Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energy Scheme Proposal for Small Sugar Mills for Maximum Power Generation and Bagasse Saving during Harvesting Season
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
2019 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Energisystemförslag för små sockerbruk för att maximera kraftproduktion och spara bagass under skördesäsong (Swedish)
Abstract [en]

Energy systems have significant importance for social development, not least in developing countries. A well-developed energy system can contribute to economic, ecological as well as social sustainability. At the same time, the ambitions to globally reduce dependence on fossil-based fuels and the climate impacting emissions that accompany them increase. To achieve this, energy efficiency improvements and an increased share of renewable energy sources are required. Today, there are both great challenges and opportunities in developing energy systems in developing countries and at the same time reducing the global climate impact.

Thanks to the sugar industry in Cuba, there are great opportunities for the country to develop its electricity production from biofuels in the form of bagasse, a residual product which is provided during the process of the production of sugar. This report examines the possibility of developing the energy system in the sugar factory Carlos Baliño, located in Villa Clara in Cuba. The purpose is to enable the factory to minimize its use of bagasse and to maximize electricity production. This is to provide the opportunity for the factory to become more economical and ecologically sustainable.

The current energy system in the sugar industry was examined and a model of the energy flows was created in excel. Based on the current energy system, four different scenarios were then examined with potential improvements. These four scenarios were as follows; (1) Preheating, (2) Bagasse drying, (3) Increase inlet boiler pressure and (4) New generator. For the various scenarios, the energy flow schemes were defined and technical components were selected. An economic and ecological analysis based on the best possible parameters of the scenarios was then performed.

The result showed that the marginal electricity demand for the current system was 19 kWh per tonne of sugar cane and that the fixed electricity demand was 890 kW. The model defined the value of the bagasse as 8.2 USD per tonne, based on the current system. The current cut of costs by replacing oil were defined as 31 MUSD and the total amount of saved carbon dioxide was 96,000 tonnes, both for a period of 6 years. Out of the four scenarios that were investigated and compared with current systems, drying of bagasse was the option that could best be justified. This scenario resulted in a bagasse value of 5.0 USD per tonne, a cut of costs of 51 MUSD by replacing oil over a 6-year period and 150,000 tonnes of reduced carbon dioxide emissions over the same period.

Preheating resulted in an increase in bagasse consumption, but also a higher electricity production. The result also showed that increasing the pressure in the boiler is not relevant, as the current pressure is almost the maximum for the current system. Due to a simplified model, Scenario 4, which included the investment of a new generator, could not be tested.

Abstract [sv]

Energisystem är av stor betydelse för samhällsutveckling, inte minst i utvecklingsländer. Ett väl utvecklat energisystem kan bidra till ekonomisk, ekologisk så väl som social hållbarhet. Samtidigt ökar ambitionerna om att globalt minska beroendet av fossilbaserade bränslen samt de klimatpåverkande utsläppen som följer med dessa. För att uppnå detta krävs energieffektiviseringar och en ökad andel förnyelsebara energikällor. Idag finns både stora utmaningar och möjligheter i att utveckla energisystem i utvecklingsländer och samtidigt minska klimatpåverkan globalt.

Tack vare sockerindustrin på Kuba finns stora möjligheter för landet att utveckla dess elproduktion från biobränsle i form av bagass, en restprodukt som tillhandahålls i framställningen av socker. I denna rapport undersöks möjligheten att utveckla energisystemet i sockerbruket Carlos Baliño, beläget i Villa Clara på Kuba. Syftet är att möjliggöra för verksamheten att minimera dess användning av bagass samt maximera elproduktionen. Detta för att ge möjlighet för sockerbruket att bli mer ekonomiskt och ekologiskt hållbart.

Det nuvarande energisystemet i sockerbruket undersöktes och en modell av energiflödena skapades i Excel. Utifrån det nuvarande energisystemet undersöktes därefter fyra olika scenarier med potentiella förbättringar. Dessa fyra scenarier var följande; (1) Förvärmning, (2) Bagasstorkning, (3) Höjning av tryck i pannan samt (4) Investering av ny generator. För de olika scenarierna framtogs dess energiflödesscheman samt tekniska komponenter. En ekonomisk samt ekologisk analys utifrån scenariernas bästa möjliga parametrar utfördes sedan.

Resultatet visade att det marginella elbehovet för det nuvarande systemet är 19 kWh per ton sockerrör samt att det fasta elbehovet är 890 kW. Med modellen definierades värdet på bagassen som 8,2 USD per ton, utifrån det nuvarande systemet. Den nuvarande besparingen av kostnader genom att ersätta olja definierades till 31 MUSD och den totala mängden besparade koldioxidutsläpp som 96 ton, båda under en period på 6 år. Av de fyra scenarier som utreddes och jämfördes med nuvarande system var torkning av bagass det alternativ som bäst kunde motiveras. Detta scenario resulterade i ett värde på bagassen av 5,0 USD per ton, en minskning av kostnader om 51 MUSD genom att ersätta olja under en 6 års period samt 150 000 ton besparade koldioxidutsläpp under samma period.

Förvärmning resulterade i en ökning av bagassförbrukning, men även en högre elproduktion.

Resultatet visade även att en höjning av trycket i pannan ej är relevant, då det nuvarande trycket är näst intill maximalt för det nuvarande systemet. På grund av en förenklad modell kunde Scenario 4, vilken innefattade investering av en ny generator, ej testas.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 42
Series
TRITA-ABE-MBT ; 19564
Keywords [en]
bagasse, sugar, mill, Cuba, energy, biofuel, power, generation, CHP, industry, cogeneration
Keywords [sv]
bagass, sockerbruk, Kuba, energi, biobränsle, kraftproduktion, CHP, industri, kraftvärme
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-256010OAI: oai:DiVA.org:kth-256010DiVA, id: diva2:1343103
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-08-16 Created: 2019-08-15 Last updated: 2019-08-16Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1478 kB)7 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1478 kBChecksum SHA-512
6f996195d06fa3645a15e3e590b4b40876041d647ec8c4f43737e3aa884f783e18d0a49416370e8ce6c8a4f30f686716d452d9e94b72a4822558104d9fba8b32
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Sustainable development, Environmental science and Engineering
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 7 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 36 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf