Potential of energy production from waste

Téma bakalářské práce je zaměřeno na oblast energetického využívání odpadů. V první části je stručně zmapován současný stav odpadového hospodářství v České republice a v dalších zemích Evropské unie. Dále se práce zabývá využíváním odpadů v jednotkách energetického využívání odpadů (EVO) a jsou zde rovněž popsány různé metody hodnocení účinnosti výroby energií. Druhá část se soustřeďuje na analýzu výroby tepelné a elektrické energie s využitím modelu jednotky EVO. Jsou vypočteny příslušné hodnoty účinností při simulaci různých režimů výroby energie. Na závěr jsou srovnány vypočtené hodnoty účinností s konvenčními zdroji.The main topic of the bachelor thesis is creating energy from the incineration of waste. In the first part, the current situation of waste management of the Czech Republic and other states of the Europian Union is outlined. Then the thesis is focused on waste incineration in waste-to-energy plants and various approaches of energy efficiency evaluation are described. In the second part, energy efficiency with various modes of thermal and electrical energy production is analyzed, using the model of WtE plant. In conclusion, obtained data of energy efficiencies are compared with conventional energy sources.

EFFECTIVE UTILIZATION OF MUNICIPAL SOLID WASTE IN HEAT AND POWER SYSTEMS

Předkládaná dizertační práce je zaměřena na problematiku energetického využití odpadů. Svým zaměřením přispívá do optimalizačních modelů dlouhodobě vyvíjených na pracovišti autora, které slouží pro simulaci toků v odpadovém hospodářství a k hledání optimální strategie nakládání s odpady. Hlavním cílem je posouzení potenciálu uplatnění tepla vyrobeného v jednotkách energetického využití odpadů jakožto klíčového faktoru pro ekonomiku těchto zařízení. Práce tedy představuje aktivitu na pomezí oborů odpadové hospodářství a teplárenství. V rámci jejího zpracování byly postupně vytvořeny dílčí matematické modely, pro jejichž vznik bylo nutné shromáždit vstupní data, zejména v souvislosti se sítěmi centrálního zásobování teplem. Tyto modely byly následně využity v komplexním optimalizačním modelu popisujícím integraci zařízení energetického využití odpadů s dalšími tepelnými zdroji. Zároveň bylo přihlédnuto k environmentálním souvislostem.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.

Feasibility of Low-Capacity Waste-to-Energy Plants in the Czech Republic

Diplomová práce je zaměřena na zhodnocení potenciálu jednotek energetického využití odpadů malých kapacit v podmínkách České republiky. V první části je provedena rešerše předmětné literatury a obecné zhodnocení specifik těchto zařízení. V další části práce jsou vyhodnoceny technicko-ekonomické ukazatele konkrétní technologie pomocí modelu v softwaru Microsoft Excel. Závěrem jsou shrnuta doporučení pro tyto projekty energetického využití odpadů, která vyplývají ze zmíněného modelu.The diploma thesis is focused on the evaluation of small-scale waste to energy plants in the Czech Republic. In the first part, there is a survey of the corresponding literature and general evaluation of the specificities of these plants. The next section analyzes the technical and economic indicators of a specific technology by Microsoft Excel model. Finally, recommendations for small-scale waste to energy plants arising from the model are summarized.

Modelling of Change in Fuel Mix within a District Heating Network

Changing the fuel mix used in the heating industry, i.e., switching to greener fuels, is one of the possible solutions to prevent rising costs for final consumers in the context of rising emission allowance prices. This paper presents a methodology that offers the possibility to perform a comprehensive technical and economic assessment of a theoretical solution—changing the fuel mix of centralized heating sources—and other strategic decisions within a district’s heating systems. Emphasis is placed on fuels with a negative price, such as municipal waste. The presented approach can also be used to assess the effect of other significant changes related to the configuration of district heating systems on the economy of the plant, such as the impact of a decrease in heat demand and implementation of a steam turbine. The key benefit of this paper is an approach based on mathematical modelling of the operation of individual boilers with different operating parameters in terms of their start-up, shutdown, and mode of operation. A unique approach of optimizing an operation’s schedule using dynamic programming is presented, which enables the selection of a suitable solution for the configuration of binary variables in consecutive time steps. In this way, it is possible to achieve a more accurate estimate of the economics of the facility at the strategic planning stage that will consider the real operational capabilities of the heat source given its technical limitations. Using this approach, up to a 4% reduction in variable operating costs was achieved in the model case, when compared to static time interval planning