali na bazi većeg broja odabranih kriterijuma za rangiranje projekta. MCDM optimizacija je odabrana kao alat upravo zato što može da riješi probleme čije su karakteristike: veliki broj kriterijuma,  konflikt između kriterijumima,  neuporedive jedinice mjere, projektovanje ili izbor rješenja, što se idealno uklapa u projekte vezane za biomasu. Predloženi model rangiranja bioenergetskih lanaca za proizvodnju biogoriva ili bioenergije i izbora optimalne varijante, baziran je na tzv. VIKOR metodi [3]. VIKOR metoda se koristi za ocjenu i izbor optimalnih projekata (energetskih lanaca) baziranih na biomasi vrednovanih sa nekoliko kriterijuma a to su: energetska efikasnost f₁ (bezdimenziona vrijednost), ukupna investicija u lanac proizvodnje f₂ (EUR), cijena proizvodnje goriva, toplote i/ili električne energije f₃ (izražena u EUR/toni ili  u EUR/kWh), emisija CO₂ u lancu proizvodnje goriva od biomase, toplote i/ili električne energije f₄ (izražena u kg CO₂/toni ili u  u kg CO₂/kWh) i eksergetski faktor kvaliteta lanca f₅ (bezdimenziona vrijednost). Eksergetski faktor f₅ odnosi se na kvalitet forme energije koja se dobija kao gotovi produkt iz lanca proizvodnje (u tom kontekstu misli se na gorivo, toplotu i/ili električnu energiju). Ovaj faktor je u suštini kohezionog tipa i omogućava da se porede lanci različitih energetskih formi koji proizvode produkte poput, goriva, toplote i/ili električne energije. Projekti bazirani na biomasi (bioenergetski lanci proizvodnje) se prethodno modeliraju sa svim specifičnostima koje sa sobom nose i interpretiraju sa kriterijumskim funkcijama od f₁ do f₅, nakon čega se formira matrica projekata (alternativa) opisana prema izračunatim kriterijumima od f₁ do f₅. Pored navedenog, bitna stavka u procesu MCDM analize je određivanje težina kriterijuma. Za tu svrhu u okviru ovog razvijenog alata za izbor najbolje rangiranog projekta baziranog na biomasi iskorišćen je tzv. Entropijski metod (Entropy Weight Method-EWM), kao najpodesniji [4].

Na bazi gore opisanog matematičkog modela softverska kompanija DignetSoftware, je razvila i proizvela softverski web alat nazvan „Dignet Energy Platform“ (DEP), namijenjen širokom spektru korisnika: državnim institucijama i agencijama, fakultetima i studentima, investitorima, developerima, konsultantima iz oblasti energetike. Riječ je o platformi za optimizaciju bioenergetskih sistema čiji je razvoj sufinansiran sredstvima Hrvatske agencije za malo gospodarstvo, inovacije i investicije (HAMAG-BICRO) kroz program EUREKA. Prostije rečeno, ako se želi investirati u proizvodnju električne energije na bazi biomase (ili proizvodnju peleta), poznata je vrijednost investicije, ali ne nužno i koje su trenutne tehnologije, koja su ograničenja, koji su problemi s proizvodnjom CO₂, koliko energije morate uložiti na svaki dobijeni kWh iz biomase, koliki bi bili mjesečni troškovi pogona i sl. Trenutno je jedino rješenje da odmah u startu angažujete stručnjake da naprave studiju isplativosti. Ideja DEP-a je platforma koja bi zainteresovanog investitora, developera ili sl. vodila kroz sve korake i kroz sva ta pitanja: koja tehnologija, koja sirovina, u kojim omjerima?

DEP je platforma koja bi odradila sve kalkulacije i još omogućila da se napravi više verzija svog potencijalnog projekta, a korišćenjem navedenih matematičkih alata metodu napravila i analizu koja je verzija optimalna. Kao krajnji rezultat dobijaju se pokazatelji, ulaganja, mjesečni trošak, količina emitovanog CO₂, količina energije potrebne za proizvodnju kWh iz  biomase  u opsežnom izvještaju zajedno s kalkulacijama.

DEP trenutno omogućava da se komparira maksimalno pet bioenergetskih projekata u okviru ovog alata za odlučivanje. Izbor optimalnog rješenja iz skupa projekata vrši se prema minimizaciji negativnih kriterijuma i maksimizaciji pozitivnih kriterijuma. To u osnovi za set kriterijuma u DEP alatu vrijedi: energetska efikasnost f₁ maksimizacija (max), ukupna investicija u lanac proizvodnje f₂ minimizacija (min), cijena proizvodnje goriva, toplote i/ili struje minimizacija f₃ (min), ukupna emisija CO₂ u lancu proizvodnje goriva, toplote i/ili struje od biomase f₄ minimizacija (min), eksergetski faktor f₅ maskimizacija (max).  U osnovi DEP omogućava upoređivanje i optimizaciju energetskih lanaca baziranih na biomasi i to omogućava u nekoliko opcija (slika 2):

samo za lance za proizvodnju goriva,

samo za lance za proizvodnju toplote,

samo za lance za kombinovanu proizvodnju toplote i struje,

za sve kombinacije lanaca za proizvodnju goriva, toplote i/ili struje

Slika 2. Šematski prikaz funkcionisanja DEP-a.

DEP platforma se trenutno nalazi u fazi testiranja i verifikacije, a prema projektnom planu zadnje testiranje i verifikacija bi trebali biti završeni krajem ove godine. Nakon toga planira se komercijalizacija alata i dalji razvoj platforme.

References