Ilmastonmuutoksen hillinnän liiketoimintamahdollisuudet

Transkriptio

1 Ilmastonmuutoksen hillinnän liiketoimintamahdollisuudet ClimBus-teknologiaohjelman katsaus 2006 Toimittajat Eija Alakangas, VTT & Jatta Jussila, Technopolis Oyj Teknologiakatsaus 193/2006

2 Ilmastonmuutoksen hillinnän liiketoimintamahdollisuudet ClimBus teknologiaohjelman katsaus 2006 Eija Alakangas, VTT & Jatta Jussila, Technopolis Oyj Teknologiakatsaus 193/2006 Helsinki 2006

3 Tekes rahoitusta ja asiantuntemusta Tekes on tutkimus- ja kehitystyön ja innovaatiotoiminnan rahoittaja ja asiantuntija. Tekesin toiminta auttaa yrityksiä, tutkimuslaitoksia, yliopistoja ja korkeakouluja luomaan uutta tietoa ja osaamista ja lisäämään verkottumista. Tekes jakaa rahoituksellaan teollisuuden ja palvelualojen tutkimus- ja kehitystyön riskejä. Toiminnallaan Tekes vaikuttaa liiketoiminnan kehittymiseen, elinkeinoelämän uudistumiseen, kansantalouden kasvuun, työllisyyden vahvistumiseen ja yhteiskunnan hyvinvointiin. Tekesillä on vuosittain käytettävissä avustuksina ja lainoina runsaat 400 miljoonaa euroa tutkimus- ja kehitysprojektien rahoitukseen. Teknologiaohjelmat Tekesin valintoja suomalaisen osaamisen kehittämiseksi Tekesin teknologiaohjelmat ovat laajoja monivuotisia kokonaisuuksia, jotka on suunnattu elinkeinoelämän ja yhteiskunnan tulevaisuuden kannalta tärkeille alueille. Teknologiaohjelmilla luodaan uutta osaamista ja yhteistyöverkostoja. Ohjelmien aiheiden valinnat perustuvat Tekesin strategian sisältölinjauksiin. Tekes ohjaa noin puolet yrityksille, yliopistoille, korkeakouluille ja tutkimuslaitoksille myöntämästään rahoituksesta teknologiaohjelmien kautta. Copyright Tekes Kaikki oikeudet pidätetään. Tämä julkaisu sisältää tekijänoikeudella suojattua aineistoa, jonka tekijänoikeus kuuluu Tekesille tai kolmansille osapuolille. Aineistoa ei saa käyttää kaupallisiin tarkoituksiin. Julkaisun sisältö on tekijöiden näkemys, eikä edusta Tekesin virallista kantaa. Tekes ei vastaa mistään aineiston käytön mahdollisesti aiheuttamista vahingoista. Lainattaessa on lähde mainittava. ISSN X ISBN Kansi: Oddball Graphics Taitto: DTPage Oy Paino: Painotalo Miktor, Helsinki 2006

4 Alkusanat Tekes käynnisti Ilmastonmuutoksen hillinnästä liiketoimintaa ClimBus-teknologiaohjelman vuonna 2004 saadakseen suomalaiset yritykset heräämään niihin liiketoimintamahdollisuuksiin, joita ilmastomuutoksen hillintä synnyttää, ja panostamaan kansainvälisesti huippuluokkaa olevien tuotteiden ja palvelujen kehittämiseen, jotka ovat kustannustehokkaita kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä ja joilla on hyvät mahdollisuudet maailmanmarkkinoilla. Ohjelma pyrkii tavoitteeseen sekä tutkimus- ja tuotekehityshankkeita rahoittamalla mutta myös verkottamalla yrityksiä ja tutkimuslaitoksia, kannustamalla kansainväliseen yhteistyöhön rahoitettavissa projekteissa ja luomalla yhteistyötä kansainvälisiin toimijoihin ja aktiivisen viestinnän avulla. Tällä hetkellä ohjelmassa on mukana noin 70 projektia, joista noin kaksi kolmasosaa on yritysten tutkimus- ja tuotekehityshankkeita. Projekteihin osallistuu jo nyt toista sataa yritystä ja yli 20 tutkimuslaitosta ja -yksikköä. Kansainvälistä yhteistyötä on suurimmassa osassa julkisista tutkimushankkeista ja sen muoto vaihtelee tiedonvaihdosta ja tutustumiskäynneistä vaihtotutkijoihin. Toukokuussa 2006 ohjelman projektien kokonaisvolyymi oli noin 38 miljoonaa euroa, mistä Tekesin rahoitus oli noin puolet. Tämä katsaus on ensimmäinen yhteenveto ohjelman tutkimushankkeiden tuloksista. Kiitos kaikille ohjelmassa ahertaville niin tutkimuslaitoksissa, yrityksissä että ohjelman koordinoinnissa ja Tekesissä töitä tekeville! Toukokuu 2006 Teknologian kehittämiskeskus Tekes

