UP-TO-ME (Unmanned-Power-TO-MEthanol-production)

Το έργο UP-TO-ME είχε ως στόχο την ανάπτυξη μιας νέας τεχνολογίας για την παραγωγή ανανεώσιμης μεθανόλης μέσω μιας πλήρως αυτόνομης, μη επανδρωμένης, αυτο-βελτιστοποιούμενης και συμπαγούς μονάδας Power-to-Methanol (P2M), ικανής να αξιοποιεί αποκεντρωμένες βιογενείς σημειακές πηγές CO2, κυρίως το CO2 του βιοαερίου από Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ). Η προσέγγιση συνδυάζει δέσμευση και αξιοποίηση CO2 από το βιοαέριο των ΕΕΛ, παραγωγή υδρογόνου με ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια και σύνθεση μεθανόλης, ενώ παράλληλα αναβαθμίζει το βιοαέριο σε βιομεθάνιο. Η αυτοματοποιημένη λειτουργία έχει σχεδιαστεί ώστε να προσαρμόζεται σε μεταβαλλόμενη διαθεσιμότητα ΑΠΕ και CO2. Στο έργο, το ΑΠΘ είχε την ευθύνη πέντε βασικών παραδοτέων:

D4.2: Combustion and emission control requirements of e-methanol (Απαιτήσεις καύσης και ελέγχου εκπομπών ηλεκτρο-μεθανόλης). Το παραδοτέο αξιολόγησε πειραματικά και υπολογιστικά την καύση μεθανόλης σε κινητήρες διπλού καυσίμου και την απόδοση συστημάτων αντιρρύπανσης. Τα αποτελέσματα τεκμηρίωσαν τη δυνατότητα σταθερής λειτουργίας κινητήρων εσωτερικής καύσης με μεθανόλη, σημαντική μείωση αιθάλης σε σχέση με λειτουργία με Diesel μόνο και αποτελεσματικό έλεγχο των NOx, CO, HC, άκαυστης μεθανόλης και φορμαλδεΰδης.

D6.1: Report on technoeconomic analysis of the decentralized P2M production (Έκθεση τεχνοοικονομικής ανάλυσης της αποκεντρωμένης παραγωγής P2M). Αναλύθηκαν ισοζύγια μάζας και ενέργειας, CAPEX/OPEX, κόστος παραγωγής και Levelized Cost of Methanol (LCOM), καθώς και η επίδραση της ενεργειακής απόδοσης, της κλίμακας, του μίγματος ΑΠΕ και της μαζικής παραγωγής. Τα σημερινά κόστη αντανακλούν τον μη βελτιστοποιημένο χαρακτήρα της πιλοτικής μονάδας (proof-of-concept) και αναδεικνύουν σαφείς διαδρομές μείωσής τους.

D6.2: Report on socio-economic analysis (Έκθεση κοινωνικοοικονομικής ανάλυσης). Με βιβλιογραφική ανασκόπηση, εμπλοκή ενδιαφερομένων και ερωτηματολόγια ειδικών και κοινού αξιολογήθηκαν η ασφάλεια, η κοινωνική αποδοχή, η δημιουργία θέσεων εργασίας, η ενεργειακή ανεξαρτησία και η προθυμία πληρωμής του κοινού για πράσινη μεθανόλη ως ναυτιλιακό καύσιμο.

D6.3: Report on LCA for the production and use of P2M in the marine transportation sector (Έκθεση Ανάλυσης Κύκλου Ζωής για την παραγωγή και χρήση P2M στον τομέα των θαλάσσιων μεταφορών). Η Ανάλυση Κύκλου Ζωής συνέκρινε την περιβαλλοντική επίδοση της μεθανόλης που παράγεται με την τεχνολογία που προτείνεται στο UP-TO-ME με συμβατικά και εναλλακτικά καύσιμα, προσδιορίζοντας κρίσιμες περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις και δυνατότητες σημαντικής μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.

D6.4: Case study on P2M as marine fuel source assessment in the Greek Archipelago (Μελέτη περίπτωσης για την αξιολόγηση του P2M ως πηγής ναυτιλιακού καυσίμου στο Ελληνικό Αρχιπέλαγος). Μελέτες για Ηράκλειο και Χανιά συνέδεσαν τη διαθεσιμότητα βιογενούς CO2, τις ΑΠΕ και τη θαλάσσια κίνηση με τεχνοοικονομική, κοινωνική και περιβαλλοντική αξιολόγηση. Αναπτύχθηκε επίσης απλοποιημένο εργαλείο για την προκαταρκτική αξιολόγηση της εφαρμογής P2M σε ελληνικές ΕΕΛ.

