Heungjo An[a], Stephen W. Searcy[b],*
[a] Department of Industrial and Systems Engineering, Texas A&M University, TAMUS, TX 3131, USA
[b] Department of Biological and Agricultural Engineering, Texas A&M University, TAMUS 2117, College Station, TX 77843-3131, USA
Universidad Politécnica de Zacatecas
Docente: MC Verónica Ávila Vázquez
Materia: Seminario de Ingeniería
en Energía (Biomasa)
Artículo: Evaluación económica y
energética de un sistema logístico basado en los módulos de Biomasa
Fecha del artículo: 13 de julio 2012
Aceptado 01 de septiembre 2012
Alumno: Leonardo Rivera Márquez
Fecha: viernes 01 de marzo 2013
Resumen
Un sistema de logística de la biomasa utilizando paquetes
grandes de tamaño y densidad suficientes para maximizar cargas legales
carretera y carga rápido / descarga veces se esperaba que minimizar los costos
materia prima. Este sistema ha sido probado en el campo conceptual de la Texas
A & M University, pero modelado se utilizó para predecir el rendimiento del
sistema antes de diseñar prototipos.
Suministro de Biomasa y Logística Integrada (IBSAL), sistema
de logística de software de simulación desarrollado por el Departamento de
Energía de EE.UU., fue empleado para construir un modelo de simulación del
sistema conceptual. Los conceptos de máquinas nuevas se requieren el desarrollo
de nuevas IBSAL elementos a las funciones de la máquina modelo. A través de un
análisis de sensibilidad, la importancia de varios factores asociados con el
diseño y el rendimiento de las máquinas conceptuales. Los rangos estimados de
costos logísticos desde 19,65 $ Mg-1 a $ 41,26 $ Mg-1. La
materia seca densidad de los módulos de la biomasa, la eficiencia operativa de
la cosechadora de forraje, y los viajes a la velocidad del transportador módulo
resultaron ser los factores más influyentes para el sistema rendimiento, y
proporciona una visión de los requerimientos de diseño.
1. introducción
Biomasa herbácea celulósico tiene varias características que
se traducen en costos de logística para la entrega de alta desde las granjas
hasta plantas de conversión: tiene una menor densidad de energía que la primera
generación de biomasa, puede contener alto contenido de humedad, y su
dispersión geográfica. Por lo tanto, la reducción del costo de la logística de
la biomasa celulósica es un factor clave para su uso como materia prima para
biocombustibles. Varios estudios han estimado la costes de ensilaje de
corriente o sistemas de pacas de logística entre 40 $ Mg-1 y 60 $ Mg-1
de materia seca (todas las cifras de costos son de $ EE.UU.). El Departamento
de Energía de EE.UU. (DOE) anunció en el Biomasa Plan Plurianual Programar un
objetivo específico de reducir materia prima seca logística herbácea costo a $
103 m-3 de etanol (equivalente a aproximadamente $ 38,59 Mg-1
en 2007 $) para el 2012, con reducción a $ 87
m-3 de etanol para el año 2017.
Sistemas de silaje se puede utilizar directamente para
cosechar, recolectar y el transporte de la biomasa herbácea. Si bien este
sistema implica sólo unas pocas operaciones de la máquina en el campo, la
materia seca densidad de la biomasa picada es relativamente baja, típicamente
80 kg m-3, aunque la densidad en húmedo es típicamente mucho mayor,
dependiendo del contenido de humedad en el momento de la cosecha. Puesto que el
agua transportada representa un coste irrecuperable, es deseable para el
transporte de la biomasa en el menor contenido de humedad posible. Tanto el
secado y densificación de la biomasa picado antes del transporte reduciría el
costo de transporte eficazmente. Desafortunadamente, una capacidad fiable de
conseguir específica contenido de humedad para su transporte será difícil
lograr en el conjunto de regiones en crecimiento, climas y fechas de cosecha
previsto para una industria de la bioenergía escala grande. Almacenamiento de
los aumentar la biomasa de humedad será un reto para minimizar pérdidas de
calidad y cantidad de materia seca. Sistemas Logísticos basado en las balas
(redondo o cuadrado) tratan de cosechar la biomasa disponible en el contenido
de humedad inferior al ensilaje sistemas, y tienen potencialmente mayor
densidad de materia seca (160e200 m kg-3), pero todavía se enfrentan
a retos similares para reducir al mínimo pérdida de materia seca durante el
almacenamiento. Un sistema de logística alternativa basada en paquetes grandes
de biomasa picado y se comprime de humedad variables contenido se ha llevado a
cabo en la Texas A & M University. Este sistema incluye cortar y picar
operaciones similares a un sistema de ensilaje marchito, pero la biomasa picado
fue previsto para ser transferido a una máquina que sería comprimir la biomasa
cortada en paquetes grandes y encerrar los paquetes en una barrera de oxígeno
para mantener un ambiente anaerobio medio ambiente para el almacenamiento.
Los objetivos de este estudio fueron: 1) desarrollar IBSAL
elementos compatibles para simular las operaciones y los costos de máquinas
conceptuales para formar y manejar los módulos de biomasa, y 2) identificar los
factores críticos de diseño para lograr alta rendimiento y bajo costo.
2. Materiales y métodos
2,1. fondo
El sistema logístico conceptual descrito aquí tiene
similitudes con el sistema de logística de algodón, que utiliza grandes
paquetes comúnmente llamados módulos de algodón. El algodón es normalmente
cosechado y se recoge en la cosechadora.
Jenkins et al. Hizo una reseña sobre el nivel operacional
los estudios de la cadena de suministro de biocombustibles, la mayoría de las
cuales estima desempeño de los sistemas logísticos de biomasa. En particular, desde
un sistema de bala ha sido comúnmente utilizado para transportar heno, varios
estudios anteriores [7, 8, 9, 10, 11 y 12] empleó una paca sistema para estimar
las medidas importantes (por ejemplo, el costo y la energía) asociado con la
entrega de la biomasa. La Tabla 1 describe destacados de esos estudios. Jenkins
et al. Los costes logísticos estimados de varios tipos de biomasa (por ejemplo,
rastrojo de maíz y el sorgo, el trigo y la cebada paja y la paja de arroz) en
California de los EE.UU. Ellos desarrollaron una ecuación de costos que incluye
un costo variable de transporte, un costo fijo de transporte y recolección y el
costo de procesamiento. Los costes de recogida y tratamiento fueron $ 28,02 Mg-1
Por un rastrojo de maíz y sorgo, $ 29,58 Mg-1 para trigo y paja de
cebada y $ 35,35 Mg-1 paja de arroz, respectivamente. Para el colmo, el costo
de transporte fijo fue $ 6.14 Mg -1 y el costo de transporte
variable fue $ 0,061 1 Mg-1 km-1, Y el transporte fijo y
variable costos del rastrojo de maíz y sorgo fueron $ 9.78 Mg- 1 y $
0,078 Mg-1 km-1, respectivamente.
El rastrojo de maíz se ha estudiado como material de
alimentación basado en una bala sistema. Sokhansanj et al. [8] desarrolló la
simulación IBSAL marco y evaluado un sistema de pacas de rastrojo de maíz como
materia prima. Su modelo comprende combinar, trituración, prensado,
apilamiento, viajes de camiones, apilado, y la molienda. El estimado costo fue
de $ 53,57 Mg-1, que incluye el costo de transporte de Mg $ 13,76-1.
Morey et al. Estima
que el costo de la logística rastrojo de maíz sobre la base de un sistema de
bala en Minnesota. El sistema de logística investigado consiste en la
trituración, rastrillar, empacado, transporte al lugar de almacenamiento,
bañera-en grano, compactación, y transporte a la planta de conversión de un
camión semi-. El total costo para la entrega a granel rastrojo de maíz a
plantas de conversión es estimada en $ 48,48 Mg -1.
En 1996, Turhollowet al. Investigó el costo de un ensilado
sistema de cultivos herbáceos. Se estima que en el campo de costos en alrededor
de $ 3-12 Mg-1 y el costo de transporte en alrededor de $ 8-14 Mg-1,
suponiendo que la densidad de ensilaje en el camión era 249,89 o 416,48 kg m-3.
Kumar y Sokhansanj también evaluó un sistema de ensilaje de pasto varilla. El
total estimado de costo fue de $ 38-59Mg-1, que incluye los costos
de procesamiento de $ 27.18Mg-1. A medida que estos estudios han
demostrado, el costo de entregar herbáceo biomasa varía según el material de
alimentación de tipo, la ubicación y las tecnologías utilizado para el envasado
de la biomasa. Las estimaciones de gastos se determinaron utilizando modelos
económicos y la simulación. El Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA) y
el Departamento de Energía informó de que la logística de biomasa, que incluye
la cosecha / recolección, almacenamiento y pre-procesamiento, constituye tanto
como 20% del costo actual de suministro de etanol celulósico. Reducir el costo
de la logística será un factor clave en el éxito comercialización de la
industria de la bioenergía celulósico.
2,2. Descripción del módulo de biomasa conceptual
Sistema
El sistema de módulo de la biomasa investigado consta de
varias máquinas únicas. Sección 2.2.1 describe el sistema global. Las secciones
2.2.2, 2.2.3 y 2.2.4 dar detalles sobre el individuo máquinas requieren en el
sistema. El sistema de módulo no fue destinado a cualquiera de los cultivos de
biomasa o región en crecimiento. La características fundamentales del sistema
(densidad alta y rápida manipulación) son aplicables a todos los sistemas de
biomasa logística. Sin embargo, una característica del sistema (envasado
hermético a los gases) fue finalidad de permitir la manipulación y el
almacenamiento de humedad alta biomasa. La capacidad para formar un ambiente
anaeróbico, donde ensilaje puede prevenir la degradación de biomasa durante el
almacenamiento, permitiría la cosecha que se produzca de una manera oportuna,
sin largas demoras para obtener un contenido de humedad específico. Campo
experimentos con sorgo energía produjo de manera consistente contenido de
humedad dé 20-50% W.B. después de 10-14 día de campo exposición
2.2.1. General del sistema
El marco conceptual
basado en módulos del sistema logístico integrado una serie de operaciones
unitarias, incluyendo el corte y acondicionamiento para secado en el campo,
picado, formando módulos, moviendo los módulos desde una ubicación local de
campo y cargarlos en camiones, transporte por carretera a una refinería
biológica, y la descarga / transporte dentro de la bio-refinería.
La figura. 1 muestra estas operaciones unitarias en el
sistema de módulo de la biomasa. Los bloques sombreados representan máquinas
que requieren el desarrollo (módulo anterior y transportista) o modificación
(picadoras). El módulo que forma la máquina comprime la biomasa recogida y genera
módulos de biomasa, que están encerrados en un plástico de barrera de oxígeno.
2.2.2. Modificada cosechadora de forraje
La cosechadora de forraje autopropulsado (SPFH) tenía por
objeto tirar de un módulo anterior, por lo que requieren más energía que una
cosechadora de forraje convencional de la misma capacidad.
2.2.3. Módulo ex
Mientras que la cosechadora de forraje es operativa, la
biomasa cortada se sopla en un compartimiento en el remolcado módulo antiguo.
El ex módulo comprime continuamente la biomasa en un paquete limitado. Cuando
la cantidad de biomasa alcanza su límite predefinido de 13,6 mg de peso húmedo,
el paquete se cierra y se inició el siguiente. La forma La longitud de módulo
podría variar con el contenido de humedad de la longitud de la biomasa, pero
máxima sería de 7,3 m (determinado por acarreo capacidad del remolque). El
módulo de primera tendría la capacidad para transportar hasta una vez y medio
módulo de larga duración, minimizando la necesidad de descargar un módulo
dentro de un campo. La acabado módulos se descarga cuando la máquina alcanza
borde del campo o una fila en mano. El módulo se espera en hasta el borde del
campo transportado por un transportador módulo. Desde un antiguo módulo no está
disponible comercialmente, varios supuestos fueron utilizados para definir sus
propiedades: poder 298,4 kW, volumen máximo 47,6 m3, módulo seco densidad
de la materia objetivo 240,3 kg m-3; $ 450.000 precio de compra y el
coste de plástico de $ 50 por módulo. Módulo antiguas propiedades (Por ejemplo,
el costo de adquisición, el poder, la carga de tiempo de preparación, descarga
de tiempo, y densidad del módulo de materia seca) puede ser fuertemente
relacionado con su rendimiento.
