Kogeneracija i destilerija Unešić 2020., tehnološki projekt izgradnje zgrade za preradu smilja te proizvodnju ulja u pogonu destilerije. U sklopu pogona je predviđena instalacija kogeneracije kojom se generira toplinska energija s pratećim ORC uređajem za generiranje električne energije, destilerija, sušara i peletirnica.

ZGRADA KOGENERACIJE
Zgrada za generiranje toplinske energije pogona te električne energije za vlastitu potrošnju pogona sušare i primarne proizvodnje suhog bilja. Sva oprema će imati visoki stupanj automatizacije da se smanji na minimum potreban broj radnika jer je osjetan deficit radne snage na lokaciji. Sva oprema će imati i daljinski nadzor rada od strane servisne službe koja će preko internet veze biti u mogućnosti cjelodnevnog nadzora rada postrojenja. U zgradi kogeneracije obuhvaćene su slijedeće funkcionalne cjeline:
- prostor kogeneracijskog postrojenje za generiranje toplinske i električne energije
- prostor za obradu i doradu, skladištenje i transport sirove biomase
- prijemni transporteri i međutransporteri biomase
- prostor za skladištenje proizvedenog supstrata za organsku gnojidbu uzgojnih njiva: pogon za peletiranje, skladišta
- prostor primarne proizvodnje suhog bilja

GENERIRANJE TOPLINSKE ENERGIJE
U prostoru sušare smjestio bi se kogeneracijski blok s bio kotlom s tehničkim uljem na biomasu koji se koristi za generiranje toplinske energije temperature do 320 °C. Generirana toplinska energija se usmjerava dalje u ORC blok jedinicu koja ima svrhu da generira posljedično električnu energiju za potrebe pogona sušare i peletirnice. Odabrana je kotlovnica s tehničkim radnim uljem kao radnim medijem jer uređaj radi na atmosferskom tlaku te može osigurati veću radnu temperaturu uljnog medija. Pored kotla u prostoru kotlovnice se smješta i ostala potrebna oprema uljne instalacije: uljni spremnik, uljne pumpe, uljna otvorena ekspanzijska posuda, sigurnosna oprema te prateća oprema za automatsku regulaciju i upravljanje. U donjem dijelu kotla nalazi se pužni transporter koji izbacuje generirani pepeo stoga je potrebno oko kotla osigurati minimalan radni i servisni prostor. Otpadni dimni plinovi se umjeravaju preko izmjenjivača koji predgrijava svježi zrak čime se vrši povrat toplinske otadne energije. Potom dimni plinovi prolaze kroz ciklon za odvajanje preostalog pepela nakon čega se putem ventilatora dimni plinovi izbacuju kroz čelični dimnjak vezan uz konstrukciju zgrade. Ukupna potrebna toplinska energija pogona oscilira ovisno o energetskim potrebama pogona no analizom se dolazi do netto toplinske snage pogona.

LINIJA ZA SUŠENJE BILJAKA
U ovom gospodarskom kompleksu je planirana proizvodnja suhog bilja, koje se planira prodavati nakon sušenja, bez daljnje obrade. Sušenje bilja je tehnološki proces, kojim se iz bilja uklanja veći dio vode, kako bi se omogućilo njegovo dugotrajno čuvanje na sobnoj temperaturi. Za sušenje se koristi otpadna toplinska energija kogeneracijskog postrojenja. Dopremljeno bilje se dovodi do trake za inspekciju (pregled) bilja, na kojoj se izdvaja eventualno "strano" bilje i nečistoće. Nakon toga bilje ulazi na pranje u uređaj za pranje iz kojeg se slaže na ladice koje se odvoze na sušenje u sušaru u sklopu energane. Pranjem se uklanja prašina i eventualne nečistoće na bilju iz prirode. Pranje se obavlja čistom vodom bez ikakvih dodataka. Uređaj za pranje bilja ima taložnik u kojem se nečistoće sakupljaju i taloži na dnu, a voda se može opet koristiti ili ispuštati kroz separator u upojni bunar. Za odvodnju ovih voda planira se ugradnja separatora iz kojeg, nakon pročišćavanja voda odvodi u upojni bunar. U prostoru je predviđen smještaj linije za sušenje biljaka i to pretežito kadulje koje bi se osušena pakirala za daljnju distribuciju. Linija za sušenje se sastoji od blok jedinice koja automatski suši biljke da se smanji broj potrebnih radnika u pogonu sušenja. Nakon sušenja biljke se usmjeravaju na liniju pakiranja te se dalje odvoze. Linija za sušenje biljaka ima očekivani kapacitet od 1000 kg/dan dok je potrebno na sam uređaj dovesti 150 kW toplinske energije pogona sušenja. Pogon za sušenje bi se koristio i za sušenje drugih ekonomskih biljaka kao što je vrijesak, kadulja, lovor i drugo slično eterično ili začinsko bilje.

