Systeemdenken: industrie en milieu. Massabalansen



Vergelijkbare documenten
Systeemdenken: huishoudelijk afval. Massabalansen

Systeemdenken: balansen - Leerdoelen

De verliezen van /in het systeem zijn ook het gevolg van energietransformaties!

Energie en Energiebalans. Dictaat hoofdstuk 5

Energiesysteemanalyse Thermische Centrales College TB142Ea, 19 mei 2014

Spm1520 Werkcollege 1. dr.ir. Emile J.L. Chappin kamer a

De afvalenergiecentrale van Attero in Moerdijk is sinds operationeel. De installatie zet huishoudelijk en

Waarom doen we het ook alweer?

Systeemdenken: balansen - Leerdoelen

CO2 impact kringloopbedrijven

Toestandsgrootheden en energieconversie

Systeemdenken: balansen - Leerdoelen

Verbranding van huishoudelijk en soortgelijk afval

Attero Holding N.V., bestaande uit: N.V. Afvalverbranding Zuid Nederland (A.Z.N.)

oefenopgaven wb oktober 2003

Afval Energie Bedrijf. Eric Velthuizen Sales Manager 8 april 2004

Tb151-00; - Deeltoets I; - Uitwerking Donderdag 28 Maart, 2002, 13:45-15:45

TA3290 Life-Cycle Modeling and Economic Evaluation

GENERAL MEMORANDUM. Code : - Department : Plant Technology - HPC Date : [Publish Date] Name : Sven J Timmer

Paragraaf 1: Fossiele brandstoffen

Quick scan inzamelsysteem EPSverpakkingen. Stromenanalyse, inzamelkosten en krachtenveldanalyse

feiten& weetjes energiecentrale REC Alles wat je zou moeten weten... Hoe Hoe eigenlijk? zit het eigenlijk? De REC maakt van uw afval duurzame energie

Verbranding van Afval

Rekenen aan reacties 2. Deze les. Zelfstudieopdrachten. Zelfstudieopdrachten voor volgende week. Zelfstudieopdrachten voor deze week

Werkstuk Wiskunde Gwa Huisafval

B.V. Grondbezit AVI Moerdijk II B.V. Afvalverbranding Zuid Nederland

4VMBO H2 warmte samenvatting.notebook September 02, Warmte. Hoofdstuk 2. samenvatting. Vaak zetten we Chemische energie om in Warmte

Zeg ook JA tegen afval scheiden.

Sectorplan 7 Afval van energievoorziening

Elementen Thema 5 Wonen

Warmte. Hoofdstuk 2. Vaak zetten we Chemische energie om in Warmte

Notitie. Stoorstoffen AEB

scheikunde vwo 2018-I

Afval inzameling in Houten

Rookdichtheid en zichtlengte

Uitwerking Hertentamen TB142-E 3 juli uur

Info- en intervisiemoment

Vertaling Aardrijkskunde Afval en energie

Verlaging van afvalstoffenheffing door uitvoering van de Raamovereenkomst verpakkingen

In harmonie met de natuur. Vol energie

Ketenanalyse Afval in project "Nobelweg te Amsterdam"

IPT hertentamen , 9:00-12:00

semester 2 vervuilingen in de brandstof fossiele brandstoffen - - -

CO 2 Een waardevolle grondstof. Peter Simoës

3.1 Energie. 3.2 Kenmerken chemische reactie

Hertentamen TB142-E 3 juli uur

Hoofdstuk 3. en energieomzetting

Uitwerkingen. T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

Bronnenboek Milieu, hergebruik en duurzaamheid

[Samenvatting Energie]

In deze bijlage wordt de aangevraagde verandering uitgebreid beschreven. De verandering in deze aanvraag is:

Brandstofcel in Woning- en Utiliteitsbouw

Samenvatting Chemie Overal 3 havo

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

Denktank Grondstoffen uit reststromen. Startnotitie 9 december 2016

Thermische Centrales voor Elektriciteit

10 mei Onderwerp : Realisatie van een REC in Harlingen. Raad. Besluitvormend. Status. Punt no. Korte toelichting

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

RIJKSINSTITUUT VOOR VOLKSGEZONDHEID EN MILIEUHYGIËNE BILTHOVEN. De afvalverbranding in 1986

Schone verbranding van sojahullen

Besluit van de directeur-generaal van de Nederlandse mededingingsautoriteit als bedoeld in artikel 37, eerste lid, van de Mededingingswet.