5 Tekesin ClimBus-teknologiaohjelma parantaa suomalaisen osaamisen kilpailukykyä Ilmastonmuutoksen vastainen taistelu on tulevaisuuden suurimpia haasteita. Kioton pöytäkirjan asettamiin tavoitteisiin pääseminen vaatii suomalaiselta teollisuudelta tiukkoja toimenpiteitä. Tarve vähentää päästöjä ei kuitenkaan rajoitu näille EY:n päästökaupan alaisille sektoreille; myös liikenteen, maatalouden ja kotitalouksien aiheuttamia päästöjä olisi pystyttävä rajoittamaan. Tarve vähentää päästöjä luo uudet markkinat, sillä ilman konkreettisia investointeja puhtaampaan ja tehokkaampaan teknologiaan ei päästöjä saada alas. Näille markkinoille suomalaisten yritysten on hyvä päästä. Päästökaupan kautta päästöille on tullut hinta. Investointia suunnittelevien yritysten on otettava kannattavuuslaskelmissaan huomioon investoinnin vaikutukset päästöihin. Tämä parantaa vähäpäästöisten ja päästöttömien energiantuotantojärjestelmien kilpailukykyä laitemarkkinoilla. Etenkin uusiutuvaan energiaan perustuvien järjestelmien markkinat ovat jatkuvassa kasvussa. Samalla on syntynyt markkinat päästöjen vähentämiseen liittyville palveluille ja ratkaisuille, joilla helpotetaan mukautumista uuteen toimintaympäristöön. Päästökauppa vaikuttaa yrityksiin ja yksityisiin ihmisiin myös epäsuorasti. Päästöoikeuksien hintojen nousu on nostanut sähkön hintaa ja lisännyt sähkön käyttäjien kustannuksia. Tämä parantaa energiatehokkaiden teknologioiden kilpailukykyä markkinoilla nostamalla säästetyn sähkömegawattitunnin arvoa. Tarve vähentää päästöjä ei rajoitu vain Suomeen tai EU-alueelle. Kioton pöytäkirja laajentaa puhtaamman teknologian ja päästöjen vähentämiseen liittyvien palveluiden markkinat maailmanlaajuiseksi. Teollisuusmaat Australiaa ja USA:ta lukuun ottamatta ovat sitoutuneet rajoittamaan päästöjään, mikä luo tarpeen ottaa käyttöön entistä parempaa teknologiaa. Kioton pöytäkirjaan sisältyvät ns. hankemekanismit, puhtaan kehityksen mekanismi (Clean Development Mechanism, päästövähennyshanke kehitysmaissa) ja yhteistoteutushankkeet (Joint Implementation, päästövähennyshanke lähinnä siirtymätalouden maissa), laajentavat markkinat kaikkiin Kioton pöytäkirjan ratifioineisiin maihin kuten Intiaan, Kiinaan, Brasiliaan ja suomalaisen teollisuuden kannalta mielenkiintoiseen Venäjään. Päästökaupan luomat mahdollisuudet teknologioille ja palveluille ovat samat riippumatta palveluita tai tuotteita tarjoavan yrityksen kotimaasta. Globaaleilla markkinoilla kilpailu on kovaa ja ostajat yhä vaativampia. Menestyäkseen näissä kisoissa on suomalaisten yritysten kehitettävä tuotteensa huippuunsa, sillä vain parhaat pärjäävät. ClimBus-teknologiaohjelma pyrkii omalta osaltaan varmistamaan, että suomalainen osaaminen pärjää kansainvälisillä ilmastomarkkinoilla. Ohjelma tukee tuote- ja palvelukokonaisuuksien kehittämistä ja luo innovaatioihin ja tuotekehitykseen kannustavaa ilmapiiriä. Tavoitteena on helpottaa innovaatioiden kehittymistä markkinakelpoisiksi tuotteiksi. Tämä vaatii jatkuvaa panostamista yritysten ja tutkimuslaitosten välisiin suhteisiin. ClimBus-ohjelmalle asetetut tavoitteet ovat haastavia mutta ohjelmasta saatavien ensimmäisten tulosten perusteella saavutettavissa. Yhdeksi tärkeimmistä tehtävistä ovat muodostumassa ilmastosektorin osaajien osaamisen keskittäminen oleellisiin kysymyksiin ja ilmastoklusteri -yhteishengen luominen. Vain yhteistyöllä ja osaamisen keskittämisellä Suomen kokoinen maa voi saavuttaa huipputuloksia ja menestystä kansainvälisillä markkinoilla. Helsingissä toukokuussa 2006 Jussi Nykänen, ClimBus-teknologiaohjelman johtoryhmän puheenjohtajana

