Többcélú jövőtervezés: A profit és a fenntarthatóság 1 B. Bertók, 1 I. Heckl, 2 Leisha Vance, 2 H. Cabezas, és 1 F. Friedler 1 Rendszer- és Számítástudományi.

Az előadások a következő témára: "Többcélú jövőtervezés: A profit és a fenntarthatóság 1 B. Bertók, 1 I. Heckl, 2 Leisha Vance, 2 H. Cabezas, és 1 F. Friedler 1 Rendszer- és Számítástudományi."— Előadás másolata:

1 Többcélú jövőtervezés: A profit és a fenntarthatóság 1 B. Bertók, 1 I. Heckl, 2 Leisha Vance, 2 H. Cabezas, és 1 F. Friedler 1 Rendszer- és Számítástudományi Tanszék, Pannon Egyetem, Műszaki Informatikai Kar 2 Kutatási és Fejlesztési Intézet, Egyesült Államok Környezetvédelmi Hivatala Tudomány Napja 2013. november 6., Pannon Egyetem, Konferenciaközpont

2 Energia ellátó és hasznosító rendszerek korszerűsítésének és hatékonyabb üzemeltetésének tervezése és optimalizálása megújuló energiaforrások és infokommunikációs technológiák felhasználásával TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0072 Kedvezményezett: Pannon Egyetem 8200 Veszprém, Egyetem u. 10. Az Európai Unió és a Magyar Állam támogatásával nyújtott összeg: 759.659.801.- Ft Többcélú jövőtervezés: A profit és a fenntarthatóság Bertók Botond, egyetemi docens Pannon Egyetem Konferenciaközpont, 2013. november 6.

3 Együttműködés 3 Kutatási és Fejlesztési Intézet Egyesült Államok Környezetvédelmi Hivatala Rendszer- és Számítástudományi Tanszék, Pannon Egyetem P-graph módszertan Fenntarthatósági mértékek

4 Tartalom Bevezetés  Folyamatszintézis  Fenntarthatóság Módszertan  Folyamatszintézis P-gráffal Fenntarthatósági célok leírása P-gráffal  Lábnyom  Emergia Szemléltetés  Pareto optimális struktúrák 4

5 Folyamatszintézis 5Bevezetés Építőelemek Ipari gyártórendszerek Logisztikai Hálózatok Megújuló nyersanyagokra épülő ellátási láncok

6 Ellátási lánc (egyszerűsített) Beszállítók Gyártók Terjesztők Vásárlók

7 Szatmári szilvatorta, Ország tortája (2008) A tortalaphoz: (23 cm átmérőjű, 16 szeletes tortához) 34 dkg aszalt szilva 6 cl rum 7 dkg őrölt dió 12 dkg vaj 12 dkg porcukor 3 tojás 14 dkg liszt 1/2 csomag sütőpor 1/2 csomag fahéj 1/2 citrom reszelt héja 1 csipetnyi só 1 vaníliás rúd Marcipánkrémhez : 1,3 dl tej 4 tojás sárgája 12 dkg marcipán (1x-es) 2 dkg cukor 13 dkg tejszínhab 3 dkg főzött zselatin A csokoládékrémhez: 1 dl tej 2 tojás sárgája 3 dkg keserű csoki 6 dkg cukor 10 dkg tejszínhab 2 dkg főzött zselatin Főzött zselatinhoz : 2.5 dl víz, 4 dkg zselatin Töltéshez házi szilvalekvár, pörkölt dió A szilvapálinkás sziruphoz : 3 cl eredeti szilvapálinka 3 cl 50%-os cukorszirup Díszítéshez: tejszínhab, aszalt szilva, pörkölt mandula

8 Szatmári szilvatorta, Ország tortája (2008) 4 kontinens 11 ország

9 Fenntarthatóság

10 Fenntarthatóság: Helyzetkép 10 Forrás: Global Footprint Network

11 Fenntarthatósági térkép 11 jobb fenntarthatóság nagyobb profit Max Min Max Min profit fenntarthatóság 0 Hol van az optimum?