PRIJEMNI TRANSPORTER BIOMASE POGONA SUŠARE
Svježa biljna masa za potrebe izgaranja bio kotla s tehničkim uljem te proizvodnju energije iz OIE se dovozi transportnim uređajima kao što je mali bager te se ubacuje u prijemi transporter koji je smješten ispod nadstrešnice pogona sušare. Transporter ima profilirani pod u koji se tlačnim sustavom dovodi topli otpadni zrak postrojenja kogeneracije te se koristi za predsušenje ulazne biomase pogona sušare. Očekuje se da će se kao biomasa izgaranja pogona koristiti otpadna biomasa kao što je drvna sječka, otpadna masa uljara maslina odnosno komina maslina te ostali slični gorivi otpadni bio materijali. Sam pogon bi bio centar za sakupljanje i spaljivaljnje otpadne biomase okolnih općina. Sušenje goriva za peletiranje i predsušenje kotla se obavlja u prijemnom transporteru pri čemu se na sušaru usmjerava odvojena toplinska energija dimnih plinova.

GENERIRANJE ELEKTRIČNE ENERGIJE
Očekivana maksimalna električna snaga bi se dalje usmjerila u sam pogon peletiranja. ORC uređaj dolazi smješten u tvorničkom kontejneru standardne veličine 20 ft sa svom potrebnom funkcionalnom opremom za generiranje električne energije. Na ORC uređaj se dalje nastavlja i hladnjak pogona koji ima funkciju da na sebe prima svu preostalu toplinsku energiju ovisno o dinamici potrošnje toplinske energije ostale tehnološke opreme sustava.

POGON ZA PELETIRANJE
Procesne biljke, komina te proizvodni bio ostatci okolnih preradbenih pogona se sakupljaju u pogonu te se nakon potrebnog sušenja usmjeravaju u pogon za sušenje i peletiranje te se dijelom usmjeravaju i u kogeneracijsko postrojenje. Sušenje biomase se vrši na ulaznom trensporteru koji se nalazi ispod nadstrešnice postrojenja nakon čega se biomasa usmjerava u uređaj za usitnjavanje biomase prema potrebi. Otpad kotla je pepeo koji se miješa s osušenim procesnim biljkama te se dobiveni pelet koristi kao gnojivo za okolne uzgojne površine s ciljem poboljašanja kemijske strukture tla. Spremnik pepela je smješten uz liniju za peletiranje te se dodaje u smjesu biljaka s ciljem dobivanja peleta. Linija peleta traži električnu energiju za pogon elektromotora peletirnice. Sva generirana električna energija ORC uređaja bi se usmjerila u vlastitu potrošnju pogona sušenja i peletiranja ovisno o dinamici aktivacije svih ostalih uređaja pogona. Svrha ovog procesa je da se otpadna biomasa sakupi te miješa s pepelom koji će poboljšati kemijske osobine tla na kojima se sadi primarna proizvodnja pogona odnosno biljka smilje.