2.2.4. Módulo transportista
El módulo transportista fue modelado después de una máquina
similar usado en Australia para cargar los módulos de algodón (que son el 25%
más de US módulos estándar) en remolques de cama plana (Fig. 2). Esa máquina
puede cargar y descargar los módulos rápidamente (2-3 min), y transporta los
módulos de algodón a partir de los campos en el sitio de carga. Esta máquina
está atravesada por la remolques y utiliza su inclinación, la cama directo a
descargar el módulo en el remolque. Para trabajar con los módulos de la
biomasa, este concepto debe ser modificada para manejar la masa mayor y para
levantar dos módulos de biomasa de hasta 7,3 m de longitud y 13,6 Mg en peso.
La descarga es una operación inversa de la carga. El módulo transportador tiene
dos funciones principales, transportando módulos desde su ubicación en el campo
hasta el punto de carga, y la carga de los módulos en el transporte a través de
la carretera remolques. Puesto que un módulo transportista fue también
comercialmente disponible, juicios se hicieron para definir sus propiedades, e
poder 335,7 kW, capacidad de carga de dos módulos de tamaño máximo; Costo de
adquisición $ 375.000; y el promedio de velocidad de desplazamiento 11,3 km h-1.
Estas propiedades también fueron investigados con un análisis de sensibilidad
(ver sección 2.4.2). Detallada de los parámetros valores de cálculo de los costes
de explotación se incluyen en la Tabla 2.
2,3. modelado IBSAL
Esta sección presenta detalles asociados con la IBSAL
modelos de simulación desarrollados. La herramienta de modelado es IBSAL
descrito, seguido de una descripción de los nuevos elementos IBSAL desarrollado
para representar las máquinas conceptuales de la biomasa sistema de módulo,
propiedades de esas máquinas considerarse en un análisis de sensibilidad, y el
modelo de la sistema de módulo.
2.3.1. Listado de IBSAL
IBSAL es una colección de elementos de simulación
programados en ExtendSim, un paquete de simulación. Este estudio utilizó una
versión de IBSAL obtenido en 2010 y compatible con ExtendSim versiones 7.0 y 8.0.
Los autores colaboraron con ORNL personal para verificar y mejorar IBSAL, y
tenía acceso a una versión inédita de IBSAL. Algunos elementos han sido actualizado
(por ejemplo, contenido de humedad variación lógica, la pérdida de materia seca
lógica y etc) de la versión utilizada en los estudios anteriores (es decir, [2,
8 y 10]).Las entradas son la información espacial, tales como tamaño de la
explotación, producción y distancias de transporte, calendario de cosecha en
una semanaria base de datos, los datos meteorológicos diarios, y la máquina.
Los resultados son los costos, consumo de energía, emisiones de carbono, la
pérdida de las cantidades de biomasa y entregado, y el tiempo de operación. En
IBSAL, la simulación del sistema se realiza con un tiempo diario el paso. Los
valores de entrada que se especifican en otras épocas son convierte
internamente. Por ejemplo, el horario de la recolección está convertida de
cantidades semanales de recolección a diario para que el número adecuado de
elementos de simulación (individuales campos) se generan cada día (es decir, la
simulación de eventos discretos).
Por lo tanto, la cantidad de biomasa en cada elemento de
simulación se establece por el usuario. Por ejemplo, si los valores de entrada
de un terreno unidad y el rendimiento de los cultivos son de 50 ha y 5 ha Mg-1,
respectivamente, cada uno artículo simulación representa 250 Mg de biomasa.
