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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-49027
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2010/4902/


Future potential of Forest and Agriculture Residues for the energy production in Thailand - Strategies for a better utilization

Zukunftspotential von forst- und landwirtschaftlichen Rückständen für die Energieproduktion in Thailand - Strategien zu besseren Nutzbarkeit

Hengniran, Pongsak

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Energie aus Biomasse, Stromerzeugung, Energieerzeugung, Biomasse in Thailand
Freie Schlagwörter (Englisch): Biomass, Power supply, Energy generation, Thailand
Basisklassifikation: 30.00 , 43.33 , 48.10
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Barbu, Marius (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.09.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 03.12.2010
Kurzfassung auf Englisch: One of the world leaders in agriculture, Thailand is looking for a renewable energy mix to fulfill its soaring energy demand and to reduce the high importation rates of fossil fuel. Biomass is considered to be one of the compromising choices for this endeavour thanks to nature of the country. Besides, biomass is already economically competitive in certain instances, and its cost for conversion into green energy is expected to continually decline further resulting from more developing technologies. Although biomass has been a traditional energy source in rural and local small-scale industry in Thailand for decades, its utilization as actual raw material for energy generation based on modern conversion technology is still in the initial stage. The old technology, i.e. traditional boiler, is rather low in efficiency and creates enormous pollutions, effecting environmental surroundings. In the beginning of this work, the energy situation in Thailand was focused on to get the policy direction about energy in both resource potentials and promotion programmes. A number of problems related to biomass energy scheme are also analysed and suggested. Consequently, biomass residues from the forestry/agricultural sector and wood-based industry were studied to reveal their potential as an alternative energy resource. The study shows that a biomass supply chain has a significant potential for energy production equivalent 596 PJ by 2009, 648 PJ by 2011, and 872 PJ by 2016, or about 13%, 10%, and 9% of total energy demand in each year, respectively.

To overcome the inherent limitations of biomass for the purpose of energy, the suitable technology selections for chosen crop residues (rice straw and cassava rhizome) is exemplified for power generation in the given geographical areas by applying one of the well-known multi criteria decision making tools, the Fuzzy TOPSIS method. The different technologies for power generation from biomass such as direct combustion, co-firing, and gasification are compared to optimise a number of criteria including project cost, technical availability, environment, regulatory and state policy, as well as social and logical constraints. The result shows that the low temperature circulating fluidised bed combustor (LT-CFB) is the best option for rice straw feedstock to generate electricity between 4-6 MWe, while the downdraft fixed bed (DFB) gasifier is the promising technology for cassava rhizome with capacity below 1 MWe.

The future biomass energy in Thailand will only succeed if they are able - during the development phase – to utilize higher energy efficiency technology with lower investment cost, to be flexible with fuel mix and load adjustments, to reduce emissions (resulting in better environment apart from promoting soil protection, avoid further deforestation, as well as salinity mitigation and land repair), to be technically feasible and economically viable, and to acquire enough social support, regional development (e.g. adding new jobs), and positive contribution to the national economy. To support this ambitious goal in bioenergy programmes, Thailand requires not only huge investment from both local finances and foreign direct investment, but also the role of the Government to encourage further actions in this promising business. Finally, most of the communities in Thailand are still inattentive to different types of sustainable energy technologies and their benefits. Therefore, this kind of barrier must be overcome by training programmes to assist public understanding of the actual benefits from these technologies