STAKLENIK
Pored pogona sušare planirani su staklenici za uzgoj biljaka (nisu predmet građevinske dozvole, prema glavnim projektima u skladu sa pravilnikom o jednostavnim i drugim građevinama i radovima NN 112/17, 34/18, 36/19, 98/19) te će se staklenici grijati tijekom hladnijih dana godine. Planirano je grijanje staklenika pomoću otpadne toplinske energije pogona sušare kada nema dostupne biomase za proizvodnju peleta.

ZGRADA DESTILERIJE
Zgrada destilerije osim pogona za preradu ima i prateće uredske prostorije koje bi se kondicionirale na potrebu radnu temperaturu. Uljna kotlovnica bi se koristila za grijanje radnih prostorija tijekom zimske sezone. Hlađenje bi se osiguralo pomoću rahladnog uređaja dok bi se rashlađeni radni medij freon usmjerio u zidne freonske ventilokonvektore. Svježi zrak uredskih prostorija dobavljati će se prirodnom ventilacijom. Prostor pogona destilacije se ne bi hladio dok se predviđa prirodna ventilacija pogona tijekom ljeta otvaranjem vrata i krovnih kupola (za odzračivanje na automatsko otvaranje)

DESTILACIJA SMILJA
Zgrada za preradu biljke smilje u destilacijskim reaktorima s ciljem izdvajanja ulja biljke smilja koje se potom sakuplja te pakira za daljnju prodaju. Očekuje se da bi se smilje prerađivalu u 7., 8. i 9. mjesecu te je za proces destilacije potrebna tehnička para koja se generira u parnom bloku unutar zgrade te putem uljnog parnog kotla. Destilacijom biljke smilje dobiva se eterično ulje koje se pakira u bačve te se kao gotovi proizvod izvozi u tvornice koje ga koriste za proizvodnju krema te mirisnih svijeća. Smilje bi se proizvodilo dijelom na vlastitim parcelama investitora dok bi se veći dio otkupljivao od ugovornih dobavljača s područja Dalmacije.

DESTILACIJA SMIČA
Projektom je predviđena destilacije otpadne biomase smiča što je otpadni produkt okolnih šuma koje je dostupno u velikim količinama te ne postoji tržišna potražnja za otpadnom biomasom šuma. Planiranim pogonom dodatno bi se preradila i ova dostupna biomasa bogata uljima. Destilacijom smiča dobiva se slično eterično ulje koje se isto može prerađivati u istom postrojenju kao i ulje smilja. Eterično ulje smiča ima prijatan miris te se ono stoga koristi u proizvodnji mirisnih svijeća za potrebe wellness centara. Očekuje se destilacija smiča u razdoblju 10., 11., 12., 1. i 2. mjeseca. Preostala otpadna biomasa nakon destilacije bi se sva usmjerila na skladištenje te preradu kao biootpada.