Toets-vorm Duur Weging. PTA Proefwerk. PTA Proefwerk. PTA Proefwerk

Raadsinformatiebijeenkomst Businesscase REnescience. 17 november 2016

sectorplan 6 Reststoffen van afvalverbranding

Afvalconferentie 30 oktober 2014

Van aardgas naar methanol

De gevolgde procedure

Aardolie is een zwart, stroperig mengsel van heel veel stoffen, wat door middel van een bepaalde scheidingsmethode in zeven fracties gescheiden wordt.

Elektrische auto stoot evenveel CO 2 uit als gewone auto

Ar(C) = 12,0 u / 1 u = 12,0 Voor berekeningen ronden we de atoommassa s meestal eerst af tot op 1 decimaal. Voorbeelden. H 1,0 u 1,0.

De ONBEKENDE KANT van PLASTIC. Waarom worden zoveel. producten in plastic verpakt? En wat moet er gebeuren met deze verpakking als dit afval wordt?

Resultaat gescheiden afvalinzameling 2018 In vergelijking tot gemeente Drimmelen

Eagle Vision Systems B. V. Energiestraat 16 B PBAVP J. Bakker/M. Dekker juli ^teb**^

Samenvatting Natuurkunde Verwarmen en isoleren (Newton)

Rekenen aan reacties. Deze les. Zelfstudieopdrachten. Zelfstudieopdrachten voor volgende week. Zelfstudieopdrachten voor deze week

Onderzoek Afvalsamenwerking Twente

1) Stoffen, moleculen en atomen

Onderwerp: Onderzoek doen Kerndoel(en): 28 Leerdoel(en): - Onderzoek doen aan de hand van onderzoeksvragen - Uitkomsten van onderzoek presenteren.

F.4 bijlage 4; Feiten en cijfers

Hoofdstuk 3. en energieomzetting

De minimumstandaard voor het be- en verwerken van restafval van bedrijven is verbranden als vorm van verwijdering.

Thermodynamische analyse van het gebruik van een warmtepomp voor residentiële verwarming

Eindexamen vwo scheikunde pilot I

Duurzaamheid. De voordelen van blikverpakkingen

sectorplan 3 Restafval van handel, diensten en overheden

Energie Rijk. Lesmap Leerlingen

Introductie HoSt B.V.

NASK1 Leerjaar 4 basis 1/2

Alles Over Verbranding. KARA heeft de techniek, de kennis en ervaring

Oefenvragen Hoofdstuk 4 Chemische reacties antwoorden

sectorplan 15 Wit- en bruingoed

Energy Balance Assessment Tool

AFVALVERBRANDINGSINSTALLATIES

Elementen Thema 1 MAterialen. de kringloop tussen mens / dier en plant uiteggen mbv CO2 en O2

TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA. Dinsdag 25 oktober

HR WKK met CO 2 winning

Thermische Centrales voor Elektriciteit College TB142Ea, 12 mei 2014

Van Kerstboom tot Groene Energie. Voorbeeld van een diatitel

Respons Van de 779 benaderde panelleden hebben 544 de vragenlijst ingevuld. Dat is een respons van 70%.

Transcriptie:

Systeemdenken: industrie en milieu Massabalansen

Afvalverwerking - systeem Hoe ziet het systeem voor huishoudelijk afvalverwijdering er uit in Nederland? Welk produkt, welke bewerkingen, kosten, milieubelasting? Schatting van bovenstaande?

Afvalverwerking - systeem Hoe ziet het systeem voor huishoudelijk afvalverwerking er uit in Nederland? Welk produkt, welke bewerkingen, kosten, milieubelasting? Schatting van bovenstaande?