El modelo de simulación evalúa los datos meteorológicos
diarios para determinar cómo los valores afectan a los atributos de la
simulación de la unidad (por ejemplo, cambios en la humedad de contenido) o
máquina operaciones (por ejemplo, si las lluvias, las nevadas o la temperatura
están fuera de los rangos apropiados para la máquina de operación). Unidades de
simulación que llegan a una máquina o proceso elemento va a esperar en la cola
hasta que las condiciones climáticas lo permiten la unidad para salir. De
manera similar, los recursos si la máquina no son suficiente para procesar las
unidades de simulación que llegan a una elemento, las unidades esperar en la
cola hasta que un recurso de la máquina está disponible.
El modelo de simulación se comprueba la condición del tiempo
de entrada para determinar cómo afectan las condiciones de los procesos (cambio
en contenido de humedad) o son adecuados para operaciones de la máquina (lluvia
impide el funcionamiento). Si los recursos de la máquina no son suficiente para
procesar los elementos de simulación llegó, la simulación artículos esperar en
la cola en cada elemento de simulación hasta las condiciones climáticas estar
mejor o es un recurso de la máquina disponible
Los modelos de simulación IBSAL calcular el rendimiento de
varios medidas (por ejemplo, el costo, la energía requerida, la cantidad de CO2
emisión y el tonelaje de biomasa procesada) asociado con el suministro de la
biomasa a una refinería. El costo incluye capital, mantenimiento, impuestos,
intereses y costos de mano de obra.
2.3.2. Nuevos elementos IBSAL
Se desarrollaron tres nuevos elementos IBSAL, una
cosechadora de forraje trabajando con un módulo de arrastre anterior, el módulo
anterior, y un transportista de módulo. Cada uno se describe por separado.
2.3.2.1. Modificada cosechadora de forraje.
Las operaciones cosechadoras de forraje y un módulo de
primeros están fuertemente acoplados, es decir, las dos máquinas deben trabajar
juntos. En la versión ORNL de IBSAL, algunos elementos pueden tener una
relación fuerte, por ejemplo entre un tractor y un remolque, cada unidad de
operación de ofertas IBSAL sólo con una máquina y no tiene lógica de relacionar
con una máquina fuertemente acoplados. Considerar relación tan fuerte con
detalle, la picadora elemento requiere información desde el módulo anterior
(por ejemplo, versa carga máxima y la carga / descarga de tiempo) y vice (por
ejemplo, tiempo de funcionamiento.
Para crear el SPFH compatible con el módulo anterior, el
elemento existente IBSAL para una cosechadora de forraje comercial fue modificado.
Este elemento de simulación de nuevo fue desarrollado a incorporar varios
aspectos adicionales,
1. El elemento de simulación se cambió de una mayor parte de
la biomasa sobre la base de una unidad de superficie de tierra a un módulo, el
tamaño de las cuales fue calculado con base en el volumen máximo y el
limitaciones máximas de peso definidas por el módulo anterior,
2. operaciones pueden realizarse únicamente cuando tanto una
cosechadora de forraje y un módulo anterior están disponibles, y
3. el tiempo de procesamiento total fue la suma del tiempo
de preparación de una máquina, el tiempo de funcionamiento de cortar, y el
tiempo de descarga de módulos.
Para especificar la propiedad del SPFH modificación, el
usuario puede configurar varios parámetros, por ejemplo, potencia, coste de
compra, seco pérdida de materia, eficiencia en el campo, la velocidad, la
jornada de trabajo, y el contenido de humedad máximo para un funcionamiento a
empezar. En particular, varios parámetros (es decir, la energía, el costo de
adquisición y seco la pérdida de materia y eficiencia) puede verse afectada por
la requerida modificación de un SPFH disponible en el mercado, por lo que esos
eran considerados en el análisis de sensibilidad (ver Sección 2.4.2).
2.3.2.2. Módulo anterior.
El elemento de simulación de un módulo primero fue
construido a partir de elementos transportadores otras IBSAL. El elemento del
módulo anterior utiliza el tiempo de procesamiento que la cosechadora de
forraje. Contiene lógica para calcular sistema medidas de rendimiento basado en
el tiempo de procesamiento. La influencia de la compra coste, potencia,
eficiencia, tiempo de preparación, tiempo de descarga y módulo seco densidad de
la materia se evaluó a través de un análisis de sensibilidad (véase la Sección
2.4.2).