6 Sisällys Alkusanat Tekesin ClimBus-teknologiaohjelma parantaa suomalaisen osaamisen kilpailukykyä Katsaus ClimBus-teknologiaohjelman toimintavuosiin Puhdas energiantuotanto ja polttoaineet Biopolttonesteitä jätteistä ja biomassasta II Synteesikaasun ja ultrapuhtaan polttokaasun valmistus, osa 2/ Esikäsittely- ja hydrolyysitekniikan kehittäminen kotimaisten agroraaka-aineiden hyödyntäminen bioetanolin tuotossa Biomassapolttoaineen käsittelytekniikan kehittämishanke Tulistimien kloorikorroosion estäminen lisäainein Yrityshankkeet NExBTL Biodieselteknologian jatkokehitys BioComp - Bioraaka-aineista liikennepolttonesteitä Novel-voimalaitoksen tutkiminen ja edelleen kehitys Kiinteän polttoaineen kaasutuslaitos Kalkkiuunilla käytettävän kivihiilen korvaaminen kaasuttamalla jätepaperin ja muovin seosta. 46 Uuden sukupolven kierrätyspolttoainevoimalaitos Kattilalaitoksen vesihöyrytaseen älykäs ohjaus Monipolttoainekattiloiden pinnoiteratkaisut Tulistimien kloorikorroosion estäminen Terminaalitoimintoihin perustuvan metsäpolttoaineen hankintalogistiikkajärjestelmän kehittäminen Biokaasun esikäsittelyn kehittäminen Tuulivoiman tuotannon lyhytaikainen ennustaminen Kasvihuonekaasujen talteenotto ja hyötykäyttö Hybridireformointiprosessi kasvihuonekaasujen kierrätykseen ja jatkojalostukseen pelkistys- ja poltto Hiilidioksidi päästöt: Mineraalikarbonointi ja Suomen massa- ja paperiteollisuus (CO 2 Nordic Plus) ja serpentiinin hyötykäyttö energia- ja metalliteollisuudessa (ECOSERP) Saostetun kalsiumkarbonaatin tuotanto karbonaattivapaista kuonatuotteista Biopolton savukaasujen hyödyntäminen kasvihuonetuotannossa Yrityshankkeet Hiilidioksidin talteenotto voimalaitoksen savukaasuista Biopolton savukaasujen puhdistaminen kasvihuonekäyttöä varten Energiatehokkuusteknologiat Suuret keskinopeuskäytöt Suprajohdesovellusten päästövähennyspotentiaali IT-sovellukset ja energiatehokkuuden kehittäminen Raskas ajoneuvokalusto: Turvallisuus, ympäristöominaisuudet ja uusi tekniikka Yrityshankkeet Vacon Advanced Technology Mekaanisen massan energiankulutus Turbopuhallinsarjan jatkokehitys Uuden sukupolven avoimet ratkaisut energiamittareiden kaukoluentaan, määrittelyvaihe

7 Sähkönkulutuksen reaaliaikaisen kaukoluennan toteutusprojekti Energian säästö uuden mittausmenetelmän avulla RFID-lukumoduli sähköenergiamittaustietojen luentaan E!2023 ITEA SHOPS - Sähköenergiatiedon keruu. Osa 2/ LOKI- logistiikkaketjun kehityksen suunnannäyttäjä Ecolane Kimppakyytikone K3 Vaihe III Dieselsähköinen bussi: hybridijärjestelmän optimointi Palvelut Päästöoikeusmarkkinoiden analysointi ja riskienhallinta Legal Frameworks for Emissions Trading in the European Union Biohiilen mittaus savukaasusta hiili-14 menetelmällä Yrityshankkeet ECO 2, Päästökaupan palvelukonseptin kehityshanke Päästöoikeuksien hintaennustemalli CO 2 ja vihreiden sertifikaattien salkunhallinnan kansainvälistäminen Metsäteollisuuden energiatehokkuutta ja CO 2 -päästöjä koskevien benchmarking-palvelujen kehittäminen Energiantuotannon mallinnus- ja menetelmätutkimus Energiaohjeistus pk-yrityksille ESCO-palveluliiketoiminnan edistäminen Baltian ja Pohjoismaiden energia-alan infrastruktuuri Tulevaisuuden teknologiat ja liiketoimintamahdollisuudet Liikenteen biopolttoaineiden ja peltoenergian kasvihuonekaasutaseet ja uudet liiketoimintakonseptit Uudet jätteidenkäsittelykonseptit kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä ja niiden kehittäminen liiketoiminnaksi keskipitkällä tähtäimellä EU:n puuenergiavarat, energiateknologian markkinat ja kansainvälinen bioenergiakauppa Suomalaisen energiateknologian kysyntä ja liiketoimintamahdollisuudet kansainvälisen ilmastopolitiikan kehittyessä Ilmastoliiketoiminta ja energia Suomessa Reduction of Greenhouse Gas Emissions in Russia - Finnish Business Opportunities Kehittyvä Kaukolämpö - Kaukolämpötekniikan tutkimus- ja kehittämishanke Ilmastonmuutoksen vaikutus sähköverkkoliiketoimintaan Yrityshankkeet Esiselvitys tuulivoiman tuotannonarvon koordinoidusta kehittämisestä Suomessa ja siihen liittyvän osaamisen kaupallistamisesta Kansainvälinen yhteistyö Suomalaisten liiketoimintamahdollisuudet Keski- ja Itä-Euroopassa IEA Bioenergy Agreement -yhteistyö IEA Greenhouse Gas R&D -ohjelma IEA Advanced Motor Fuels Agreement Vaihtoehtoiset moottoripolttoaineet IEA Dynamic Heat Storage Optimisation and Demand Side Management -yhteistyö IEA ETSAP -ohjelma IEA/ETDEWEB World Energy Base IEA Climate Technology Initiative (CTI) Liitteet 1 ClimBus-yhteistyöfoorumin jäsenet Järjestetyt seminaarit Tekesin teknologiakatsauksia