Kurzfassung auf Deutsch: Als eine der führenden agrarwirtschaftlichen Nationen bemüht sich Thailand einen Energiemix aus erneuerbaren Quellen zu etablieren, um den steigenden Energiebedarf des Landes zu decken und die hohen Importmengen fossiler Energieträger zu mindern. In Anbetracht der landestypischen Vegetation wird hierbei die Verwendung von Biomasse als erfolgversprechender Ansatz gesehen, wobei Biomasse in verschiedenen Anwendungsfällen bereits wirtschaftlich rentabel ist. Die Kosten für die Wandlung von Biomasse in „grüne“ Energie auf Grund der technologischen Fortschritte werden dabei voraussichtlich sinken. Obwohl die Verwendung von Biomasse als Energiequelle in ländlichen Regionen und kleinen Betrieben eine jahrzehntelange Tradition hat, befindet sich die Anwendung als Rohstoff für moderne Energiewandlungstechnologien noch in der Anfangsphase. Ältere Technologien, wie traditionelle Feuerungskessel, arbeiten hingegen wenig effizient und verursachen enorme Emissionen mit entsprechender Wirkung auf die Umwelt. Zu Beginn der vorliegenden Arbeit wird die Energiesituation in Thailand beschrieben und die gesetzlichen Rahmenbedingungen und staatlichen Fördermaßnahmen für beide Technologietypen untersucht sowie zahlreiche Probleme diesbezüglich thematisiert. Daraufhin werden die vorhandenen Nebenprodukte der Land- und Forstwirtschaft hinsichtlich ihrer Eignung als Energieträger untersucht und gezeigt, dass die Biomasseverwendung ein erhebliches Potential für die Energieerzeugung besitzt, wobei Energieäquivalente von 596 PJ bis 2009, 648 PJ bis 2011, und 872 PJ bis 2016 bzw. 13%, 10%, und 9% des gesamten jährlichen Energieverbrauchs aufgezeigt werden.
Um die inhärenten Grenzen der Verwendung von Biomasse als Energieträger zu überschreiten werden die möglichen technologischen Verfahren für ausgewählte Ernterückstände (Reisstroh und Erdstämme der Kassave) anhand der weit bekannten „multi criteria decision making tools“, die Fuzzy TOPSIS Methode, für die Stromerzeugung in gegebenen Regionen beispielhaft dargestellt. Die verschiedenen Verfahren zur Stromerzeugung aus Biomasse, wie die direkte Verbrennung, die Zufeuerung und die Vergasung werden miteinander auf Basis der Kosten, der technischen Verfügbarkeit, der Umweltwirkung, der gesetzlichen Rahmenbedingungen sowie sozialer und logischer Aspekte verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zirkulierende Niedrigtemperatur-Wirbelschicht-Feuerung (LT-CFB) die beste Option für die Stromerzeugung aus Reisstroh für Anlagen zwischen 4 und 6 MWe, und die Vergasung im Gleichstromvergaser (DFB) für die Verwertung von Erdstämmen der Kassave bei Anlagengrößen von kleiner 1 MWe ist.
Die Zukunft der Biomasseenergie in Thailand wird nur Erfolg haben, wenn es während der Entwicklungsphase gelingt, effizientere Wandlungstechnologie mit niedrigeren Investitionskosten zu nutzen, flexible Brennstoffmixe und Beladungsmengen zu ermöglichen, sowie die Emissionen zu reduzieren (Verminderung der Umwelteinflüsse neben einer Förderung des Bodenschutzes, Vermeidung weiterer Entwaldung, Reduzierung des Salzgehaltes und Rehabilitierung der Böden). Außerdem sollte versucht werden, genügend gesellschaftlichen Akzeptanz und ausreichende regionale Entwicklung (etwa neue Arbeitsplätze) zu fördern um einen positiven Beitrag für die nationale Volkswirtschaft zu leisten. Um die anspruchsvollen Ziele von Bioenergie- Programmen zu unterstützen, werden in Thailand nicht nur riesige direkte lokale wie ausländische Investitionen benötigt, sondern es müssen auch entsprechende staatliche Rahmenbedingungen für eine Förderung geschaffen werden. Derzeit werden die technischen Möglichkeiten und deren Vorteile in den meisten Kommunen in Thailand nicht wahrgenommen. Daher sollte durch Initiierung von Bildungsprogrammen die Öffentlichkeit auf die Vorteile der beschriebenen Technologien sensibilisiert werden.

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