PARNA DESTILACIJA
Parna destilacija se odvija na način da postoji zaseban uređaj za proizvodnju pare, generator vodene pare putem kotla na lož ulje. Para se dovodi u spremnik s biljnim materijalom. Ovo je najbolji način destilacije jer je biljni materijal u doticaju isključivo s vodenom parom, a ne vodom. Biljni materijal koji se doprema na razinu prizemlja, destilira se u što kraćem roku nakon branja, najdulje do jednog dana. Kotlovi destilacije se pune dopremljenim biljem na etaži prizemlja. Bilje se puni na perforiranu podlogu u kotlu destilacije, te se nakon punjenja kotao zatvara. Kroz bilje se pušta vodena para pripremljena u generatoru vodene pare. Prolazom kroz slojeve biljaka para otapa aromatske molekule u proizvodnim organima biljaka. Nakon prolaza kroz slojeve biljaka, vodena para odvodi se u sustav za hlađenje odnosno hladilo. Tu se para kondenzira i oslobađa molekule eteričnog ulja. Na izlazu iz sustava za hlađenje sakupljaju se dva proizvoda - eterično ulje i aromatska voda (hidrolat). Provođenjem postupka parne destilacije pod određenim pritiskom, postiže se mogućnost izdvajanja eteričnog ulja na temperaturi ispod 100°C. Eterično ulje je lakše od vode i ono se zadržava na površini vode. Mala se količina aromatskih molekula zadržava ( otapa ) u vodi ( količina ovisi o vrsti eteričnog ulja ), koja poprima aromatski miris. Nakon odvajanja, eterično se ulje mora stabilizirati, odsotajati neko vrijeme u staklenim bocama. Voda sa eteričnim uljem se dekantira u odvojenoj posudi, gdje se ulje kao lakše izdvaja na površini vode. U destiliranoj vodi od koje je odvojen sloj ulja uvijek su sadržane manje količine eteričnoga ulja. To su Aqua aromaticae ili cvjetne vodice, hidrolati. One također predstavljaju proizvod, jer svoju primjenu mogu naći u kozmetičkoj industriji te industriji sapuna i mirisa. Preostale tehnološke vode nakon izdvajanja ulja i hidrolata se usmjeravaju u separtor ulja te dalje u gustirne s tehničkom vodom.

TEHNOLOŠKI PROCES PRERADE BILJA SADRŽI SLIJEDEĆE KOMPONENTE

GENERATOR PARE
Generator se nalazi u zasebnoj prostoriji, smještenoj u suterenskom dijelu građevine. U generator pare ulazi voda koja je prošla postupak omekšavanja i grijanja na temperaturu. Tlak pare koja izlazi iz generatora je 2 bara.

KOTLOVI ZA DESTILACIJU
Kotlovi su posude od inoxa, u koje se može pohraniti potrebna količina bilja (ovisno o vrsti bilja koje se destilira). Kroz dno posude pušta se para. Para prolazeći kroz bilje u kotlu otapa aromatske molekule u proizvodnim organima biljaka te iste odlaze u kondenzator.

KONDENZATOR
U kondenzatoru cirkulira rashladni glikol, koji pari s otopljenim uljima snižava temperaturu pri čemu se para kondenzira te pretvara u tekuće stanje. Kondenzator je posuda od inoxa u koju se dovodi rashladni glikol, te se ista nakon procesa hlađenja vodi u rashladni hladnjak. Otpadna toplinska energija na hladnjaku se može koristiti za sušenje procesnog bilja nakon postupka destilacije sa svrhom izdvajanje preostale vlage u biljakama.

RASHLADNIK GLIKOLA
Uređaj u kojem se prirodnim putem glikol hladi na temperaturu okoliša, putem ventilatora. Ovaj glikol cirkulira, tj. opet se vraća u proces proizvodnje, ali zbog isparavanja dijela glikola, potrebno je povremeno dodavanje nove rashladne smjese u sistem. Rashladni toranj je osnovni sustav hlađenja pogona te se aktivira kod kritičnih uvjeta uporabe sustava destilerije.

SEPARATOR ETERIČNOG ULJA
Separator je jednostavna inox posuda u kojoj se ulje izdvaja iznad vode. Ulje koje se izdvaja na vrhu posude je glavni proizvod i kao takav se zatvorenim sistemom, odvaja u zasebne posude. Voda se jednim dijelom (dio koji ima još primjesa ulja - tkz. hidrolat) zatvorenim sistemom cijevi vodi u inox spremnik za hidrolat i kao takav sekundarni proizvod također ide na tržište. Ostatak vode se prvo ispušta u separator ulja te potom u gustirne za vodu te se ponovno vraća u proces proizvodnje, kao dopuna vode za parni kotao, a koja se troši zbog isparavanja.