8 Katsaus ClimBus-teknologiaohjelman toimintavuosiin Jatta Jussila Technopolis Oyj PL 35, Vantaa (Teknobulevardi 3-5) Puh Marjatta Aarniala Tekes PL 69, Helsinki (Kyllikinportti 2) Puh Kirsti Kärkkäinen Ideapoiju Oy Puh Programme title in English: ClimBus Business Opportunities in Mitigating Climate Change Abstract The 5-year technology programme ClimBus is a large investment to develop technology and business concepts related to reduction of greenhouse gas emissions. The programme provides financing for innovative research and development projects, networks people and companies by organising seminars in current topics, and supports SMEs through tailored services. The programme will run from 2004 until the end of 2008, and the total ClimBus budget is estimated to exceed 70 million. The ClimBus programme focuses on areas of technology in which Finland already has solid expertise. Finland has strengths in, for example, clean energy production and fuels, especially biofuels, and also energy-efficient technologies. Special objectives are set in the programme for the development of services including those related to emissions trading and monitoring. Within the time frame of the ClimBus programme has financed 25 public research projects and 38 industrial R&D projects. The total budget of these projects is about 28.3 million euros and the amount of Tekes funding about 15.2 million euros. 1 Toimintaympäristö Ilmastoteknologian globaalien markkinoiden arvioidaan kasvavan noin 60 % vuodesta 2004 vuoteen 2010 mennessä aloilla, joilla suomalaisilla on vahvaa osaamista (Jaakko Pöyry Consulting, 2003). Kasvavan kysynnän taustalla on kansainvälinen ilmastosopimus ja sen mukaiset tavoitteet ilmastonmuutosta aiheuttavien kasvihuonekaasupäästöjen (KHK) vähentämiselle eri maissa. Ilmastosopimuksen Kioton pöytäkirjan mukaan teollisuusmaiden tulee vähentää KHK-päästöjä 5,2 % vuoden 1990 tasosta vuoteen mennessä. EU:ssa tavoitteeseen pyritään muun muassa edistämällä uusiutuvien energianlähteiden käyttöä ja energiansäästöä. EU:n laajuinen päästökauppa alkoi vuoden 2005 alussa. Lisäksi eri EU-jäsenmaissa suunnitellaan jatkuvasti uusia toimenpiteitä, joilla KHK-päästöjä voitaisiin rajoittaa. Ilmastonmuutoksen hillitsemisessä teknologioilla ja teknologian kehityksellä on merkittävä rooli, erityisesti pitkällä aikajänteellä. Tästä syystä myös Tekesillä on selkeä rooli KHK-päästöjen rajoittamisessa Suomessa ja viennin kautta myös kansainvälisesti. Suomalaisen energiaosaamisen vahvuusaloja ovat bioenergian, tuulivoiman ja jätehuollon teknologiat sekä teollisuuden energiankäyttöä tehostavat 1

9 teknologiat. Kysyntää tulee olemaan myös teknologioille, joiden avulla voidaan vähentää liikenteen ja rakennusten energiankäyttöä ja päästöjä. KHK-päästöjen vähentämisessä tullaan etenemään globaalisti asteittain kohti tiukempia päästövähennyksiä. Tulevaisuudessa tarvitaan nykyteknologioiden lisäksi uusia keinoja päästöjen vähentämiseksi, jotta päästöjen kasvu saadaan pysähtymään. Tällaisia keinoja ovat esimerkiksi energian varastointi ja hiilidioksidin talteenotto energiantuotannossa. Näiden teknologioiden alueilla Suomessa on vielä vähän osaamista, ja erityisesti yritysten kiinnostus teknologioiden kehittämiseen on tähän asti ollut vähäistä. ClimBus-teknologiaohjelma ajoittuu siis ilmastopoliittisesti merkittävään ajanjaksoon, vuosille Ohjelman taustalla on Tekesin Teknologia ja ilmastonmuutos teknologiaohjelma Climtech ( ), jossa koottiin tietoa ilmastonmuutosta hillitsevistä teknologioista ja tunnistettiin suomalaisten liiketoimintamahdollisuuksia. ClimBus-ohjelma pyrkii realisoimaan näitä mahdollisuuksia. 2 Teknologiaohjelman kuvaus 2.1 Teknologiaohjelman tavoitteet ClimBus-teknologiaohjelma tähtää suomalaisten ilmastoteknologian yritysten ja osaamisen kilpailukyvyn vahvistamiseen sekä uuden yritys- ja liiketoiminnan synnyttämiseen ilmastomarkkinoille. Teknologiaohjelman päätavoitteena on kehittää ilmastomarkkinoille sellaisia kilpailukyvyltään vahvoja tuotteita, palveluita ja liiketoimintamalleja, jotka ovat: kustannustehokkaita kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä, kansainvälistä huippuluokkaa, vientipotentiaaliltaan merkittäviä sekä ilmastomyönteistä toimintaa edistäviä. ClimBus-ohjelman tavoitteena on saada yritykset heräämään ilmastonmuutoksen hillinnän liiketoimintamahdollisuuksiin ja panostamaan kilpailukykyisten tuotteiden ja palveluiden kehittämiseen. Tavoitteena on sekä teknologia- että palveluliiketoiminnoissa kehittää uusia liiketoimintamalleja sekä luoda arvoverkon eri toimijoiden välisiä yhteenliittymiä. Ohjelmassa pyritään myös tunnistamaan potentiaalisia uusia liiketoiminnan kasvualueita. Teknologiapuolella kasvumahdollisuudet lyhyellä tähtäimellä tunnetaan varsin hyvin, mutta pitkällä tähtäimellä on vaikea ennustaa, mitkä teknologiat menestyvät parhaiten. Ohjelmassa pyritään tunnistamaan tällaisia tulevaisuuden menestysteknologioita ja tuotetaan tietoa, joka antaa perustaa yritysten pitkän tähtäimen t&k-panosten suuntaamiseen. Palvelupuolella ClimBus-ohjelman aktivoi uusien liiketoimintakonseptien kehittämistä sekä sitä tukevaa korkeatasoista tutkimusta. Kaiken kaikkiaan ClimBus-ohjelman tavoitteena on nostaa Suomen tunnettavuutta ilmastoteknologian korkean osaamisen maana Euroopassa. Ohjelma pyrkii synnyttämään maahamme kansainvälisesti vahvoja tutkimusverkostoja. Edelleen ohjelman tukee yritysten kansainvälistymistä. Teknologiaohjelma toteuttaa myös kansallista energia- ja ilmastostrategiaa tuomalla esiin teknologian mahdollisuuksia ja kustannuksia päästöjen vähentämisessä pitkällä aikajänteellä. Lisäksi ohjelmassa tuotetaan tietoa toimintaympäristön muuttumisesta globaalin ilmastopolitiikan vaikutuksesta erityisesti yritysten strategisen suunnittelun ja ilmastoriskien hallinnan tarpeisiin. 2