Afvalverwerking - systeem AFVAL Inzameling Transport Verwerking Restprodukt

De verwerking van afval Systeemkeuze en afbakening, voor analyse en ontwerp inzameling opties: integraal of gescheiden? (GFT-bak, glasbak, papiercontainer etc.) halen of brengen transport opties: vrachtauto, trein, of schip (vliegtuig) eindverwijdering of nuttige toepassing? opties: vuilstortplaats (gecontroleerde stort) composteren (van GFT) verbranding met energieterugwinning grondstofterugwinning gergebruik en recycling AFVAL Inzameling Transport Verwerking Restprodukt

Huishoudelijk Afval in Nederland, 1992-2007 Afvalverwerking in Nederland. Gegevens 2011. Agentschap.nl, Augustus 2012 1 [Mton] = 1 miljoen [Ton]

Ontwikkeling huishoudelijk afval bron: Nederland Afval in Cijfers, Uitvoering Afvalbeheer, SenterNovem, 2007

De verwerking van huishoudelijk afval in Nederland - massabalans bron: Nederland Afval in Cijfers, Uitvoering Afvalbeheer, SenterNovem, 2007

Afvalverwerking in Nederland. Gegevens 2011. Agentschap.nl, Augustus 2012 Capaciteit (vergund)

Afvalverbranding Systeem: Functie? Systeemgrens? Inputs & Outputs? Systeemelementen?

De verbranding van huisvuil

De grootschalige verbranding van huisvuil (grijze container), Afvalverwerking Zuid-Nederland, AZN (nu AEC Moerdijk) AZN Moerdijk verwerkte in 2008 700.000 ton afval Daarbij ontstaan 180.000 ton bodemas 12.000 ton metalen De operatie is (volgens AZN (folder): schoon en erg milieu-vriendelijk Is dat werkelijk zo? Welke informatie ontbreekt aan dit overzicht (uit PR-folder)?

De verbranding van huisvuil (1) Is de afvalverbrandingsinstallatie AZN schoon en milieuvriendelijk?? (2) Wat zouden de kosten zijn voor verbranding van huisvuil? Hoe krijgen we een antwoord op deze twee vragen? Hoe ziet het systeemdiagram eruit?

De verbranding van huisvuil (1) Afvalverbrandingsinstallatie AZN schoon en milieuvriendelijk?? (2) Wat zouden de kosten zijn voor verbranding van huisvuil? (3) Hoe krijgen we een antwoord op deze twee vragen? 1. systeemdiagram opstellen 2. inputs & outputs uitrekenen 3. kosten en opbrengsten in beeld brengen

De verbranding van huisvuil 1. systeemdiagram opstellen op basis van kennis & informatie over dit systeem bijvoorbeeld Ullmann s Encyclopedia of technology (via www.library.tudelft.nl), wikipedia, boeken, wetenschappelijke & technische literatuur, bedrijfsinformatie etc. keuze systeemgrens, systeemelementen, inventarisatie van stromen 2. inputs & outputs uitrekenen 3. kosten en opbrengsten in beeld brengen

Systeemdiagram Verbranding met energieterugwinning Stoomketel (energiewinning) Aanvoer/Loshal (bunkering) Roosteroven (verbranding) Rookgasreiniging (NO x, vliegas, zware metalen, chloor, SO 2 dioxines, kwik) Slakopwerking (verwijdering metalen tbv recycling) Opslag (open lucht) A f v o e r

Verbranding met energieterugwinning Systeem-informatie: er is een gesloten stoomkringloop voor energiewinning (vergelijk met centrale verwarming (cv) thuis) de schoorsteen is 80m hoog voor de verbranding van huisvuil wordt lucht gebruikt Stoomketel (energiewinning) Aanvoer/Loshal (bunkering) Roosteroven (verbranding) Rookgasreiniging (NO x, vliegas, zware metalen, chloor, SO 2 dioxines, kwik) Slakopwerking (verwijdering metalen tbv recycling) Opslag (open lucht) A f v o e r

De grootschalige verbranding van huisvuil - schoon, milieuvriendelijk? AZN Moerdijk verwerkt 700.000 ton afval per jaar Daarbij ontstaan 15.000 ton vliegas 180.000 ton bodemas 3.000 ton gips 12.000 ton metalen 2.600.000 ton stoom Rookgas (CO 2 )

Stap 1 - keuze systeemgrens & control volume Stoomketel (energiewinning) Aanvoer/Loshal (bunkering) Roosteroven (verbranding) Rookgasreiniging (NO x, vliegas, zware metalen, chloor, SO 2 dioxines, kwik) Slakopwerking (verwijdering metalen tbv recycling) Opslag (open lucht) A f v o e r Control Volume t.b.v. vragen