2.3.2.3. Módulo transportista.
El elemento
transportador módulo fue desarrollado basado en el elemento IBSAL de un mercado
disponible camión. Las modificaciones en la lógica fuera para permitir que se manejar
dos módulos a la vez, y que podía cargar y descargar dos módulos en una sola operación.
Similares a los actuales elementos transportadores IBSAL, varios parámetros
(por ejemplo, el costo de compra, potencia, velocidad, carga / descarga de
tiempo, el número de operadores y máquinas, min / max distancias de transporte,
y las condiciones climáticas) fueron utilizado para definir el transportador de
módulo para su uso en la simulación modelo.
2,4. Modelo de simulación
2.4.1. Simulación de escenarios
La simulación consistió en una serie secuencial de
conceptual operaciones que generaron las unidades de simulación y procedió a
través de la entrega a una planta de conversión. Hierba-tipo de biomasa se
disponía de un área de la tierra. Los cultivos se redujeron en un cortacésped /
acondicionadores basado en un predefinido cosecha horario. El corte la biomasa
se le permitió campo seco hasta que el contenido de humedad límite fue
alcanzado o alcanzado el tiempo máximo de espera. La cosechadora de forraje
picado la biomasa y el ex de un módulo generado módulos de biomasa. Los módulos
generados fueron establecidos en el campo y fueron transportados por un módulo
transportista a un campo local de almacenamiento de sitio. Cuando un
semirremolque fue módulos disponibles, dos almacenados en el sitio de
almacenamiento de campo fueron cargado en un semirremolque por el transportador
de módulo y fueron transportados a una refinería. Después de llegar a una
refinería, un segundo módulo transportador se utiliza para descargar y mover el
módulo dentro de una refinería. No hay operaciones de pre-procesamiento
adicionales se incluyeron en la simulación. La figura. 3 muestra la simulación
modelo desarrollado con elementos IBSAL existentes y modificados. Datos
meteorológicos diarios para el año 1992 en College Station, TX se obtuvo del
National Climatic Data Center (EE.UU. Nacional Oceanic and Atmospheric
Administration) para su uso en la simulación. Los datos para 1992 se
seleccionaron debido a que el total de precipitación en el año 1992 de 606 mm
está cerca de la media anual de precipitación de College Station, que oscila
entre 250 mm en 2010 hasta 1141 mm en 1994. El rendimiento de materia seca de
la biomasa se evaluó en 11,2 o 22,4 Mg ha-1. El área de la finca era
20.250 hectáreas para la producción de 11,2 Mg ha-1, y 10.125 ha
para 22,4 Mg ha-1. Por lo tanto, el suministro anual de biomasa fue
el mismo para ambos casos de rendimiento (es decir, 250 Gg).
2.4.2. Análisis de sensibilidad
Factores de rendimiento del sistema se identificaron y
probado con un rango de valores a través de un análisis de sensibilidad. Para
cada propiedad, un valor de la mediana (seleccionado como más valor probable
basada en la experiencia de los autores), un optimista y un valor pesimista
fueron seleccionados. La Tabla 3 da las propiedades y los valores considerados
en el análisis de sensibilidad. Mientras que un forraje disponible en el
mercado cosechadora es considera que tiene 10% de pérdida de materia seca, la
pérdida de materia seca para la SPFH modificado fue juzgada para ser mejorado
como resultado de cerca del acoplamiento de la picadora y el módulo anterior
(6% para la mediana o 2% de optimista). El impacto en los campo de la
eficiencia para el arrastre SPFH / módulo de combinación anterior en
comparación con una cosechadora de forraje convencional (85%) fue consideran
cero en el escenario optimista, 10% en el caso mediana y una reducción del 25%
en la situación pesimista. En virtud de las especificaciones de diseño
nominales anteriores, la modificación SPFH podría esperarse que tenga una productividad
de 18,14 mg de H-1 de materia seca. Costo de compra de un antiguo
módulo ($ 350.000 a 550.000) y la potencia requerida (223.8-373.0 kW) se
estimaron sobre la base de función y complejidad. El tiempo necesario para
descargar un módulo formado se supone que es 0,5 a 4 min. Módulo de materia
seca densidad producido fue juzgado para ser 192,2 a 288,4 kgm-3.