10 2.2 Ohjelman painopisteet Teknologiaohjelman rakenne on esitetty kuvassa 1. Kuva 1 ClimBus-teknologiaohjelman painopisteet Ohjelman temaattiset fokusalueet ovat: Puhdas energiantuotanto ja polttoaineet Kasvihuonekaasujen talteenotto ja hyötykäyttö Energiatehokkuusteknologiat Ilmastonmuutoksen hillinnän palveluliiketoiminta Tulevaisuuden liiketoimintamahdollisuudet ja teknologiat Teknologisia painopisteitä ja niiden sisältöä tarkistetaan ohjelman edetessä, sillä toimintaympäristö ja teknologioiden markkinat voivat muuttua nopeastikin. Koska ilmastonmuutoksen hillintä koskettaa useita eri teknologia-alueita, ohjelmalla on yhtymäkohtia useisiin muihin Tekesin teknologiaohjelmiin sekä muiden rahoittajien ohjelmiin. Ohjelma tekee aktiivistä yhteistyötä kaikkien sisältönsä kannalta tärkeiden ohjelmien kanssa. 3

11 2.3 Ohjelman organisointi ja resursointi Teknologiaohjelma toteutetaan ajalla Ohjelman kokonaisbudjetiksi tälle ajanjaksolle arvioidaan noin 70 miljoonaa euroa, josta noin puolet tulee olemaan Tekesin rahoitusta. Rahoituksen pääpaino on yrityshankkeissa ja näitä tukevissa tutkimuslaitosten hankkeissa. Lisäksi ohjelma rahoittaa sellaisia strategisen ja pitkän tähtäimen tutkimushankkeita, jotka auttavat tulevaisuuden teknologioiden ja liiketoimintamahdollisuuksien tunnistamisessa. Tutkimushankkeille avataan haku pääsääntöisesti kerran vuodessa. Yritykset voivat jättää hakemuksia jatkuvasti. Tekes on nimennyt ClimBus-ohjelmalle johtoryhmän, jonka kokoonpano on seuraava: Jussi Nykänen, GreenStream Network Oy (pj) Sirkka Vilkamo, kauppa- ja teollisuusministeriö Anja Silvennoinen, UPM-Kymmene ( asti) Matti Rautanen, Kvaerner Power Oy Eero Siitonen, Inesco Oy Mika Räsänen, Suomen teollisuussijoitus Oy Petri Väisänen, Pöyry Energy Oy ( alkaen) Risto Talja, Metso Oyj ( alkaen) Teija Lahti-Nuuttila, Tekes ( asti) Marjatta Aarniala, Tekes ( alkaen) Jatta Jussila, Technopolis Oyj (siht.) Johtoryhmän päätehtävänä on ohjelman strategian muodostaminen. Ohjelmakokonaisuuden ohjaaminen haluttuun suuntaan toteutuu muun muassa avattavien hakujen suuntaamisen kautta. Tässä johtoryhmä on avainasemassa. Johtoryhmä antaa myös hankekäsittelyssä lausuntonsa julkisista tutkimushankkeista Tekesin päätöksenteon tueksi ja pohjaksi. Lisäksi Tekes on nimittänyt ClimBus-ohjelmalle yhteistyöfoorumin, jonka puheenjohtajana toimii toimitusjohtaja Jouko Kinnunen Motiva Oy:stä. Foorumin jäsenet on listattu liitteessä 1. Yhteistyöfoorumin tehtävänä on varmistaa ohjelman kytkentä yhteiskunnan eri intressipiireihin ja niiden toimintoihin. Foorumi luo edellytyksiä eri rahoittajien väliselle yhteistyölle ohjelman tavoitteiden mukaisten hankkeiden synnyttämiseksi. Lisäksi yhteistyöfoorumi antaa palautetta ClimBus-ohjelman toteutukseen sekä suosituksia ja kannanottoja strategisiin avauksiin ohjelmassa. Ohjelman käytännöntoteutuksesta vastaa ohjelmapäällikkö Jatta Jussila Technopolis Oyj:stä tukenaan Tekesissä asiantunteva ohjelmatiimi. Tekesissä ohjelman vastuuhenkilönä on vuoden 2006 alusta toiminut teknologia-asiantuntija Marjatta Aarniala. Sitä ennen, vuoden 2005 loppuun asti Tekesin vastuuhenkilönä toimi Teija Lahti-Nuuttila. Marjatta Aarniala vastaa myös fokusalueen Puhdas energiantuotanto ja polttoaineet sisällöstä ja seurannasta. Ohjelman viestinnän suunnittelusta ja toteutuksesta vastaa viestintäasiantuntija Kirsti Kärkkäinen Ideapoiju Oy:stä yhdessä Tekesin tiedottaja Soile Pohjanpalon kanssa. Ohjelmakoordinaation assistenttina toimii Maritta Seilo Technopolis Oyj:stä. 4

