Pyrolyysiöljyn tuotannon arvoverkon rakentaminen. Metsätalous Roadshow Jyväskylä Jani Lehto VTT Technical Research Centre of Finland

Transkriptio

1 Pyrolyysiöljyn tuotannon arvoverkon rakentaminen Metsätalous Roadshow Jyväskylä Jani Lehto VTT Technical Research Centre of Finland

2 2 Sisältö Johdanto Pyrolyysiöljyn käyttökohteet nyt ja tulevaisuudessa Pyrolyysiöljyn tuotannon arvoverkon rakentaminen Uusia liiketoimintamalleja integroinneilla Yhteenveto

3 3 Nopea pyrolyysi Terminen konversioprosessi, jossa hiiliperäinen aines, tyypillisesti puubiomassa, kuumennetaan nopeasti (< 2 s) korkeaan (noin 500 C) lämpötilaan hapettomissa olosuhteissa, jolloin syntyy nesteeksi lauhdutettavissa oleva kaasu Sivutuotteina saadaan lauhtumattomia kaasuja ja hiiltojäännöstä Nopean pyrolyysin tuotesaannot on määritelty kuivasta tuhkavapaasta syötteestä 100 VESI HIILI Yield wt% based on dry feed KAASUT VESI VESI Polttoaineen kosteus Pyrolyysivesi CHAR GAS WATER PYRWAT ORG Tuotteen kokonaisnestemäärä Tuotteen orgaaninen neste 0 PINE BIO-OIL Oasmaa, A; Solantausta, Y; Arpiainen, V; Kuoppala, E; Sipilä, K Fast Pyrolysis Bio-Oils from Wood and Agricultural Residues. Energy & Fuels, 24,

4 4 Pyrolyysiöljyn ominaisuudet huomioitava loppukäytössä Pyrolyysiöljy (PÖ) on ruskeaa tervanhajuista nestettä joka on ominaisuuksiltaan täysin erilaista kuin fossiiliset polttonesteet, muut bioöljyt tai hitaan pyrolyysin terva Pyrolyysiöljy on hapanta, sen tiheys on korkea, lämpöarvo matala ja viskositeetti raskaan ja kevyen polttoöljyn välissä Eri raaka-aineista saadaan erilaiset öljysaannot Suomalainen puu soveltuu hyvin nopean pyrolyysin raaka-aineeksi

5 5 Nopean pyrolyysin edut Kustannustehokkuus Kohtuullisen alhainen investointikustannus ja tuotantokustannushinta Logistiikka Mahdollisuus hajautettuun öljyntuotantoon ja keskitettyyn käyttöön ja jatkojalostukseen Mahdollisuus öljyn jatkojalostukseen mineraaliöljyjalostamon yhteydessä Mahdollisuus vaiheittaisiin investointeihin Mahdollisuus korkea-arvoisempien tuotteiden jalostamiseen Energian tuotanto Liikennepolttoaineet Kemikaalit

6 6 Pyrolyysiöljyn mahdollisuudet Separation Chemicals Pyrolysis heat Gas Upgrading, Conversion Transport fuels etc Fast Pyrolysis Liquid Turbine Engine Electricity Pyrolysis heat Charcoal Co-firing Heat Boiler Charcoal applications

7 7 Pyrolyysiöljyn käyttökohteet nyt ja tulevaisuudessa Tällä hetkellä PÖ ainoat kaupalliset sovellutukset ovat savuaromin ja mikroruokien rusketusaineen tuottaminen Alkuvaiheessa PÖ tulee korvaamaan raskasta polttoöljyä (POR) yli 1 MW kokoluokassa jo olemassa olevissa kaukolämpökattiloissa tai muissa polttosovellutuksissa, kuten esimerkiksi erilaisissa teollisuuden uuneissa (esim. meesauunit) Tällä hetkellä markkinoita PÖ ei ole, mutta sen markkinat muodostuvat Suomeen samaan aikaan ensimmäisten teollisen kokoluokan laitosten käynnistyessä Joensuuhun ja Iisalmeen seuraavan parin vuoden sisään. PÖ kysyntä kehittyy sen tuotantokapasiteetin ja tuotantovarmuuden mukana Markkinoiden koko syntyy alkuvaiheessa POR korvaamisen kautta. POR käyttö oli Suomessa vuonna 2010 noin ktoe

