Biopolttonesteistä biokemikaaleihin

Transkriptio

1 VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND LTD Biopolttonesteistä biokemikaaleihin Biotaloudesta viennin veturi Kuuntele VTT:n näkökulma, Yrjö Solantausta, Kai Sipilä ja Esa Kurkela

2 Sisältö Uuden, kilpailukyisen tekniikan markkinoille saattaminen VTT teollisuuden partnerina prosessien skaalaamisessa: riskien vähentäminen Prosessikehityksen avulla ratkaistavat haasteet yhdessä teollisuuden kanssa Biopolttonesteiden markkinat 02/12/2015 2

3 Biotuotteiden vienti Suomesta Lähde: 02/12/2015 3

4 Ratkaisujen Suomi Kymmenen vuoden strateginen tavoite Suomi on bio- ja kiertotalouden sekä cleantechin edelläkävijä. Kestävien ratkaisujen kehittämisellä, käyttöönotolla ja viennillä olemme parantaneet vaihtotasetta, lisänneet omavaraisuutta, luoneet uusia työpaikkoja sekä saavuttaneet ilmastotavoitteemme ja Itämeren hyvän ekologisen tilan. Liikenne Puolitetaan tuontiöljyn käyttö kotimaan tarpeisiin 2020-luvun aikana. Nostetaan liikenteen uusiutuvien polttoaineiden osuus vuoteen 2030 mennessä 40 prosenttiin. Neuvottelutulos strategisesta hallitusohjelmasta.

5 Helsinki, 3 September 2009 Prosessitekniikan skaalaaminen

6 Innovaation haaste prosessinkehityksen nopeuttaminen IATA 2014 Report on Alternative Fuels 02/12/2015 6

7 Biopolttonesteet ja biokemikaalit Uusi vaihtoehto - laboratorio Skaalaaminen pilot-kokoon Teollinen demonstrointi 02/12/2015 7

8 IEA-yhteistyö 1980-luvulla Nopea pyrolyysi identifioitiin lupaavaksi biopolttonestetekniikaksi 02/12/2015 8

9 Fast pyrolysis for bio-fuel oil - scale-up FORTUM, PORVOO, FINLAND FORTUM DEMONSTRATION - JOENSUU, FINLAND UNION FENOSA, SPAIN IEA BIOENERGY COLLABORATION ENEL, BASTARDO, ITALY VALMET, TAMPERE, FINLAND EARLY FAST PYROLYSIS BENCH-SCALE o Canada, USA o IEA bioenergy assessments FIRST EUROPEAN PILOTS o Two Canadian, one Finnish technology o Continuous operation verified o Operated by European utilities SCALE-UP o ENSYN in Canada o BTG in Malaysia o VALMET o FORTUM demonstration 2014 o BTG demonstration /12/2015 9

10 Long-term R&D co-operation with partners produces results Pyrolysis as an example 1980 s First Finnish R&D laboratory studies on pyrolysis (VTT) 2007 Technology development consortium formed (Valmet, UPM, VTT) Tekes support starts Cold model tests for oil production start at Valmet R&D Center in Tampere 2010 Pyrolysis oil combustion tests Start of concept planning for a commercial demo plant R&D projects on pyrolysis oil upgrading on-going Press release March 11, 2014 Fortum, UPM and Valmet are jointly developing technology to produce advanced biomass based fuels 1990 s First R&D projects including Finnish companies 2009 Fortum joins development consortium Bio-oil pilot tests at Valmet R&D Center starts 2012 Fortum and Valmet sign contract on Joensuu plant 2013 Commissioning and commercial operation of Joensuu plant June 30, 2015 Joensuu plant handed over to Fortum 27 October IEA Bioenergy 2015 Valmet Joakim Autio 02/12/

11 Fortumin CHP-laitos Joensuussa Polttoaineet: Metsätähteet, puru, turve Sähköä 55 MW Kaukolämpöä 110 MW 2014 myös 30 MW of biopolttoöljyä metsätähteistä Reaktori ja muu pyrolyysilaitteisto rakennuksen sisällä Bioöljytankit Polttoaineen vastaanotto, kuivaus ja murskaus 02/12/

12 Biomass gasification for fuels and chemicals PEAT AMMONIA PLANT OULU, FINLAND DFB, GUSSING, AUSTRIA GTI PILOT, USA BIO-FUELS AND CHEMICALS o Diesel, MeOH, DME, SNG, H 2, Gasoline o Olefins, other chemicals o Forest & agro-industry integration o Integration to heat and power o Bio-CCS easy to add, if needed NSE BIOFUELS DEMO - VARKAUS, FINLAND GASIFICATION R&D AND PILOTING USA, Germany, Sweden SYNGAS R&D FOR BIOFUELS o Gasification process development o Catalytic reforming o Final gas cleaning o Testing of synthesis catalysts R&D NEEDS o Improved large-scale gasification process o New processes for smaller scale o Simpler, cheaper gas cleaning o New concepts for integrated production of fuels, power and heat 02/12/

