Software tool with implemented optimisation algorithms for sophisticated control system (SCS) of selected waste-to-energy processes

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27360%2F24%3A10255092" target="_blank" >RIV/61989100:27360/24:10255092 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/61989100:27740/24:10255092 RIV/61989100:27730/24:10255092

Result on the web

<a href="https://shinyenet.vsb.cz/" target="_blank" >https://shinyenet.vsb.cz/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Softwarový nástroj s implementovanými optimalizačními algoritmy pro sofistikovaný systém řízení (SCS) vybraných procesů energetického využití odpadů

Original language description

Výsledkem je softwarový nástroj s implementovanými optimalizačními algoritmy pro sofistikovaný řídící systém vybraných procesů inovačního polygonu CEETe VŠB - Technické univerzity Ostrava. Implementovaný software má dvě hlavní části: zplyňování (tedy gasikaci) a pyrolýzu. Na rozdíl od pyrolýzy představuje zplyňování termochemický proces za přítomnosti vzduchu. Zplyňovací zařízení se skládá z plazmového hořáku, zplyňovacího reaktoru, separátoru vodíku ze směsi syngasu, zásobníku vodíku a palivových článků pro výrobu elektřiny. Toto představuje v softwaru hlavní linii využívající zplyňování k výrobě elektřiny a řešení problematiky odpadového hospodářství. Model zplyňovacího zařízení obsahuje také možnost spalování metanu a oxidu uhelnatého (spolu s vodíkem při vypnutých palivových článcích). Zařízení je také vybaveno větrnou turbínou a fotovoltaikou (solárními panely) pro využití energie slunce k provozu elektrolyzéru pro dodatečnou výrobu vodíku.Pyrolýza (za nepřítomnosti okolního vzduchu) se využívá především pro výrobu kapalného paliva (pyrolýzního oleje). Vedlejším produktem pyrolýzy je směs plynu s odlišným složením ve srovnání se zplyňováním.Vyvinutý software dokáže maximalizovat objem vodíku ve zplyňování výběrem optimálních vstupních parametrů modelu zplyňování. Vyvinutý software dokáže také maximalizovat hmotnost kapalného paliva při pyrolýze výběrem optimálních vstupních parametrů pyrolýzního modelu.

Czech name

Softwarový nástroj s implementovanými optimalizačními algoritmy pro sofistikovaný systém řízení (SCS) vybraných procesů energetického využití odpadů

Czech description

Výsledkem je softwarový nástroj s implementovanými optimalizačními algoritmy pro sofistikovaný řídící systém vybraných procesů inovačního polygonu CEETe VŠB - Technické univerzity Ostrava. Implementovaný software má dvě hlavní části: zplyňování (tedy gasikaci) a pyrolýzu. Na rozdíl od pyrolýzy představuje zplyňování termochemický proces za přítomnosti vzduchu. Zplyňovací zařízení se skládá z plazmového hořáku, zplyňovacího reaktoru, separátoru vodíku ze směsi syngasu, zásobníku vodíku a palivových článků pro výrobu elektřiny. Toto představuje v softwaru hlavní linii využívající zplyňování k výrobě elektřiny a řešení problematiky odpadového hospodářství. Model zplyňovacího zařízení obsahuje také možnost spalování metanu a oxidu uhelnatého (spolu s vodíkem při vypnutých palivových článcích). Zařízení je také vybaveno větrnou turbínou a fotovoltaikou (solárními panely) pro využití energie slunce k provozu elektrolyzéru pro dodatečnou výrobu vodíku.Pyrolýza (za nepřítomnosti okolního vzduchu) se využívá především pro výrobu kapalného paliva (pyrolýzního oleje). Vedlejším produktem pyrolýzy je směs plynu s odlišným složením ve srovnání se zplyňováním.Vyvinutý software dokáže maximalizovat objem vodíku ve zplyňování výběrem optimálních vstupních parametrů modelu zplyňování. Vyvinutý software dokáže také maximalizovat hmotnost kapalného paliva při pyrolýze výběrem optimálních vstupních parametrů pyrolýzního modelu.

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

20704 - Energy and fuels

Project

<a href="/en/project/TK03020027" target="_blank" >TK03020027: CEET - Center of Energy and Environmental Technologies</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2024

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

007/25-06-2024_SW

Technical parameters

Software je ve formě webové aplikace napsané v Pythonu pomocí balíčku Shiny for Python. Simuluje skutečná energetická zařízení pomocí principů strojového učení a stechiometrických bilančních modelů, které se řídí zákonem zachování, kde se celková hmotnost reaktantů rovná celkové hmotnosti produktů. Modely strojového učení využívají symbolickou regresi a polynomiální regresi. Symbolické regresní modely byly vyvinuty pomocí balíku PySR, polynomiální regresní modely byly získány pomocí balíku scikit-learn. Vzorec molární hmotnosti se používá k převodu hmotnosti na objemy a naopak. Používá se také pro modelování plynů při pyrolýze, zplyňování a spalování. Všechny tyto implementované modely jsou stechiometrické, protože popis těchto chemických procesů sleduje stechiometrické chování. Proces zplyňování z odpadu (tj. z alternativního paliva) je zaměřen především na výrobu vodíku ve zplyňovacím reaktoru. Software také simuluje skladování vodíku. Tento vodík je následně využíván pro výrobu elektřiny v palivových článcích. Simulované zařízení CEETe je robustní; například CEETe může transformovat energii ze spalitelných složek syntetického plynu při zplyňování. V důsledku toho ve vyvinutém softwaru veškeré množství vyrobeného vodíku vstupuje do palivového článku jako hlavní proces nebo jako alternativa ke spalování nebo výrobě kapalného paliva. V současné době je alternativní proces (tj. spalování) simulován jako spalování metanu nebo oxidu uhelnatého. Celkové vyrobené množství vodíku jde buď do hlavního procesu, nebo do alternativního procesu (alternativní procesy, jako je spalování nebo výroba kapalného paliva, fungují tehdy a jen tehdy, když hlavní proces není aktivní, a naopak). Vyvinutý software navíc využívá multikriteriální optimalizační algoritmy k maximalizaci produkce vodíku při zplyňování a k maximalizaci hlavního produktu pyrolýzy, tedy produkce kapalného paliva. Vyvinutý software má interaktivní grafické uživatelské rozhraní. Uživatel může konfigurovat různé parametry, jako je nastavení plazmového hořáku nebo množství odpadu zaváděného do systému. Na základě těchto vstupů jsou výsledky (např. teplota plazmového hořáku, složení vyrobeného syngasu nebo energetický výkon palivových článků) interaktivně aktualizovány. Parametry a výstupy modelů a komponent simulovaného systému jsou graficky vizualizovány v diagramech a integrovány do softwaru.

Economical parameters

Software umožňuje modelování několika scénářů, jako je ztráta funkčnosti komponent distribuční soustavy v důsledku technické poruchy (např. porucha palivového článku). Nabízí udržitelné řešení problému s odpady v obcích, které nabízí další příjem pro místní komunity využitím nebo prodejem vyrobené elektrické energie.

Owner IČO

61989100

Owner name

VŠB - Technická univerzita Ostrava