3. Resultados y discusión
3,1. Sensibilidad procedimiento de análisis
La simulación incluye un número suficiente de cada máquina para
cosechar, recoger y entregar toda la biomasa dentro de una cosecha período de
tiempo (es decir, del 1 de agosto a 31 diciembre) por lo que no la biomasa
permanece en el sistema después de terminar la simulación ejecutar. Los números
de máquina para cada tipo se determinaron manualmente con la simulación de
varias ejecuciones para elegir el adecuado número (ver Tabla 4). Tres
escenarios se consideraron para investigar la relación entre los factores de
rendimiento, el transporte distancia y el rendimiento de los cultivos de
materia seca, 40,2 km y 11,2 Mg ha-1 para el escenario I; 80,47 km y
11,2 Mg ha-1 para el escenario II; Y 40,23 km y 22,4 Mg ha-1
para el escenario III. El original de IBSAL forraje elemento de máquina
cosechadora contenida lógica que ajustar la velocidad de desplazamiento y la eficiencia
del campo cuando el rendimiento nivel que se está recogiendo no era óptimo para
el funcionamiento máximo eficiencia. Esa lógica se mantuvo sin cambios en la
modificación SPFH, por lo que el software ajusta el funcionamiento de la
máquina condiciones para tener en cuenta el cambio de rendimiento entre los
escenarios I / II y III.
El cambio en los costes, consumo de energía y productividad
entre la propiedad mediana y mejor o peor valores se examinó para determinar
qué factores dieron lugar a la mayor mejora o degradación como la propiedad era
cambiado. Los factores para los que los resultados simulados fueron más
sensibles representados parámetros de diseño críticos para las máquinas
conceptuales.
3,2. Resultados de la simulación
En esta sección se muestran los resultados de la simulación
para el escenario base, seguido por los escenarios con una distancia variable y
transporte producción de biomasa. En todos los casos, se hicieron comparaciones
entre los resultados simulados para el escenario con la propiedad mediana valores
y el cambio de las propiedades individuales
3.2.1. Escenario básico
Escenario I se consideró el escenario base. Tablas 5 y 6 dan
las estimaciones de los indicadores de desempeño para mejores y peores casos,
respectivamente. El costo total para capturar y entregar la biomasa fue $ 28,26
Mg-1 para el caso de la mediana (I-M-0) y oscila entre $ 26,36 a $ 32,33
Mg-1. El rango de energía consumida fue 440,75 a 540,10 MJ Mg-1
con una mediana caso de 478,74 MJ Mg-1. El caso de la mediana de
emisión de CO2 fue 32,83 kg Mg-1 y varía de 30,22 a 37,83
kg Mg-1.
3.2.2. Impacto de las variaciones de una distancia de
transporte y un rendimiento de biomasa
Dado que la sensibilidad de los factores de rendimiento
podría ser cambiado en diferentes entornos de redes de distribución de biomasa,
variaciones de la distancia de transporte y producción de biomasa fueron considerados.
Escenario II examinó el aumento de la transportación distancia 40,2 a 80,5 km.
Escenario III tratados el aumento de la producción de biomasa a partir de 11,2
a 22,4 Mg ha-1. En escenario III, la cantidad total de biomasa se
mantuvo la misma que en escenario I, por lo que el área cosechada disminuyó
en un 50%. La Tabla 8 muestra las estimaciones de los indicadores de desempeño
en varios escenarios. A medida que la distancia de transporte aumentó (desde el
escenario I y II), el costo, la energía y las emisiones de CO2 aumentar. Por
otra parte, como el aumento de rendimiento de biomasa (desde el escenario I a
III), el costo, la energía y las emisiones de CO2 disminuido.