13 Jätteen kaasutukseen perustuva kaukolämpölaitos Lahdessa 02/12/

14 Prosessinkehitys tutkimuksesta tuotantoon - Miten ylitetään kriittiset vaiheet? Tutkitusti* kriittinen vaihe innovaatioketjussa on se, kun vastuu siirtyy organisaatiolta toiselle Tehokas tiedonsiirto vastuuorganisaation vaihtuessa on onnistumisen välttämätön edellytys Onnistunut pilotointi yhteistyönä teollisuuden kanssa *Source: Merrow, E., Phillips, K., Myers, C., Understanding cost growth and performance shortfalls in pioneer process plants. Prepared by RAND Corporation for the U.S. Department of Energy. Santa Monica, CA. R-2569-DOE. September /12/

15 Helsinki, 3 September 2009 VTT vähentää skaalaamisen riskejä

16 Tekniikan skaalaus laboratoriosta tuotantoon Yleensä prosessinkehitykseen kuuluu ainakin kolme kokoluokkaa: laboratorio-, pilot- ja demonstraatiolaitokset mutta usein enemmänkin. Pilot-laitos Pilot-laitoksessa on integroituna toimivaksi kokonaisuudeksi kaikki teollisen prosessin eri yksiköt Se on tarpeeksi suuri, jotta prosessi voidaan siinä saatujen tulosten perusteella skaalata teolliseen kokoon Demonstraatiolaitos Ensimmäinen kaupallisen koon tuotantolaitos 02/12/

17 Nopea pyrolyysi: bioöljyn jalostuksen pilot 02/12/

18 Vesihöyrykaasutus polttonestesynteesin syötöksi Syngas to fuels& chemicals Fuel gas to CHP 02/12/

19 VTT facilities for lignocellulosic bioethanol production 02/12/

20 Helsinki, 3 September 2009 Biopolttonesteet ja biokemikaalit

21 40 %:n vähenemä Suomen liikenteen kasvihuonekaasupäästöissä on kansantaloudellisesti edullisin kotimaisilla liikenteen biopolttoaineratkaisuilla Lähde: Saara Tamminen, Juha Honkatukia, VATT: Tieliikenteen 40 %:n hiilidioksidipäästöjen vähentäminen vuoteen 2030: Kansantaloudelliset vaikutukset. VTT 2G 2020 Biofuels Seminaari Espoo. 02/12/

22 Polttonesteet, kemikaalit ja markkinat Biopolttonesteet Direktiivi kasvihuonekaasujen vähentämiseksi Energialähteiden laajentaminen / riippumattomuus tuontienergiasta Raakaöljyn hinta EU ilmastotavoitteet: -40 % GHG 120 Biokemikaalit Ei toistaiseksi säädeltyä Kuluttaja on veturi Usein erikoiskemikaaleja Tuleeko CO 2 :lle hinta? $/bbl $ nominal $ /12/

23 Öljytuotteiden myyntijakauma vuonna 2014 Raskas polttoöljy 6 % Muut öljytuotteet* 24 % Kevyt polttoöljy 19 % Dieselöljy 31 % Moottoribensiini 20 % * Mm. nestekaasu, lentobensiini ja -petroli, bitumituotteet, voiteluaineet ja petrokemian raaka-aineet, Öljy- ja biopolttoaineala, 02/12/

24 Esteban Chornet, Thermochemical Strategies for Biofuels, Green Chemicals, Polymeric Biomaterials and Biofuels. Industry Canada Nov /12/

25 Polttonesteet ja kemikaalit edellytyksiä - Onko integraatioetuja? Polttonesteet Biopolttonesteet Yksikkökoko Suuri Pieni-keskisuuri Raaka-aine Neste Kiintoaine Markkina Ohuet marginaalit Tuet, sekoitusvaatimukset Petrokemikaalit Yksikkökoko Suuri - keskisuuri Pieni Raaka-aine Öljynjalostuksen sivutuotteet Markkina Ohuet marginaalit kannattavat erikoistuotteet Biokemikaalit Kiintoaine - muun tuotannon sivutuote Erikoistuotteet 02/12/

26 EU MARKET 2030: Huge need to be satisfied? What would mean e.g. 5% of EU market for BTL? 15 Mtoe/a + energy efficiency e.g.150 thermochemical plants of 300 MW feed, output 0.1 Mt/a If 400 M investment/plant => 60 B investments Aviation fuels: 4% target 2 Mtoe/a by 2020? 20 gasification-ft/hvo plants If all the wastes and residues that are sustainably available in the European Union were converted only to biofuels, this could supply 16% of road transport fuel in Sustainability and ILUC GHG reduction > 60% iluc Directive < 7% food type biomass + 0.5% advanced bf 02/12/

27 TECHNOLOGY FOR BUSINESS