|
|
EFFECTIVE UTILIZATION OF MUNICIPAL SOLID WASTE IN HEAT AND POWER SYSTEMS
Putna, Ondřej ; Klemeš, Jiří (referee) ; Ucekaj, Vladimír (referee) ; Stehlík, Petr (advisor)
The dissertation thesis is focused on the issue of energy recovery of waste. It contributes to optimization models developed in the author's workplace in the long term, which serve to simulate material flows in waste management and to search for an optimal waste management strategy. The main objective is to assess the potential for the use of heat produced in waste-to-energy plants as a key factor for the economy of these facilities. The thesis therefore represents an activity on the border of the fields of waste management and heating. Partial mathematical models were developed within the scope, for which it was necessary to collect input data, especially in relation with district heating networks. These models were then used in a comprehensive optimization model describing the integration of waste-to-energy plants with other heat sources. This main model was extended to include the environmental aspect.
|
|
|
Critical Transmission Sectors of Energy-Water-GHG Nexus
Wang, Xuechao ; Ditl,, Pavel (referee) ; Nizetic, Prof Sandro (referee) ; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Využití vody, spotřeba energie a emise skleníkových plynů (GHG) jsou rozhodujícími ukazateli a do značné míry souvisí s udržováním nebo dosahováním environmentální a sociální udržitelnosti. Tato práce prezentuje vyvinuté metodiky. Představuje také provedené případové studie, které prozkoumaly a identifikovaly Water-Energy-GHG Nexus (WEGN) z pohledu dodavatelského řetězce. Pro analýzu a návrh sítě WEGN jsou navrženy tři metodiky, které jsou založeny na nové aplikaci a integraci modelu vstup-výstup (IO), geografického informačního systému (GIS) a sítě dodavatelského řetězce (SCN), a zároveň řeší výzvy, které dříve neumožňovali praktické implementace. Použitelnost těchto metod je prokázána třemi komplexními případovými studiemi zaměřenými na odvětvovou environmentální účinnost, regionální environmentální účinnost a kritické přenosy WEGN. Mezi mé příspěvky v této oblasti patří: i. Nový nástroj pro hodnocení založený na IO pro identifikaci regionální environmentální účinnosti z hlediska WEGN, zejména pro regiony, které jsou úzce propojenyobchodem. ii. Pokročilá integrace metodik GIS a IO (GIS-IO) za účelem odhalení a mapování sítě WEGN, sledování kritických meziregionálních a sektorových toků WEGN, vyjasnění regionálních, odvětvových a celosvětových vzorců sítě WEGN a určení souvisejících výhod pro různé regiony. iii. Efektivní metoda hodnocení založená na IO a SCN pro kvantifikaci sektorových koeficientů WEGN. Navrhované metodiky, s podporou sady komplexních základních rovnic, transformují komplikované výzvy identifikace a analýzy sítě WEGN do snadno srozumitelného formátu, z čehož vznikají robustní řešení pro zlepšení posuzování environmentální udržitelnosti a zmírnění environmentálních tlaků. Například v jedné z případových studií ukazují výsledky nového přístupu GIS-IO zjevné rozdíly mezi různými zeměmi v rámci EU27, mezi různými sektory a také pokud srovnáme EU27 jako blok zemí, s ostatními státy světa. Analýza ukázala, že země EU27 přispěly o 1.4 Gt nižšími emisemi CO2, o 64.5 Gm3 menší spotřebou vody a 4.9 × 104 PJ nižší spotřebou energie ve srovnání se zbytkem světa, přičemž generovaly ekvivalentní ekonomickou produkci. To má dramatický dopad na globální prostředí. Největší úspěch v CWE mezi zeměmi EU27 měly Německo, Francie a Itálie. Práce doporučuje, aby EU27 poskytovala více technické podpory zemím, které těchto výsledků nedosahují, aby se zvýšila účinnost využívání zdrojů.