Το πρόβλημα της αγοράς είναι η ανάγκη της ναυτιλίας για καύσιμα χαμηλού ανθρακικού αποτυπώματος, σε συνδυασμό με την περιορισμένη αξιοποίηση αποκεντρωμένων πηγών βιογενούς CO2, όπως το CO2 του βιοαερίου από Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων. Παράλληλα, η αξιοποίηση της ανανεώσιμης μεθανόλης σε υφιστάμενους κινητήρες απαιτεί τεχνικά αξιόπιστες λύσεις μετατροπής και ελέγχου των αερίων και σωματιδιακών εκπομπών.

Οι βασικοί χρήστες και τελικοί ωφελούμενοι είναι οι φορείς λειτουργίας ΕΕΛ, οι παραγωγοί ανανεώσιμων καυσίμων, οι ναυτιλιακές επιχειρήσεις, οι κατασκευαστές ναυτικών κινητήρων και οι κατασκευαστές συστημάτων αντιρρύπανσης. Η προτεινόμενη λύση διαφοροποιείται από τις υπάρχουσες προσεγγίσεις επειδή συνδυάζει σε μία αποκεντρωμένη αλυσίδα την αξιοποίηση τοπικού βιογενούς CO2 και ανανεώσιμης ενέργειας για παραγωγή μεθανόλης, την παράλληλη αναβάθμιση του βιοαερίου σε βιομεθάνιο και την τελική χρήση της μεθανόλης ως ναυτιλιακού καυσίμου.

Η καινοτόμα πρόταση είναι επομένως η ολοκληρωμένη προσέγγιση «από την πηγή CO2 έως την τελική χρήση του καυσίμου». Τα τεχνολογικά επιτεύγματα που την τεκμηριώνουν περιλαμβάνουν proof-of-concept παραγωγής, in-house μετατροπή κινητήρα diesel σε λειτουργία διπλού καυσίμου μεθανόλης-Diesel με υποκατάσταση diesel που έφτασε στα πειράματα το 60%, αποτελεσματικό έλεγχο εκπομπών μέσω κατάλληλων συστημάτων αντιρρύπανσης, υπολογιστικά μοντέλα και συνολική τεχνοοικονομική και περιβαλλοντική αξιολόγηση.

Ο αναμενόμενος περιβαλλοντικός αντίκτυπος είναι η μείωση της εξάρτησης της ναυτιλίας από ορυκτά καύσιμα, μέσω της αξιοποίησης βιογενούς CO2 για παραγωγή ανανεώσιμης μεθανόλης. Παράλληλα, η παραγωγή βιομεθανίου και η αξιοποίηση του οξυγόνου της ηλεκτρόλυσης στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων ενισχύουν την αποδοτικότερη χρήση ενέργειας και πόρων. Η Ανάλυση Κύκλου Ζωής επιβεβαίωσε σημαντικό δυναμικό μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και της κατανάλωσης μη ανανεώσιμης ενέργειας.

Ο κοινωνικός αντίκτυπος αφορά κυρίως τις τοπικές κοινωνίες, τους φορείς ΕΕΛ και τους χρήστες θαλάσσιων μεταφορών, μέσω της ανάπτυξης τοπικών αλυσίδων παραγωγής ανανεώσιμου καυσίμου και της ενίσχυσης της ενεργειακής ανεξαρτησίας. Οι έρευνες του έργου κατέγραψαν θετική στάση ειδικών και κοινού ως προς την ασφαλή παραγωγή και χρήση της πράσινης μεθανόλης, αν και το αυξημένο κόστος παραμένει παράγοντας που επηρεάζει την αποδοχή της.

Ο επιχειρηματικός αντίκτυπος συνδέεται με τη δημιουργία νέων συνεργασιών μεταξύ ΕΕΛ, παραγωγών ΑΠΕ και καυσίμων, ναυτιλιακών επιχειρήσεων και παρόχων τεχνολογίας. Παρότι το σημερινό proof-of-concept δεν είναι ακόμη οικονομικά ανταγωνιστικό, η τεχνοοικονομική ανάλυση έδειξε σημαντικά περιθώρια μείωσης κόστους μέσω αύξησης της ενεργειακής απόδοσης, βελτιστοποίησης και κλιμάκωσης της τεχνολογίας. Μακροπρόθεσμα, η αξιοποίησή της τεχνολογίας που προτείνεται στο UP-TO-ME μπορεί να συμβάλει στις ευρωπαϊκές προτεραιότητες για πράσινη μετάβαση και απανθρακοποίηση της ναυτιλίας.

Πιθανοί τρόποι εμπορικής αξιοποίησης των ερευνητικών αποτελεσμάτων:
- Συνεργασία με υφιστάμενη επιχείρηση
- Ελεύθερη διάθεση του αποτελέσματος για κοινωνικούς σκοπούς
- Συνεργασία με άλλους ακαδημαϊκούς/ ερευνητικούς φορείς

Δημοσιεύσεις
https://papers2025.cimaccongress.com/pdf/CIMAC_paper_170.pdf
https://doi.org/10.1007/978-3-032-01620-1_13

Επιπλέον δημοσιεύσεις βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε φάση αξιολόγησης.