AKUMULACIJA VODE POGONA
Potrebna voda pogona bi se sakupljala u četiri podzemne gusterne. Sakupljena voda kišnice te druga dovežena voda bi se usmjeravala u pogon destilacije te dodatno u pogon za obradu tehničke vode parnog postrojenja. Tehnička voda pogona destilacije je čista voda koja se akumulira u prve dvije gustirne dok se voda dovozi autocisternama i puni se periodički kako se ukaže potreba. Tehnička voda hidrantske mreže se može sakupljati kao kišnica ili se može inicijalno dovesti cisternama. Hidrantska voda se usmjerava u sustav za pranje radnih površina pogona. Četvrta gustirna je za potrebu sanitarne vode te se isključivo puni zdravstveno ispravnom vodom.

POGONSKA DIZALICA
Iznad kotlova za destilaciju je smještena monorail pogonska dizalica, koja se isključivo koristi za izvlačenje ostatka prerađenog bilja iz kotlova koje je zaostalo nakon destilacije. Dizalica se koristi i za transport spremnika unutar pogona destilacije tijekom godišnjeg servisa opreme. Otpadno, vlažno bilje se skladišti na betonski vodonepropusni plato pored pogona gdje se prirodnim putem isparava višak destilirane vode. Otpadna biljna biomasa se usmjerava u pogon energane gdje se dodatno suši te se koristi kao pogonsko biogorivo za spaljivanje u kotlu ili kao dodatna sirovina za proizvodnju peleta.

KOLIČINA BILJAKA TIJEKOM PRERADE I DESTILACIJE
Bilje se treba preraditi u roku 24 sata od branja u pogonu destilerije. Prerada traje u ciklusima tijekom godine ovisno o biljnoj vrsti koja se prerađuje smilje ili smič. Volumen zaparenog bilja u razdoblju od mjesec dana  potrebno je skladištiti i deponirati pored pogona. Izlazni proizvod pogona je eterično ulje. Izlazni proizvod pogona je i tekućina hidrolat koja je mješavina destilirane vode te otopljenih molekula eteričnog ulja. Hidrolat se skladišti u spremnicima.

PRANJE POGONA POGONA ZA PRERADU I DESTILACIJU BILJAKA
Otpadna voda nakon povremenog pranja pogona za destilaciju i pogona za sušenje bilja će biti zamašćena od mehanizacije za transport bilja viljuškara i sl. Projektom prometnih površina su detaljnije obrađeni slivnici i taložnici kojima će se voda dovesti do vanjskog separatora ulja dok će se nakon separacije voda ispustiti u upojni bunar. Ovim projektom su planirana tri separatora. Prvi separator se koristi za filtraciju otpadne vode suterena nakon čega se voda ispušta u upojni bunar. Drugi separator je vezan na pogon destilacije te se preko njega ispušta preostala voda pogona destilacije. Treći separator je postavljen u blizini pogona kogeneracije te se preko njega vrši odvajanje ulja i masti te se voda potom ispušta u upojni bunar.

ORC HT TEHNOLOGIJA

ENERGETSKI PRIKLJUČAK I MJERENJE ELEKTRIČNE ENERGIJE
Priključak i mjerenje na elektro energetsku mrežu izvesti će se na niskom naponu, a sve prema uvjetima HEP-a. Smještaj razvodnih ormara riješiti će na način da se zadovolje tehnički i ekonomski optimalni uvjeti. Zaštita od indirektnog napona izvesti će se automatskim isklapanjem napajanja uz primjenu TN-C-S sustava razvoda i zaštitnim uređajem diferencijalne struje uz izvedbu temeljnog uzemljivača i glavnog izjednačenja potencijala. U predmetnoj građevini predviđeno je kogeneracijsko postrojenje na biomasu. Stoga se za ovu građevinu predviđa ugradnja dvosmjernog brojila u glavnom razvodnom ormaru (GRO). Prema proračunima ukupna potrošnja električne energije će biti min 80% pokrivena iz vlastite proizvodnje od ukupne proizvodnje električne enregije.