12 3 Teknologiaohjelman toiminta vuosina Hankesalkku ClimBus-ohjelmassa on kaudella rahoitettu kaikkiaan 25 tutkimushanketta, joiden yhteenlaskettu volyymi on noin 10,3 miljoonaa euroa ja Tekes-rahoitus noin 7 miljoonaa euroa. Vastaavana aikana on ohjelma rahoittanut yhteensä 38 yrityshanketta. Näiden kokonaisvolyymi on noin 18 miljoonaa euroa, josta Tekes-rahoituksen osuus on noin 8,2 miljoonaa euroa. Kuvassa 2 on esitetty tutkimusrahoituksen jakautuminen ohjelman painopisteille. Kuvassa 3 puolestaan on esitetty yrityshankkeiden jakauma hankelukumäärän perusteella. 30 % 10 % 30 % 10 % Puhdas energiantuotanto ja polttoaineet Kasvihuonekaasujen talteenotto ja muu kuin energiahyötykäyttö sekä muut KHK-kaasut Energiatehokkuusteknologiat Palveluliiketoiminta Tulevaisuuden teknologiat ja liiketoimintamahdollisuudet 20 % Kuva 2 Julkisen tutkimuksen rahoituksen jakautuminen ClimBus-ohjelman painopisteille 3 % 28 % 30 % 8 % Puhdas energiantuotanto ja polttoaineet Kasvihuonekaasujen talteenotto ja muu kuin energiahyötykäyttö sekä muut KHK-kaasut Energiatehokkuusteknologiat Palveluliiketoiminta Tulevaisuuden teknologiat ja liiketoimintamahdollisuudet 31 % Kuva 3 Yrityshankkeiden (lkm) kohdistuminen ClimBus-ohjelman painopisteille Tutkimushankkeiden puolella ovat korostuneet teemat Puhdas energiantuotanto ja polttoaineet sekä Tulevaisuuden teknologiat ja liiketoimintamahdollisuudet. Vuoden 2005 aikana kuitenkin myös Palvelut sektorilla lähti liikkeelle useampia tutkimushankkeita. Energiatehokkuusteknologioiden puolella on tutkimusaktiivisuus sen sijaan ollut toistaiseksi varsin vaatimatonta. Kaikissa tutkimusprojekteissa on mukana yrityksiä ja monissa myös useampia tutkimusryhmiä. Lisäksi noin 70 %:ssa hankkeista tehdään kansainvälistä yhteistyötä. 5