En términos de coste recogida y el tratamiento, los
resultados de los escenario I y II eran idénticos. Esto fue debido a una
idéntica cantidad de biomasa se recogió, y el aumento de transporte distancia
no afectó a la recolección y el procesamiento costar. Sin embargo, el mayor
rendimiento de escenario III resultó en la el precio de recogida y tratamiento
disminuyó significativamente. Dentro IBSAL, duplicando el rendimiento causado
la superficie total cosechada para ser cortado por la mitad. A pesar de que los
costos de transporte de escenario III son ligeramente inferiores a las del escenario
I, estas diferencias son no tiene sentido, porque esas diferencias podrían
deberse a el ligero cambio de la cantidad de módulos generados asociados con
diferente contenido de humedad predijo la biomasa. Los resultados de simulación
muestran que el aumento de transporte distancia afecta solamente el costo del
transporte. Las Figs. 4 y 5 muestran el impacto de la transportación distancia
y el rendimiento de la biomasa de la sensibilidad de los factores de
rendimiento, tales como el costo y energía, respectivamente. Cada barra
representa el cambio de la estimación del rendimiento medir de la caja mediana
a lo mejor (o peor) caso de cada uno de todos los factores (1E14).
Para los casos
previstos en el escenario III (aumento de la biomasa de rendimiento), la
importancia de varios factores disminuidos. mientras que el cambios de la
importancia de los factores 10, 11 y 12 relacionados con un transportista
módulo eran muy pequeñas, la importancia de los factores asociada con una
cosechadora de forraje (1, 2, 3, y 4) y un módulo ex (5, 6, 7, 8 y 9) se
reducen considerablemente. Esto es debido al aumento de la producción de
biomasa que afectan a las operaciones asociadas con la recolección y recogida
en un campo, mientras que el transporte distancia fue constante entre los
escenarios I y III.
3,3. discusión
El análisis del rendimiento del sistema en general como una
función de los factores considerados ofrece una orientación importante en el constitutivo
de especificaciones de diseño para las tres máquinas crítica para el sistema
conceptual considerado. La materia seca densidad de los módulos de biomasa ha
demostrado ser el factor más influye en el coste de la entrega de la biomasa.
el peor valor del caso de la densidad de materia seca (192 kg m-3)
es aproximadamente equivalente a las densidades alcanzadas en prensas
comerciales.
En general, la eficiencia de campo tiene una influencia
significativa en lograr sistemas agrícolas económicamente viables cosecha. Desde
la picadora y ex módulo fueron fuertemente acoplado en el sistema propuesto,
los mayores requerimientos para el torneado, el tiempo de preparación y descargar
los módulos aspirantes como resultado eficiencia en el campo inferior.
El diseño del acoplado cosecha del forraje y el ex módulo de
arrastre debe incorporar mecanismos que permitan eficiencias campo alto.. Sin
embargo, las ganancias potenciales son más limitadas, y compromisos de diseño se
podría hacer en esos factores. La herramienta de simulación IBSAL demostrado
ser útil en la realización de la Análisis de sensibilidad para los factores
operacionales del conceptual sistema. Además, los elementos de cada categoría
IBSAL máquina tiene estructuras similares (por ejemplo, cosechadoras y
transportador).
Esto significa que todos los elementos posteriores de la secuencia
de operación ha de ser compatible con los más pequeños unidades de simulación.
4. Conclusiones
Varios elementos IBSAL fueron desarrollados para evaluar un
marco conceptual sistema de logística sobre la base de módulos de biomasa. Aquellos
elementos describe la operación prevista de una autopropulsada cosechadora de
forraje acoplado a un módulo y el modulo ex. Los modelos de simulación basados
en los elementos nuevos y existentes en IBSAL sugirieron la biomasa costos de
logística en un rango entre 19,65 $ Mg-1 y $ 41,26 Mg-1 con
niveles de rendimiento variables y distancias de transporte. Este resultado indica
el sistema conceptual tiene el potencial para satisfacer la conformidad con los
objetivos del DOE para los costos de logística de biomasa. Una sensibilidad análisis
indicó los factores con mayor influencia en costo de entrega para densidad del
módulo de materia seca, el forraje cosechadora de eficiencia en el campo y el
módulo de la velocidad de transporte transportista.
5. Preguntas:
1.- ¿Quién desarrollo IBSAL?
2.- ¿Quién investigo el costo de un ensilado sistema de
cultivos herbáceos?
3.- ¿Cuáles son los resultados de la simulación?
Referencias
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