|
|
|
Integrated Approach of Intelligent Asset Maintenance and Resource Conservation for Circular Economy
Chin, Hon Huin ; Ditl, Pavel (referee) ; Hanika, Jiří (referee) ; Kravanja, Zdravko (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Rychlá globální industrializace a urbanizace kladla velkou zátěž na spotřebu přírodních zdrojů. Například nedostatek vody a znečištění vody již dlouhou dobu ovlivňují lidské životy a hospodářský rozvoj a uchýlení se k čisté sladké vodě se stává důležitým problémem. Rostoucí problémy s nepravidelným zásobováním vodou a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které by vedly k praktickému využívání vody a hospodaření s ní. Dalším známým problémem je akumulace plastového odpadu v této možnosti, což vyvolává znepokojivé obavy ohledně dosažení optimální sítě pro zachování zdrojů, směřující k cíli oběhového hospodářství. Koncept cirkulární ekonomiky se zaměřuje nejen na ochranu zdrojů, ale také zdůrazňuje důležitost zachování a zachování životnosti aktiv. Tato práce je zaměřena na vývoj pokročilých přístupů k ochraně zdrojů a údržbě majetku Tato práce představuje rozšířenou analýzu metod založených na Pinch při zachování materiálových zdrojů pro průmyslové místo. Hlavní rozšíření zahrnují koncepční analýzu sítě pro zachování zdrojů, která zahrnuje omezení několika kvalit, cílení a syntézu záhlaví a syntézu sítě pro zachování materiálu v rámci celého webu. Tyto metody slouží uživatelům jako grafické uživatelské rozhraní k výběru preferovaných možností návrhu a zároveň zajišťují minimální spotřebu čerstvých zdrojů. Studie také rozšiřuje začlenění různých typů zdrojů, jako je teplo a voda, do ochranné sítě. Otázky řízení, jako je řízení zdrojů, dotace a rozdělování nákladů, jsou rovněž studovány pro ekologický průmysl. S ohledem na prodloužení životnosti aktiva je do této studie začleněno dlouhodobé plánování procesu nebo průmyslového areálu pokrývajícího věk majetku, odpisy a spolehlivost. Nástroje pro integraci procesů jsou navrženy tak, aby plánovaly náklady na údržbu na časové období a plánování pracovní síly. Studie je také rozšířena o další analýzu zahrnující investice do pohotovostních jednotek a technologií pro jakýkoli proces. Kombinace výkonu aktiv s ochranou zdrojů, rámce diagnostiky chyb a prognózy se aplikuje na plánování údržby majetku Total Site/Eco-industrial park.
|
|
|
Minimising Emission Footprints in Circular Economy by Process Integration
Fan, Yee Van ; Dr DSc. Eng. Paweł Ocłoń, prof. CUT (referee) ; Nižetić, Dr Sandro (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Tato práce prezentuje metodologii snižování emisních stop v souvislosti s přechodem na obhovou ekonomiku aplikováním integrace procesů při analýze a projektování při zohlednní výzev, které ztěžují praktické aplikace. Udržitelnost životního prostředí se vyznačuje snahou o snižování emisí a zlepšení hospodaření s odpady a hraje rozhodující roli při přechodu na obhovou ekonomiku. Byly navrženy tři metodiky založené na bezztrátovém konceptu a rozšiřujících metodiky Pinch Analysis a P-Grafů. Aplikovatelnost je demonstrována šesti případovými studiemi transportu a nakládání s odpady. Mé příspěvky v této oblasti jsou následující: (i) Nový bezztrátový rozhodovací nástroj paralelní s klasickým fázovým diagramem, který napomáhá rychlému rozhodování o procesech (např. výběr druhu dopravy pro danou vzdálenost a náklad) při nejnižší možné environmentální zátěži. (ii) Systém kvantitativního vyhodnocování emisí, který agreguje a vyhodnocuje celkové environmentální zatížení způsobené sklemíkovými plyny, SOx, PM a NO2. (iii) Rozšířená analýza nakládání s odpady pro regionální plánování s přihlédnutím k zatěžování i odstranní zatěžování emisní stopou, dále rozhodování o způsobu hospodaření s odpady a výběru způsobu zpracování odpadu s cílem nejnižší možné emisní stopy. (iv) Model posuzování pomocí nástroje P-grafu pro identifikaci optimálních integrovaných systémů zpracování odpadu různého složení, který identifikuje a vyhodnocuje stav udržitelnosti procesů před a po zpracování. Navrhované metodiky v grafickém znázornění s podporou sady komplexních základních rovnic transformují problematiku nakládání s odpady a výběru dopravy do snadno srozumitelné formy řešení vyznačujících se nízkými emisními stopami. Jako příklad v jedné z případových studií analýza provedená podle nového přístupu využívajícího E-WAMPA naznačuje, že celkového snížení emisí o 10% (2, 568 kt CO2 ekv.) Lze dosáhnout provedením přechodu odpadu na Maltě (-25.75 kt CO2 ekv.), Řecko (-1,602.71 kt CO2ekv), Kypr (-178.52 kt CO2ekv) a Rumunsko (-761.16 kt CO2ekv). To jsou země, v nichž lze dosáhnout co největšího zlepšení, vzhledem k kombinovanému účinku čistých emisí (zatěžujících i nezatížených stop) stávajícího systému nakládání s odpady, vzniku odpadů a obyvatelstva. Následující studie budou umožňovat komplexní vyhodnocení ekonomické proveditelnosti tak, aby lokální data mohla být použita pro konkrétní případy v již předpřipravených schématech s výstupem kvalifikovaného řešení.