13 Yrityshankkeet jakautuvat varsin tasaisesti ohjelman temaattisille painopisteille, poikkeuksena tosin Tulevaisuuden teknologiat ja liiketoimintamahdollisuudet sektori, joka kuuluukin lähtökohtaisesti julkisen tutkimuksen piiriin. ClimBus-ohjelman hankkeisiin on vuosina osallistunut yhteensä 23 tutkimuslaitosta ja noin 130 yritystä. Tavoiteltavaa on, että ohjelmakauden loppua kohti eri toimijoiden yhteishankkeiden ja uusia liiketoimintakonsepteja sisältävien hankkeiden määrä kasvaa edelleen. Yhteishankkeilla tarkoitetaan yritysten yhteishankkeita ja tutkimushankkeita, joihin osallistuu laajasti eri tutkimuslaitoksia ja yrityksiä. Uusia liiketoimintakonsepteja sisältävät hankkeet voivat olla myös yksittäisten yritysten hankkeita. 3.2 Teknologiaohjelman toteutus Johtaminen ClimBus-ohjelman johtoryhmä kokoontui ensimmäisen kerran syksyllä Vuoden 2005 aikana johtoryhmä päivitti ohjelman strategian ja laati ohjelmalle toimintasuunnitelman. Ohjelman tavoiteasetannan tarkistamista varten ja ohjelman vaikutusten seuraamiseksi johtoryhmän käynnisti syksyllä 2005 selvityksen Suomen ilmastoteknologiaklusterin kilpailuetu. Selvityksen on toteuttanut konsortiona Gaia Group ja Finpro. Selvityksessä kartoitettiin suomalaisia ilmastoteknologiatoimialan toimijoita sekä ilmastoteknologian markkinoita maailmanlaajuisesti. Sidosryhmäyhteistyö ClimBus-ohjelman yhteistyöfoorumi aloitti toimintansa keväällä Foorumi on kokouksissaan käsitellyt ClimBus-ohjelman strategiaa, vuoden 2006 haun painopisteitä sekä kuullut ClimBus-ohjelman tutkimushankkeiden tuloksista. Tekesin ClimBus-teknologiaohjelma on myös ollut mukana vaikuttamassa teollisuuden energiansäästösopimuksen mahdolliseen jatkokauteen. Vuoden 2005 aikana on koolla ollut työryhmä, johon on kuulunut Tekesin ja ClimBus-ohjelman lisäksi edustajia kauppa- ja teollisuusministeriöstä, Elinkeinoelämän keskusliitosta, Motivasta, Finprosta sekä yrityksistä. Ryhmä on pohtinut mahdollisuuksia saada uusien innovaatioiden kehittäminen nykyistä vahvemmin mukaan sopimustoimintaan. Tavoitteena on ollut sellaisen toimintaympäristön luominen, joka edesauttaa samanaikaisesti energiankäyttäjiä tehostamaan energiankäyttöään ja laite- ja järjestelmätoimittajia sekä palveluntuottajia kehittämään kaupallisia tuotteita. Ryhmä järjesti Tekesissä aiheeseen pureutuvan työpajan. Kansainvälinen yhteistyö ClimBus-ohjelman kansainvälisyys ilmenee sekä ohjelmatason että projektitason toimenpiteinä. Ohjelmatason toimenpiteet ovat pitkälti verkostojen ja puitteiden luomista sekä tiedonvaihdon tehostamista. Hanketason kansainvälisyyttä pyritään nostamaan lisäämällä tutkijavaihtoa ja käynnistämään yhteisprojekteja hyödyntämällä jo olemassa olevia puitesopimuksia ja verkostoja. Näitä verkostoja ovat muun muassa Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) tutkimussopimukset, U.S. Dept. of Energy:n kanssa solmittu yhteistyösopimus, MIT-sopimus ja Pohjoismainen energiatutkimusohjelma (NEFP). Lisäksi ClimBus-ohjelma osallistuu ERA-NET Bioenergy toimintaan EU:ssa. Kansainvälistymistoimenpiteiden tärkein tavoite on yritysten liiketoiminnan kasvattaminen. Tärkein kohdemarkkina on Eurooppa. Tämän vuoksi ohjelman vetämänä pyritään luomaan kansallisesti kiinnostavien teemojen ympärille suomalaisten tahojen koordinoimia EU-hankkeita ja lisäämään suomalaisten yritysten osallistumista muiden maiden vetämiin EU-hankkeisiin. Ohjelman ensimmäisen vuoden aikana painotettiinkin Eurooppa-tason toimenpiteitä ja muun muassa kartoitettiin yritysten mahdollisuuksia yhteistoteutushankkeisiin (JI) Itä-Euroopassa käynnistämällä selvityshanke Finpron kanssa. Hankkeen raportti on saatavilla ClimBus-ohjelman www-sivuilla ( 6

14 Talvella ClimBus-ohjelman vastuuhenkilöt vierailivat Japanissa energiaa säästävien teknologioiden kehitystilanteen kartoittamiseksi. Vierailun johtopäätöksistä kertova matkaraportti on saatavilla ClimBus-ohjelman www-sivuilla ( Lisäksi ohjelma järjesti kesällä 2005 japanilaisten kanssa Suomessa työpajan, jonka tavoitteena oli tunnistaa t&k-yhteistyömahdollisuuksia suomalaisten ja japanilaisten yritysten välillä. Tekes tekee Japanissa aktiivista yhteistyötä vastaavan japanilaisorganisaation NEDOn kanssa. Lisäksi vuoden 2005 aikana valmisteltiin yhteistyössä Finpron kanssa Kiinan energiatehokkuusmarkkinoita kartoittava selvityshanke. Hankkeen tulokset valmistuvat syksyllä ClimBusohjelmassa tullaan jatkossa myös järjestämään halukkaille yrityksille tutustumiskäyntejä kiinnostaviin kohteisiin. Vuoden 2005 aikana on valmisteltu yritysdelegaation vierailua Maailmanpankkiin ja Latinalaisen Amerikan kehityspankkiin. Vierailu toteutetaan syksyllä 2006 ja sen teemat ovat puhdas energiantuotanto ja energiatehokkuus. 3.3 Viestintä ja aktivointi ClimBus-ohjelman viestinnässä on keskitytty ohjelman tunnettuuden parantamiseen ja aktivoimaan yrityksiä ja tutkijoita osallistumaan ohjelmaan. Ilmastonmuutoksen hillitseminen ja siihen liittyvien teknologioiden kehittäminen sekä uuden liiketoiminnan käynnistäminen, erityisesti palveluliiketoiminnan kytkeminen mukaan ohjelmaan on myös viestinnässä ollut tärkeää. Tärkeimpiä viestinnän keinoja ovat olleet ohjelman omien tilaisuuksien ja tapahtumien järjestäminen ajankohtaisista aiheista, viestintämateriaalien tuottaminen ja aktiivinen lehdistötiedottaminen. Erityisesti talous- ja ammattilehtien toimittajia on aktivoitu ilmastonmuutosaiheen käsittelyyn ja tuomaan esiin myös yritysten rooli ja alan liiketoimintamahdollisuus näkökulma. ClimBus-ohjelmasta kirjoitettiinkin vuoden aikana 26 lehtiartikkelissa. Suosittuja ovat olleet myös ajankohtaiset teemaseminaarit. ClimBus-ohjelma on vuosien 2004 ja 2005 aikana järjestänyt yhteensä 10 seminaaria ja työpajaa (Liite 2). Esimerkiksi liikenteen biopolttoaineisiin ja Kioton mekanismeihin liittyvät aiheet kiinnostivat yleisöä laajasti. Tuomalla esiin hankkeita, joissa toteutuvat parhaiten ClimBus-ohjelman tavoitteet, kansainvälisyys, toimijoiden yhteistyö ja liiketoimintanäkökulma, on haluttu luoda esimerkkejä ja malleja myös tuleville hankkeille. 4 Viitteet Jaakko Pöyry Consulting, Ilmastoaiheisen teknologiaohjelman taustaselvitys (sopimus 10340/25/03), Selvitys Tekesille,