8 8 Pyrolyysiöljyn käyttökohteet nyt ja tulevaisuudessa PÖ laatuominaisuuksien kehittyessä ja sille soveltuvien käyttökohteiden määrän kasvaessa myös markkinat ja kysyntä kasvavat Moottori- ja kaasuturbiinisovellutuksiin liittyviä teknisiä ratkaisuita ja konsepteja on esitetty viime vuosina kasvavissa määrin (esim. OPRA ja Envergent) mutta niitä ei ole vielä demonstroitu pitkäaikaiskäytössä Biohiilen, liikenteen biopolttoaineiden (esim. bensiini ja kerosiini) ja erilaisten kemikaalien tuotanto lääke- ja elintarvike teollisuuteen pidemmällä aikajänteellä ovat hyvin kiinnostavia mahdollisuuksia, joihin tällä hetkellä panostetaan huomattavia tutkimuspanoksia maailmanlaajuisesti

9 9 Pyrolyysiöljyn tuotantotekniikan kehittyminen

10 10 Fortum Joensuu: an Integrated Bio-Oil Demonstration Plant Bio-oil capacity 30 MW Annual production t, 210 GWh Start-up 2013 Feedstock Forest residues, sawdust Reactor and pyrolysis oil recovery inside the boiler building Fuel receiving, drying and crushing Bio-oil tanks Source:

11 11 Integroitu pyrolyysi VTT:n patentoima teknologia Fluid bed boiler Heat and Power Flue gases Fast pyrolysis Boiler fuel Sand + char Pyrolysis fuel Bio oil Hot sand

12 12 Green Fuel Nordic Iisalmi rakennuslupa myönnetty Lähde: Green Fuel Nordic lehdistötiedote

13 13 Pyrolyysiöljyn tuotannon arvoverkon rakentaminen

14 New CHP+ concepts (Combined Heat and Power) Integrated production adding value Key rationale and potential CHP is the most efficient way for converting fuels to power and heat CHP enables utilization of variety of different fuels, waste and industrial side products Stable heat loads enabling better utilization of assets New business through wider product range; new products in addition to electricity, heat and cooling New sustainable solutions for decreasing emissions by replacing fossil fuels and further improving energy efficiency 14 J. Heiskanen, From Concept to Demonstation Developing and Advanced Biofuel project, 5 th EBTP Stakeholder plenary meeting, February 6 th, Brussels 2013.

15 15 Integroinneilla saavutetaan etuja Lähde: Esa Sipilä, Pöyry VTT Torrefaction Seminar

16 16 Uusia liiketoimintamalleja integrointien kautta Pyrolyysiyrittäjä Häviöt Häviöt Sähkö Märkä raaka-aine Sähkö Kuivuri Kuiva raaka-aine Pyrolyysi Pyrolyysiöljy Polttoaine Energia Kattila Energian vaihto Kokonaisvaikutukset voivat olla positiivisia kattilanomistajalle Sähkö ja lämpö Häviöt Kattilanomistaja

17 Tuotanto maksimikuormasta [%] CHP-laitoksen kuukausittaisen energiatuotannon tasaaminen pyrolyysiöljyn tuotannolla

18 18 Tuoreita VTT:n julkaisuita

19 19 YHTEENVETO Lähivuodet ovat kriittisiä, rakenteilla olevat tuotantolaitokset saatava käyntiin ja kyettävä osoittamaan koko ketjun toimivuus ja kustannustehokkuus Alkuvaiheessa PÖ tulee korvaamaan raskasta polttoöljyä jo olemassa olevissa kaukolämpökattiloissa tai teollisuuden uuneissa. Suomella hyvät edellytykset monistaa PÖ tuotantokonseptia. Toimiva raaka-aineketju on olemassa. Sahat, lämpölaitokset ja metsäteollisuus ovat hyviä kohteita integraatioille. Uusia liiketoimintamahdollisuuksia olemassa innovatiivisten integrointien kautta Isot teknologiatoimittajat hallitsevat tuotantoteknologian IPR:ä, pienemmille toimijoille kysyntää erilaisissa kumppanuuksissa ja alihankintatöissä ja mahdollisuuksia PÖ soveltuvien sovellutusten kehittämisessä. Innovatiivisuutta kaivataan lisää etenkin PÖ jalostamiseksi korkeamman arvon tuotteiksi niiden kehittämiseen tarvittaisiin lisää tutkimusrahaa. Mahdollisuus Suomelle! PÖ liittyvää osaamista Suomessa pitäisi laajentaa, mutta samalla tulisi huomioida aikaisemmat kokemukset Yliopistojen ja tutkimuslaitosten yhteistyöllä on mahdollista saada lisäarvoa. Kansainvälisyys

20 20 VTT - 70 years of technology for business and society jani.lehto@vtt.fi