Energieterugwinning: water-stoom in gesloten kringloop Warmtewisselaar (energieafnemer) Kringproces Stoomketel (energiewinning) Aanvoer/Loshal (bunkering) Roosteroven (verbranding) Rookgasreiniging (NO x, vliegas, zware metalen, chloor, SO 2 dioxines, kwik) Slakopwerking (verwijdering metalen tbv recycling) Opslag (open lucht) A f v o e r Control Volume t.b.v. vragen

Stap 2: boekhouden inventarisatie inputs en outputs Stoomketel (energiewinning) Warmtewisselaar (energieafnemer) Netto circulatie 2.600.000 ton rookgas??? ton Aanvoer/Loshal (bunkering) 700.000 ton Roosteroven (verbranding) Rookgasreiniging (NO x, vliegas, zware metalen, chloor, SO 2 dioxines, kwik) Verbrandings- Lucht??ton Slakopwerking (verwijdering metalen tbv recycling) vliegas 15.000 ton gips etc. 3.000 ton Control Volume metalen 12.000 ton bodemas 180.000 ton

De grootschalige verbranding van huisvuil - schoon, milieuvriendelijk? AZN Moerdijk verwerkt 700.000 ton afval per jaar Daarbij ontstaan 15.000 ton vliegas 180.000 ton bodemas 3.000 ton gips 12.000 ton metalen 2.600.000 ton stoom Rookgas (CO 2 ) (1) Wat is de hoeveelheid rookgas die door de schoorsteen wordt uitgestoten? (2) Wat is de samenstelling van het rookgas (hoeveelheid CO 2, dioxines, NO x, roet etc.)? (3) Hoeveel aardgas wordt er bespaard?

Oplossing: gebruik kennis van het systeem EN balansen Stelt u in staat te boekhouden met Behouds wet som(ingaande stromen) som(uitgaande stromen) - netto accumulatie Geldt voor: elektronen, atomen, moleculen*, massa, energie, kippen, mineralen, etc. *bij afwezigheid chemische reactie

Materie- en energietransformatie behoudswetten LAW OF CONSERVATION OF MATTER AND ENERGY matter and energy cannot be created or destroyed matter and energy can be transformed into other kinds of matter and energy

Oplossings-procedure (zie ook elektronische reader) (1) Kies systeemgrens & control volume; gebruik daarvoor kennis van het systeem (2) Kies de te gebruiken grootheid (3) Ga boekhouden met Behouds wet som(ingaande stromen) som(uitgaande stromen) - netto accumulatie dus inventariseer alle stromen (4)Maak aanvullende aannamen bijv. in een continu werkend systeem is bij stationaire operatie de accumulatie gelijk aan nul! bijv. de massa van schadelijke stoffen in rookgas is te verwaarlozen in de massabalans

Resultaat systeemanalyse stap (2) Er is een additionele input, verbrandingslucht, hoeveelheid is onbekend Er is een output waarvan de hoeveelheid en samenstelling onbekend is NB de samenstelling van huisvuil is eveneens vooralsnog onbekend! Om te bepalen of het systeem schoon en milieuvriendelijk is, dienen we dus ontbrekende gegevens te schatten / berekenen, c.q. informatie te verzamelen!

Berekenen ontbrekende gegevens met massabalans: (1) Inputs: lucht: stel X ton afval: 700.000 ton totaal: 700.000 + X (2) Outputs rookgas: stel Y ton vliegas: 15.000 ton bodemas: 180.000 ton metalen: 12.000 ton gips etc.: 3.000 ton totaal: 210.000 + Y

Berekenen resultaat met balans: (3) Massabalans: stel netto accumulatie of voorraadvorming = 0 som(inputs) - som(outputs) = 0 (4) Resultaat 700.000 + X - 210.000 - Y = 0 hoeveelheid rookgas = Y = 490.000 + X

Berekenen schatting van hoeveelheid verbrandingslucht benodigde informatie: verbrandings-reactie(s) samenstelling huisvuil samenstelling lucht massa / mol balansen