|
|
|
Integrated Approach of Intelligent Asset Maintenance and Resource Conservation for Circular Economy
Chin, Hon Huin ; Ditl, Pavel (referee) ; Hanika, Jiří (referee) ; Kravanja, Zdravko (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Rychlá globální industrializace a urbanizace kladla velkou zátěž na spotřebu přírodních zdrojů. Například nedostatek vody a znečištění vody již dlouhou dobu ovlivňují lidské životy a hospodářský rozvoj a uchýlení se k čisté sladké vodě se stává důležitým problémem. Rostoucí problémy s nepravidelným zásobováním vodou a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které by vedly k praktickému využívání vody a hospodaření s ní. Dalším známým problémem je akumulace plastového odpadu v této možnosti, což vyvolává znepokojivé obavy ohledně dosažení optimální sítě pro zachování zdrojů, směřující k cíli oběhového hospodářství. Koncept cirkulární ekonomiky se zaměřuje nejen na ochranu zdrojů, ale také zdůrazňuje důležitost zachování a zachování životnosti aktiv. Tato práce je zaměřena na vývoj pokročilých přístupů k ochraně zdrojů a údržbě majetku Tato práce představuje rozšířenou analýzu metod založených na Pinch při zachování materiálových zdrojů pro průmyslové místo. Hlavní rozšíření zahrnují koncepční analýzu sítě pro zachování zdrojů, která zahrnuje omezení několika kvalit, cílení a syntézu záhlaví a syntézu sítě pro zachování materiálu v rámci celého webu. Tyto metody slouží uživatelům jako grafické uživatelské rozhraní k výběru preferovaných možností návrhu a zároveň zajišťují minimální spotřebu čerstvých zdrojů. Studie také rozšiřuje začlenění různých typů zdrojů, jako je teplo a voda, do ochranné sítě. Otázky řízení, jako je řízení zdrojů, dotace a rozdělování nákladů, jsou rovněž studovány pro ekologický průmysl. S ohledem na prodloužení životnosti aktiva je do této studie začleněno dlouhodobé plánování procesu nebo průmyslového areálu pokrývajícího věk majetku, odpisy a spolehlivost. Nástroje pro integraci procesů jsou navrženy tak, aby plánovaly náklady na údržbu na časové období a plánování pracovní síly. Studie je také rozšířena o další analýzu zahrnující investice do pohotovostních jednotek a technologií pro jakýkoli proces. Kombinace výkonu aktiv s ochranou zdrojů, rámce diagnostiky chyb a prognózy se aplikuje na plánování údržby majetku Total Site/Eco-industrial park.
|
|
|
EFFECTIVE UTILIZATION OF MUNICIPAL SOLID WASTE IN HEAT AND POWER SYSTEMS
Putna, Ondřej ; Klemeš, Jiří (referee) ; Ucekaj, Vladimír (referee) ; Stehlík, Petr (advisor)
The dissertation thesis is focused on the issue of energy recovery of waste. It contributes to optimization models developed in the author's workplace in the long term, which serve to simulate material flows in waste management and to search for an optimal waste management strategy. The main objective is to assess the potential for the use of heat produced in waste-to-energy plants as a key factor for the economy of these facilities. The thesis therefore represents an activity on the border of the fields of waste management and heating. Partial mathematical models were developed within the scope, for which it was necessary to collect input data, especially in relation with district heating networks. These models were then used in a comprehensive optimization model describing the integration of waste-to-energy plants with other heat sources. This main model was extended to include the environmental aspect.
