Συντάχθηκε 10-03-2023 11:51
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 16/03/2023 16:00
Λήξη: 16/03/2023 17:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Ευαγγελίας Βισκαδουράκη
με θέμα
Ανάπτυξη ηλεκτρονικού συστήματος παρακολούθησης της λειτουργίας Βιο-αντιδραστήρων Ξηρής Αναερόβιας Χώνευσης
Development of an electronic monitoring system for the operation of Solid State Anaerobic Bioreactors
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Γεώργιος Σταυρακάκης (Επιβλέπων)
Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης
Αναπληρωτής Καθηγητής Φώτιος Κανέλλος
Περίληψη
Η παραγωγή ενέργειας από υπολείμματα που παράγονται στις άνυδρες ή ημίξηρες περιοχές της λεκάνης της Μεσογείου, καθώς και από υπολείμματα τροφίμων, είναι ένα σημαντικό πεδίο έρευνας με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα. Βασικός στόχος αυτού του ερευνητικού πεδίου είναι η ανάπτυξη ενός ξηρού αναερόβιου βιοαντιδραστήρα, ο οποίος θα είναι σε θέση να διαχειρίζεται όλα τα υπολείμματα της μεσογειακής υπαίθρου (γεωργικής, κτηνοτροφικής, αγροτοβιομηχανικής και αστικής προέλευσης) με έναν αυτοματοποιημένο και βέλτιστο τρόπο, προκειμένου να παραχθεί ο μέγιστος δυνατός όγκος βιοαερίου με τη βέλτιστη σύνθεση. Οι κύριες λειτουργικές παράμετροι ενός τέτοιου βιοαντιδραστήρα πρέπει να παρακολουθούνται στενά και να ελέγχονται ενεργά προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη παραγωγή βιοαερίου.
Η ανάπτυξη ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος, βασισμένου στην πλατφόρμα Arduino, για την παρακολούθηση και τον έλεγχο του αναερόβιου βιοαντιδραστήρα στερεάς κατάστασης ήταν το κύριο αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας. Το σύστημα που αναπτύχθηκε βασίστηκε στον μικροελεγκτή Arduino nano (ATmega328), σε συνδυασμό με διάφορους αισθητήρες κατάλληλους για την παρακολούθηση των διαφόρων παραμέτρων λειτουργίας, όπως τη μέτρηση της θερμοκρασίας εντός του βιοαντιδραστήρα, της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος, καθώς και της θερμοκρασίας του νερού θέρμανσης του βιοαντιδραστήρα. Επίσης, χρησιμοποιήθηκαν αισθητήρες για τη μέτρηση της υγρασίας και της οξύτητας (pH) του υλικού μέσα στο βιοαντιδραστήρα. Οι τιμές όλων των δεδομένων καταγράφονται σε μια κάρτα SD για περαιτέρω ανάλυση και μπορούν να παρακολουθούνται εξ’ αποστάσεως, σε πραγματικό χρόνο, σε κινητό τηλέφωνο ή tablet, μέσω σύνδεσης Bluetooth, χρησιμοποιώντας μια εφαρμογή. Τέλος, αναπτύχθηκε σύστημα για τον ενεργό έλεγχο της τιμής της οξύτητας μέσα στο βιοαντιδραστήρα, χρησιμοποιώντας μια περισταλτική αντλία για έγχυση μικρών ποσοτήτων βασικού διαλύματος, ώστε να διατηρείται το επιθυμητό επίπεδο pH πολύ κοντά στην ιδανική τιμή, για επίτευξη της βέλτιστης απόδοσης και μέγιστης παραγωγής βιοαερίου.
Abstract
Energy production from residues produced in the arid or semi-arid regions of the Mediterranean basin, as well as from food residues, is a major field of research with promising results. A main objective of this research field is the development of a dry anaerobic bio-reactor (Solid State Anaerobic Bioreactor), which will be able to manage all the residues of the Mediterranean countryside (agricultural, livestock, agro-industrial and urban origin) in an automated and optimal way, in order to produce the maximum possible volume and optimal composition of biogas. The main operational parameters of such a bioreactor need to be closely monitored and actively controlled in order to be both safe and optimally tuned for maximum biogas production.
The development of an electronic circuit, based on the Arduino platform, for monitoring and controlling the Solid State Anaerobic Bioreactor was the main subject of this master's thesis. The system was based on the Arduino nano microcontroller (ATmega328), coupled with various sensors for accurate monitoring the various operating parameters, such as measuring the temperature inside the bioreactor, the ambient temperature, as well as the temperature of the bioreactor heating water. Sensors were also used to measure the moisture and acidity (pH) of the material inside the bioreactor. The values of all data were recorded on an SD card for further analysis and could be monitored remotely, in real time, on a mobile phone or tablet, via Bluetooth connection, using an app. Finally, a system was developed for active control of the acidity inside the bioreactor, using a peristaltic pump to inject small amounts of base solution to maintain the desired pH level very close to the ideal value, for optimum efficiency and maximum biogas production.
Meeting ID: 934 400 1013
Password: 123456
