Članek opisuje razvoj splošnega mešano celoštevilskega linearnega problema (MILP) za optimizacijo bioplinske oskrbovalne mreže, v kateri poteka proizvodnja elektrike v mesečnih časovnih periodah ob maksimiranju ekonomskega kriterija. Vključene so vsebnosti suhe snovi in dobiti metana za vse surovine, kar dobro opiše realno situacijo. Model smo uporabili na študijskem primeru kmetijskega obrata za proizvodnjo bioplina v Sloveniji. Optimalni rezultati kažejo, da so izbrane surovine za kapaciteto 999 kW elektrike piščančji gnoj in stelja ter koruzna silaža. Izbrane tehnologije vključujejo anaerobno digestijo, tlačno stiskalnico za odstranjevanje vode in obrat kogeneracije za soproizvodnjo toplote in elektrike. Voda in toplota, ki sta potrebni za anaerobno digestijo, se reciklirata v sistemu. Dobiček po obdavčitvi znaša 254,625 $/leto. Izvedene so analize občutljivosti za cene elektrike in digestata, vsebnost suhe snovi in izrabo kmetijskih ostankov.
COBISS.SI-ID: 21533462
V prispevku je opisan nadgrajen koncept trajnostne metrike, imenovan Trajnostni dobiček (ang. Sustainability Profit – SP) iz različnih mikro- in makroekonomskih perspektiv ter kako ga lahko uporabimo za sintezo proizvodnih sistemov, da bi povečali njihovo krožnost. Nadgrajen koncept SP je predstavljen iz treh različnih perspektiv: mikroekonomske, ki predstavlja raven podjetja, makroekonomske perspektive, združeni pogled podjetja in države (vlade) in širše makroekonomske perspektive z dodanim pogledom posameznikov (zaposlenih). Osnovni kazalniki krožnosti, ki merijo delež materialov in ponovne uporabe energije, so vključeni, da bi sintetizirali bolj trajnostne sisteme, ki vključujejo ponovno uporabo materialov in energije. Koncept je predstavljen na dveh primerih sinteze oskrbovalnih omrežij. Prvi primer je oskrbovalna mreža proizvodnje električne energije iz fosilnih in obnovljivih virov iz različnih virov energije s stalnim povpraševanjem po električni energiji, drugi primer pa je obsežnejše oskrbovalno omrežje za proizvodnjo hrane, biogoriv in električne energije, ki temelji na obnovljivih virih, za območje srednje Evrope. Rezultati kažejo, da se z uporabo nadgrajenega koncepta SP favorizira splošna krožnost in kompromisi med stebri trajnosti. Študija bi lahko v nadaljevanju vključevala še negotovost in podrobnejše analize okoljskih in socialnih dobičkov ter ukrepe krožnosti kot dobro orodje za podporo pri odločanju in ocenjevanju trajnostnih proizvodnih sistemov.
COBISS.SI-ID: 21620246
Izumljena metoda in naprava omogočata izvedbo procesa pirolize v reaktorju, ki je izvedbeno bistveno poenostavljen, saj zaradi volumskega direktnega prenosa toplote na biomaso ni potrebna posebna prenosna površina reaktorja. Cilj izuma je izvajanje nadzorovanega procesa pirolize v reaktorju, katerega mehanska izvedba bo dovolj enostavna in s tem ekonomična ter tako omogočala zgraditi napravo, ki bo konkurenčna na trgu strojev namenjenih kmetijstvu oz. posameznim kmetijam. Izum s svojimi prednostmi omogoča mehansko izvedbo reaktorja s kontroliranimi conami za dovod zraka in spremenljivim zadrževalnim časom, ki je odvisen od posameznih delnih volumnov reaktorja ter hitrosti doziranja biomase in odvzema oglja ali pepela iz njega. V reaktorju lahko izvajamo proces pirolize ali pa zgorevanja brez mehanskih prilagoditev, izvajamo ga lahko samo z nastavitvijo procesnih parametrov. Izumljena metoda izvajanja reakcije pirolize omogoča natančno spremljanje in regulacijo procesnih parametrov nastajanja biooglja, s čemer lahko vplivamo in hkrati zagotavljamo željene lastnosti biooglja. Reakcijski sistem omogoča tudi dodajanje in homogenizacijo različnih dodatkov biooglju v obliki raztopin. Izum omogoča učinkovito zajemanje odvečne toplote nastale z zgorevanjem v pirolizi nastalih plinov. Vroče pline iz področja popolnega zgorevanja dovajamo v toplotni izmenjevalec plin-voda, kjer koristno toploto zajamemo v vročo vodo kot prenosni medij do uporabnikov.
COBISS.SI-ID: 26239544
Ta raziskava se osredotoča na sintezo velikih omrežij toplotnih prenosnikov (OTP) z uporabo matematičnega programiranja za doseganje blizu globalno optimalnih rešitev na podlagi dvostopenjskega MILP/MINLP pristopa. V prvi stopnji smo uporabili mešano celoštevilski (MILP) model TransHEN za doseganje globalno optimalnih rešitev pri izbrani ?Tmin. Z uporabo tega modela izberemo najbolj obetavne stike na podlagi izvedljivosti in upravičenosti. Druga stopnja vključuje uporabo v prvi stopnji s TransHENom izbranih stikov v mešano celoštevilskem nelinearnem programirnem (MINLP) modelu HENsyn, z uporabo reducirane superstrukture za generiranje izvedljivega OTP-ja. Ta raziskava predstavlja tudi simultano sintezo celotnega območja s neposrednim prenosom toplote med procesi. Novo razvit postopek je bil preizkušen na dveh študijah primera. Pri prvi študiji primera so doseženi rezultati med najboljšimi rezultati, ki so jih dosegali tudi drugi avtorji. Druga študija primera je bila sestavljena iz 173 procesnih tokov in več toplih pogonskih sredstev, kar prikazuje uporabnost razvite metode za reševanje problemov velikih omrežij.
COBISS.SI-ID: 21528598
V članku je predstavljena splošna superstruktura in model mešanega celoštevilskega nelinearnega programiranja (ang. Mixed-Integer Nonlinear Programming – MINLP) za sintezo in hkratno optimizacijo ter integracijo toplote sistemov z enim in večstopenjskim uparjanjem, vključno z mehansko parno rekompresijo in preostalim procesom. Predlagana nadgradnja vključuje tudi različne vzorce pretokov (vtok spredaj ali zadaj, vzporedni vtok, mešani vtok), razpenjanje kondenzatov, enostopenjske in večstopenjske sisteme ter različne možnosti toplotne integracije za predgrevanje vtokov, npr. s kondenzati, izločenimi hlapi in toplimi tokovi iz preostalega procesa. Novo predlagana superstruktura je kombinirana s superstrukturo omrežja toplotnih prenosnikov za sočasno optimizacijo in toplotno integracijo. Na osnovi te kombinirane superstrukture je razvit MINLP model s tesnimi mejami na spremenljivke in implementiran za reševanje v sistemu GAMS (ang. General Algebraic Modeling System). Model je rešen z dvostopenjsko strategijo. Predlagani model omogoča istočasno raziskovanje vseh medsebojnih povezav znotraj predlagane superstrukture za namen pridobitve konfiguracije z optimalnimi kompromisi med investicijo in stroški energije.
COBISS.SI-ID: 21495574