|
|
|
Critical Transmission Sectors of Energy-Water-GHG Nexus
Wang, Xuechao ; Ditl,, Pavel (referee) ; Nizetic, Prof Sandro (referee) ; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Využití vody, spotřeba energie a emise skleníkových plynů (GHG) jsou rozhodujícími ukazateli a do značné míry souvisí s udržováním nebo dosahováním environmentální a sociální udržitelnosti. Tato práce prezentuje vyvinuté metodiky. Představuje také provedené případové studie, které prozkoumaly a identifikovaly Water-Energy-GHG Nexus (WEGN) z pohledu dodavatelského řetězce. Pro analýzu a návrh sítě WEGN jsou navrženy tři metodiky, které jsou založeny na nové aplikaci a integraci modelu vstup-výstup (IO), geografického informačního systému (GIS) a sítě dodavatelského řetězce (SCN), a zároveň řeší výzvy, které dříve neumožňovali praktické implementace. Použitelnost těchto metod je prokázána třemi komplexními případovými studiemi zaměřenými na odvětvovou environmentální účinnost, regionální environmentální účinnost a kritické přenosy WEGN. Mezi mé příspěvky v této oblasti patří: i. Nový nástroj pro hodnocení založený na IO pro identifikaci regionální environmentální účinnosti z hlediska WEGN, zejména pro regiony, které jsou úzce propojenyobchodem. ii. Pokročilá integrace metodik GIS a IO (GIS-IO) za účelem odhalení a mapování sítě WEGN, sledování kritických meziregionálních a sektorových toků WEGN, vyjasnění regionálních, odvětvových a celosvětových vzorců sítě WEGN a určení souvisejících výhod pro různé regiony. iii. Efektivní metoda hodnocení založená na IO a SCN pro kvantifikaci sektorových koeficientů WEGN. Navrhované metodiky, s podporou sady komplexních základních rovnic, transformují komplikované výzvy identifikace a analýzy sítě WEGN do snadno srozumitelného formátu, z čehož vznikají robustní řešení pro zlepšení posuzování environmentální udržitelnosti a zmírnění environmentálních tlaků. Například v jedné z případových studií ukazují výsledky nového přístupu GIS-IO zjevné rozdíly mezi různými zeměmi v rámci EU27, mezi různými sektory a také pokud srovnáme EU27 jako blok zemí, s ostatními státy světa. Analýza ukázala, že země EU27 přispěly o 1.4 Gt nižšími emisemi CO2, o 64.5 Gm3 menší spotřebou vody a 4.9 × 104 PJ nižší spotřebou energie ve srovnání se zbytkem světa, přičemž generovaly ekvivalentní ekonomickou produkci. To má dramatický dopad na globální prostředí. Největší úspěch v CWE mezi zeměmi EU27 měly Německo, Francie a Itálie. Práce doporučuje, aby EU27 poskytovala více technické podpory zemím, které těchto výsledků nedosahují, aby se zvýšila účinnost využívání zdrojů.
|
|
|
Minimising Emission Footprints in Circular Economy by Process Integration
Fan, Yee Van ; Dr DSc. Eng. Paweł Ocłoń, prof. CUT (referee) ; Nižetić, Dr Sandro (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Tato práce prezentuje metodologii snižování emisních stop v souvislosti s přechodem na obhovou ekonomiku aplikováním integrace procesů při analýze a projektování při zohlednní výzev, které ztěžují praktické aplikace. Udržitelnost životního prostředí se vyznačuje snahou o snižování emisí a zlepšení hospodaření s odpady a hraje rozhodující roli při přechodu na obhovou ekonomiku. Byly navrženy tři metodiky založené na bezztrátovém konceptu a rozšiřujících metodiky Pinch Analysis a P-Grafů. Aplikovatelnost je demonstrována šesti případovými studiemi transportu a nakládání s odpady. Mé příspěvky v této oblasti jsou následující: (i) Nový bezztrátový rozhodovací nástroj paralelní s klasickým fázovým diagramem, který napomáhá rychlému rozhodování o procesech (např. výběr druhu dopravy pro danou vzdálenost a náklad) při nejnižší možné environmentální zátěži. (ii) Systém kvantitativního vyhodnocování emisí, který agreguje a vyhodnocuje celkové environmentální zatížení způsobené sklemíkovými plyny, SOx, PM a NO2. (iii) Rozšířená analýza nakládání s odpady pro regionální plánování s přihlédnutím k zatěžování i odstranní zatěžování emisní stopou, dále rozhodování o způsobu hospodaření s odpady a výběru způsobu zpracování odpadu s cílem nejnižší možné emisní stopy. (iv) Model posuzování pomocí nástroje P-grafu pro identifikaci optimálních integrovaných systémů zpracování odpadu různého složení, který identifikuje a vyhodnocuje stav udržitelnosti procesů před a po zpracování. Navrhované metodiky v grafickém znázornění s podporou sady komplexních základních rovnic transformují problematiku nakládání s odpady a výběru dopravy do snadno srozumitelné formy řešení vyznačujících se nízkými emisními stopami. Jako příklad v jedné z případových studií analýza provedená podle nového přístupu využívajícího E-WAMPA naznačuje, že celkového snížení emisí o 10% (2, 568 kt CO2 ekv.) Lze dosáhnout provedením přechodu odpadu na Maltě (-25.75 kt CO2 ekv.), Řecko (-1,602.71 kt CO2ekv), Kypr (-178.52 kt CO2ekv) a Rumunsko (-761.16 kt CO2ekv). To jsou země, v nichž lze dosáhnout co největšího zlepšení, vzhledem k kombinovanému účinku čistých emisí (zatěžujících i nezatížených stop) stávajícího systému nakládání s odpady, vzniku odpadů a obyvatelstva. Následující studie budou umožňovat komplexní vyhodnocení ekonomické proveditelnosti tak, aby lokální data mohla být použita pro konkrétní případy v již předpřipravených schématech s výstupem kvalifikovaného řešení.
|
guest ::
RSS feed.