12 Fenntarthatósági térkép profit 0 Max Min Max Min Pareto görbe fenntarthatóság

13 Folyamat-hálózat szintézis 13 Feladat Matematikai modell generálása Megoldó Matematikai modell Megoldás www.p-graph.com

14 P-graph Framework (F. Friedler & L. T. Fan, 1990) 14

15 P-graph Framework: Könyv fejezet Flowsheet Synthesis and Development of Plant Design and Economics for Chemical Engineers, Fifth Edition by Peters, Timmerhaus, and West Published by McGraw-Hill 15

16 16 Folyamat szimuláció kontra Folyamatszintézis Folyamat szimuláció Folyamatszintézis Ötlet Értékelés Alternatíva Generálás és optimalizálás Értékelés

17 P-gráf leírás (Friedler and Fan, 1992-) Építőelemek:  anyagok: nyersanyagok termékek köztes anyagok és melléktermékek  operating units: 17 Módszertan Folyamathálózat: Folyamatszintézis nyersanyagok termékek

18 P-gráf logikai értelmezése 18Módszertan

19 A műveleti egységek kapacitása, mint döntési változó Folyamatszintézis: 19 O 1 Költség::4x 1 +20=24$/h 3x 1 t/h x 1 :relatív mérek (dimenziómentes változó) M 1 M 2 x 1 =2 x 1 =10 2x 1 t/h Leírása az O műveleti egységnek 1 Két lehetséges megvalósítása O -nek 1 1x 1 t/h M 3 O 1 :4*2+20 =28$/h 3*2t/h M 1 M 2 2*2t/h1*2t/h M 3 O 1 :4*10+20 =60$/h 3*10t/h M 1 M 2 2*10t/h1* t/h M 3 Költség:

20 MINLP kontra P-graph framework 20 Módszertan MINLPP-graph framework Feladat megfogalmazás Változók, korlátozási feltételek Nyersanyagok, termékek, műveleti egységek Matematikai modell felírása KéziAutomatikus Folyamathálózatok strukturális tulajdonságai Rejtve a matematikai modellben Kihasználva Megoldások számaEgyTöbb Speciális feltételek kezelése Beírható a matematikai modellbe A modellgeneráló és megoldó módosítását igényelheti

21 Minden célt nyersanyagként kezelünk 21 Fenntarthatóság kezelése P-gráffal

22 PNS-Draw 22 P-gráf szoftver

23 PNS-Studio 23 P-gráf szoftver AnyagokMűveleti egységek Anyag tulajdonságok Műveleti egység tulajdonságok

24 Regionális energiaellátó rendszer a fenntarthatóságért St. Margarethen, Burgenland, Austria  Nyersanyagok: nedves kukorica, kukorica csutka, áram, gyorsan növő fa, erdei fa, földgáz  Igény: áram, fűtés  Műveleti egységek: biogáz üzem, meglevő és új kukorica és fa szárító, aprító, kazán, organikus Rankine ciklusú üzem, biogáz termelés 24

25 Szuperstruktúra 25 Regionális energiaellátó rendszer

26 Regionális energiaellátó rendszer: Célok Időszakos költség Környezeti lábnyom Emergia 26

27 Regionális energiaellátó rendszer: Feltevések Az ellátó rendszer környezeti lábnyomát elsősorban a nyersanyag igény okozza Az ellátó rendszer emergia felhasználását elsősorban a nyersanyag igény okozza Az ellátó lánc célja, hogy 7,2 TJ/év áramot és 18 TJ/év hőt biztosítson 27

28 28 Számítási eredmények: Alternatív ellátó láncok 28

29 Optimális megoldás 29

30 Pareto optimális folyamatok 30 Számítási eredmények

31 31 Pareto optimális folyamatok Számítási eredmények

32 Összefoglalás 32

33 Köszönöm a figyelmet! További információ: www.p-graph.com www.p-graph.com