Model matematyczny do optymalizacji łańcucha wartości produkcji biogazu

• Autorzy: Ziobrowski Zenon

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2025.8.5

Warianty tytułu

EN

The mathematical model for the biogas production value chain optimization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono analizę opracowanego modelu matematycznego optymalizującego łańcuch wartości produkcji biogazu na podstawie takich parametrów, jak koszty substratów, koszty ich transportu, odległość od biogazowni, koszty inwestycyjne i operacyjne biogazowni, a także zyski ze sprzedaży biogazu/biometanu. Przedstawiono schemat przepływu surowców i produktów dla proponowanego modelu, omówiono podstawowe substraty oraz główne parametry procesu produkcji biogazu. Oszacowano koszty operacyjne (KOpx) i koszty inwestycyjne (KCap) na podstawie dostępnych danych literaturowych. Do obliczeń wg zaproponowanego modelu matematycznego można wykorzystać procedury programowania liniowego Mixed-Integer Linear Programming (MILP). Otrzymane wyniki pozwolą uzyskać najniższe koszty produkcji biogazu dla rozważanych biogazowni.

EN

An anal. of the developed math. model optimizing the value chain of biogas prodn. based on such parameters as substrate costs, their transportation costs, distance from the biogas plant, investment and operating costs of the biogas plant, as well as profits from the sale of biogas/biomethane was presented. A scheme of raw materials and products flows for the proposed model, basic substrates used and essential parameters of the biogas prodn. process were presented. Operating costs (KOpx) and investment costs (KCap) were estimated based on available literature data. Mixed-Integer Linear Programming (MILP) procedures will be used for calcns. according to the proposed math. model, which allow to obtain the lowest biogas prodn. costs for the considered biogas plants.

Słowa kluczowe

PL

biogaz; biometan; odpady organiczne

EN

biogas; biomethan; feedstock

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2025
• Tom: T. 104, nr 8
• Strony: 791--797.
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Ziobrowski Zenon

• Instytut Inżynierii Chemicznej, Polska Akademia Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0002-5100-6686

Bibliografia

• [1] C. Bumharter, D. Bolonio, I. Amez, M. J. García Martínez, M. F. Ortega, J. Cleaner Prod. 2023, 388, 135867, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.135867.
• [2] L. A. Díaz-Trujillo, L. F. Fuentes-Cortés, F. Nápoles-Rivera, Comput. Chem. Eng. 2020, 141, 107018, https://doi.org/10.1016/j.compchemeng. 2020.107018.
• [3] M. Kaltschmitt, H. Hartmann, H. Hofbauer (red.), Energie aus Biomasse, Springer, Berlin, Heidelberg 2009, https://doi.org/10.1007/978-3-540-85095-3.
• [4] Y. Gital Durmaz, B. Bilgen, Appl. Energy 2020, 272, 115259, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115259.
• [5] DWA, Merkblatt DWA-M 363 Herkunft und Verwertung von Biogas, Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall, 2022, https://www.lehmanns.de/shop/naturwissenschaften/ 58762550-9783968621630-merkblatt-dwa-m-363-herkunft-und-verwertung-von-biogas, dostęp 9.11.2023 r.
• [6] E. Leca, B. Zennaro, J. Hamelin, H. Carrère, C. Sambusiti, Biotechnol. Adv. 2023, 65, 108129, https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108129.
• [7] M. Zaefferer, D. Gaida, T. Bartz-Beielstein, Appl. Soft Comput. 2016, 48, 13, https://doi.org/10.1016/j.asoc.2016.05.047.
• [8] Q. Zhang, J. Hu, D.-J. Lee, Renew. Energy 2016, 98, 108.
• [9] M. Markowski, I. Białobrzewski, M. Zieliński, M. Dębowski, M. Krzemieniewski, Renew. Energy 2014, 69, 219, https://doi.org/10.1016/j.renene.2014.03.039.
• [10] M. Miltner, A. Makaruk, M. Harasek, J. Cleaner Prod. 2017, 161, 1329, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.06.045.
• [11] A. Toledo-Cervantes, J.M. Estrada, R. Lebrero, R. Muñoz, Algal Res. 2017, 25, 237, https://doi.org/10.1016/j.algal.2017.05.006.
• [12] A. Pertl, P. Mostbauer, G. Obersteiner, Waste Manag. 2010, 30, 92, https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.08.011.
• [13] F. Teymoori Hamzehkolaei, N. Amjady, Renew. Energy 2018, 118, 602.
• [14] U. Brémond, R. de Buyer, J.-P. Steyer, N. Bernet, H. Carrere, Renew. Sustain. Energy Rev. 2018, 90, 583, https://doi.org/10.1016/j. rser.2018.03.103.
• [15] S. Khishtandar, Appl. Energy 2019, 236, 183, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.11.092.
• [16] Y. Zhang, Y. Jiang, Waste Manag. 2017, 60, 329, https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.11.004.
• [17] J. Gao, F. You, Comput. Chem. Eng. 2019, 122, 31, https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2018.05.016.
• [18] Substraty do produkcji biogazu - odpady hodowlane (część 3/5), OZE Odnawialne Źródła Energii (n.d.), https://www.odnawialne-firmy.pl/wiadomosci/pokaz/111,substraty-do-produkcji-biogazu-odpadyhodowlane-czesc-35, dostęp 3.10.2023 r.
• [19] Substraty do produkcji biogazu - rośliny energetyczne (część 5/5), OZE Odnawialne Źródła Energii (n.d.), https://www.odnawialne-firmy.pl/wiadomosci/pokaz/120,substraty-do-produkcji-biogazu-rosliny-energetyczne-czesc-55, dostęp 3.10.2023 r.
• [20] Substraty do produkcji biogazu - odpady przemysłu spożywczego (część 1/5), OZE Odnawialne Źródła Energii (n.d.), https://www.odnawialnefirmy.pl/wiadomosci/pokaz/106,substraty-do-produkcji-biogazuodpady-przemyslu-spozywczego-czesc-15, dostęp 3.10.2023 r.
• [21] Substraty do produkcji biogazu - osady ściekowe (część 2/5), OZE Odnawialne Źródła Energii (n.d.), https://www.odnawialne-firmy.pl/ wiadomosci/pokaz/110,substraty-do-produkcji-biogazu-osady-sciekowe- czesc-25, dostęp 3.10.2023 r.
• [22] Substraty do produkcji biogazu - odpady komunalne (część 4/5), OZE Odnawialne Źródła Energii (n.d.), https://www.odnawialne-firmy.pl/wiadomosci/pokaz/117,substraty-do-produkcji-biogazu-odpady-komunalne-czesc-45, dostęp 3.10.2023 r.
• [23] M. Tyszka, Poferment - nawóz czy odpad? - Nawożenie, www.farmer.pl, 2015, https://www.farmer.pl/produkcja-roslinna/nawozy/poferment-nawoz-czy-odpad,57951.html, dostęp 3.10.2023 r.
• [24] P. Ochal, Poferment z biogazowni rolniczej jako nawóz, Nawozy.Eu (n.d.), https://nawozy.eu, dostęp 3.10.2023 r.
• [25] Mixed-Integer Linear Programming (MILP) Algorithms - MATLAB & Simulink, (n.d.), https://www.mathworks.com/help/optim/ug/mixedinteger-linear-programming-algorithms.html, dostęp 2.02.2024 r.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).