KOGENERACIJSKI SUSTAV ZA PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE
Opis energetskih izvora
U planu je izgradnja pogona kogeneracije. Topliski potencijal dimnih plinova kotla u toku 3 mjeseca planira se koristiti za grijanje tehičkog ulja u svrhu sušenja a ostatak godine u postrojenju tipa ORC za proizvodnju električne i toplinske energije. Toplinska energija na rashladnoj strani ovoga ORC-a je preko pločatog izmjenjivača distribuirana za potrebe grijanja i sušenja za potrebe peletiranja slame lavande i kadulje u okviru iste hale.

Karakteristika tehnologije ORC HT
Tehnologija ORC (Organic Rankine Cycle) je postrojenje koje će iz neiskoristive (otpadne ) topline u obliku vrele vode, pare ili dimnih plinova proizvesti električnu energiju. Radi na istom principu kao parne turbine, jer imaju sličan toplinski ciklus. Ali, razlikuje se u korištenju toplinskog medija, u ovom se slučaju radi o rashladnom sredstvu R245Fa, koje se isparava i kod nižih temperatura, nego je točka vrenja vode. ORC prerađuje toplinu pri niskom ili srednjem potencijalu, u rasponu temperatura 80 °C do 150 °C. Jedinica ORC bit će smještena uz halu, u njezinom jugozapadnom dijelu. ORC HT jedinica će biti smještena na vanjskom prostoru pored planiranog izvora toplinske energije. Radi se o kontejnerskoj izvedbi (6,05m x 2,44m, h=2,59m) koja je smještena na ab ploči.

Radni ciklus jedinice
Radni princip :
Ciklus počinje kod pumpe, koja pumpa rashladno sredstvo – tekućinu u unutarnjem ciklusu postrojenja – u isparivač. U isparivač se isto tako dovodi otpadna toplina, koja zagrijava tekućinu i ona se počinje isparavati. Zasićeni plin na visokom tlaku na izlazu iz isparivača se šalje u ekspander. Plin vrti ekspander spojen sa generatorom pri čemu dolazi do proizvodnje električne energije. Zasićeni plin pri niskom tlaku napušta ekspande i kondenzira u kondenzatoru. Tekućina koja napušta kondenzator je opet prepumpana i cijeli se ciklus ponavlja. Jedinica ORC HT bit će spojena cjevovodom kojim prolazi vrela voda. Točka spajanja će biti cjevovod koji vodi do suhog hladnjaka smještenog u neposrednoj blizini zgrade. Suhi hladnjak je na povišenom mjestu, smješten na željezno betonskim pilotima. Točka pripajanja će biti na visini od 4 m od razine terena. Cijevi su izolirane i postavit će se na visini iznad servisne komunikacije, pomoću željeznih pilota i nosivog sustava. Na ovakav će način biti provedeni cjevovodi za ulaz i za izlaz tople vode, uključujući kabele za dovod električne energije te za izvođenje snage jedinice ORC HT. 

Opis i snaga tehnologije ORC HT
Glavnim komponentama tehnologije su:
Jedinica ORC HT 20 ft, uključujući asinkroni generator maksimalne snage Rashladni sustav za hlađenje kondenzatora jedinice ORC HT
Nadalje, izolirani cjevovodi, pumpe, zatvarači, ventili, filteri, kabelske trase i daljni sitan materijal.
Planiran je neprekidni rad, više od 6.000 sati godišnje, s vijekom trajanja od 25 godina.
Cijeli rad postrojenja funkcionira tijekom cijele godine automatski. Rad postrojenja nadziran je tijekom radne smjene jednim kvalificiranim radnikom.

Učinkovitost niskotemperaturnog ORC-a računa se sa prosječnom proizvodnjom. Pri radu godišnje bit će proizvedeno dostatno električne energije. Ovako proizvedena električna energija bit će iskorištena u okviru vlastite potrošnje proizvodnog pogona investitora (peletiranje biognojiva), eventualni viškovi će biti isporučivani u razvodnu mrežu.

Strojarski projekt termotehnike
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.

Strojarski projekt hidrotehnike
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.