Neem aan dat we dit proces voltooien: (1) Kies systeemgrens & control volume; (2) Kies de te gebruiken grootheid (3) Ga boekhouden met Behouds wet som(ingaande stromen) som(uitgaande stromen) - netto accumulatie dus inventariseer alle stromen (4) Maak aanvullende aanname(s) (5) Stel (voorlopig) onbekendes op X

Vervolg systeemanalyse Systeem is gekarakteriseerd, informatie verzameld, verantwoorde schatting van ontbrekende gegevens gemaakt Kunnen we nu iets zeggen of de AZN afvalverbrander schoon en milieuvriendelijk is Hebben we aanknopingspunten om te bepalen wat de kosten van de verwerking van een ton huisvuil is?

Stap 2: boekhouden inventarisatie inputs en outputs Stoomketel (energiewinning) Warmtewisselaar (energieafnemer) Netto circulatie 2.600.000 ton rookgas??? ton Aanvoer/Loshal (bunkering) 700.000 ton Roosteroven (verbranding) Rookgasreiniging (NO x, vliegas, zware metalen, chloor, SO 2 dioxines, kwik) Verbrandings- Lucht??ton Slakopwerking (verwijdering metalen tbv recycling) Control Volume tbv vraag (1) vliegas 15.000 ton gips etc. 3.000 ton metalen 12.000 ton bodemas 180.000 ton

Resultaat stap (2) Er is een additionele input, verbrandingslucht, hoeveelheid is onbekend Er is een output, rookgas, waarvan de hoeveelheid en samenstelling onbekend is NB de samenstelling van huisvuil is eveneens vooralsnog onbekend!

Berekenen resultaat met balansen: (1) Inputs: lucht: stel X ton afval: 700.000 ton totaal: 700.000 + X (2) Outputs rookgas: stel Y ton vliegas: 15.000 ton bodemas: 180.000 ton metalen: 12.000 ton gips etc.: 3.000 ton totaal: 210.000 + Y

Bereken gevraagde resultaten m.b.v. systeemanalyse en balansen Hoeveelheid rookgas: systeemanalyse + massabalans Hoeveelheid CO 2 : systeemanalyse + massabalans Additionele aannames te maken Opstellen verbrandingsreacties Rekenen met reacties, molen en massa (dictaat) Hoeveelheid uitgespaard aardgas: Systeemanalyse + energiebalans (dictaat) Opstellen verbrandingsreacties Lower Heating Value

Berekenen resultaat met balans: (3) Massabalans: (4) Resultaat stel netto accumulatie of 700.000 + X - 210.000 - Y = 0 voorraadvorming = 0 hoeveelheid rookgas = Y = som(inputs) - som(outputs) 490.000 + X = 0 X = hoeveelheid verbrandingslucht Gevraagd (1): Y = hoeveelheid rookgas Gevraagd (2) : CO 2 in rookgas

Procedure voor berekenen Schatting verbrandingslucht Y Stap 1: maak geschikte aanname: bijvoorbeeld het brandbaar deel van huisvuil = gelijk aan steenkool Bereken hoeveelheid benodigde zuurstof Gegevens: afval: 700.000 [ton/jaar] stookwaarde = 10 [MJ/kg] steenkool: 30 [MJ/kg]; steenkool: verhouding C/H = 0.5 lucht: N 2 /O 2 = 4 molgewichten O=16 C=12 H= 1 N=14

Berekenen schatting van hoeveelheid verbrandingslucht Stap 2: Stel de verbrandings reactie is: (CH) n + O 2 --> CO 2 + H 2 O deze aanname impliceert: afval = 1 deel steenkool + 2 delen inert stel nu n = 0.5, en bereken hoeveel zuurstof nodig is voor 1 ton afval. Stap 3 Bereken in hoeveel ton lucht die zuurstof zit Stap 4 Bereken de hoeveelheid CO 2 die vrijkomt bij de verbranding van 1 ton afval Stap 5 Bereken de hoeveelheid rookgas

Hoeveel aardgas wordt uitgespaard? Gegevens: De AVI produceert elektriciteit Met een rendement van 22% Eveneens stoom Rendement 38% Hoe bereken je de met afvalverbranding uitgespaarde hoeveelheid aardgas Welke gegevens heb je nodig om de hoeveelheid bespaard aardgas te berekenen?