15 1 Puhdas energiantuotanto ja polttoaineet Biopolttonesteitä jätteistä ja biomassasta II Kohti demonstrointia Yrjö Solantausta, projektin vastuullinen johtaja Anja Oasmaa, projektipäällikkö Vesa Arpiainen ja Paterson McKeough, tutkijat VTT Valtion teknillinen tutkimuskeskus PL 1000, VTT (Biologinkuja 5, Espoo) puh (Solantausta) Project title in English: Liquid biofuels from biomass and waste II towards demonstration Abstract The aim of this research project is to continue the development of the business concepts which were compiled in cooperation with the participating companies in The concepts are: Liquid biofuel production from REF and its use in industrial ovens Liquid biofuel production as integrated with CHP plant. The use of the liquid product in heavy fuel oil boilers. Liquid biofuel production as integrated with pulp mill. The use of the liquid product in the lime kiln and/or export of the liquid. Projektin kuvaus Projektin kesto Projektin rahoitus , josta Tekesin osuus Hankkeeseen osallistuvat tutkimuslaitokset Osallistuvat yritykset Kansainväliset yhteistyökumppanit VTT Lassila & Tikanoja, Jyväskylän Energia, UPM Kymmene, Carbona CANMET, Kanada Projektin tavoitteena on jatkaa niiden liiketoimintakonseptien kehitystä, joita yhdessä osallistuvien yritysten kanssa aloitettiin 2005: Polttonesteen valmistus REF:sta ja sen käyttö teollisuusuuneissa Biopolttonesteen valmistus integroituna CHP-laitokseen ja sen käyttö öljykattiloissa Biopolttonesteen valmistus integroituna sellutehtaaseen, käyttö meesauunissa ja/tai tuotteen kaukokuljetus 9

16 Työssä tuotetaan tietoa, jota osallistuvat yritykset voivat käyttää päätöksentekonsa tukena, kun ne harkitsevat bioöljyn tuotantoa ja käyttöä. Tieto on myös laajemmin hyödynnettävissä yrityksissä, joilla on käytössään leijukerroskattila ja joilla on mahdollisuus tuottaa biopolttonestettä polttoöljyn korvaamiseen tai bioenergiakaupan välineeksi. Samoin tietoa voivat käyttää yritykset, jotka ovat kiinnostuneita nostamaan bioperäisten jätteidensä jalostusarvoa, tai jotka osallistuvat tulevien laitosten suunnitteluun ja rakentamiseen. 1 Tausta Edellisessä projektissa vuoden 2005 alussa otettiin tavoitteeksi keskittyä suunnittelemaan, millä edellytyksillä saadaan aikaan kannattava integroitua pyrolyysiä (ITP) soveltava liiketoimintakonsepti ja määrittää konseptin markkinat. Voidaan arvioida, että bioöljyn valmistustekniikan markkinat voisivat vuoteen 2010 mennessä olla 5 yksikköä (1 demonstraatio, 2 metsäteollisuudessa, 2 kaukolämpölaitoksissa Eurooppa ja Pohjois- Amerikka) ja vuoteen 2015 mennessä 20 yksikköä. Kun yksikköinvestoinniksi arvioidaan 7 12 M, olisi laitetoimituksien arvioitu liikevaihto M. Vastaava 2010 tuotannon arvo on yhteensä noin 10 M /a. Bioöljyn valmistustekniikoita kehitetään Kanadassa, USA:ssa ja Euroopassa. Näistä vaihtoehdoista tällä hetkellä teollisella demonstraatioasteella ovat Dynamotiven kaasuturbiinivoimala Ontariossa, Kanadassa 1 (tuotteena sähkö, lämpö ja aktiivihiili), EU:n RENEW IP-projektin FZK:n pyrolyysiöljyn kaasutushanke Saksassa sekä BTG:n Malesian pyrolyysilaitos. 2 Tavoitteet Tavoitteena on kehittää patentoitua ITP-tekniikkaa niin, että vuoden 2006 kuluessa kahden liiketoimintakonseptin demonstrointia voidaan esittää. Kolmannessa tapauksessa identifioidaan demonstrointiin tarvittava kehityspolku. Vuoden 2006 kuluessa työssä kehitetään seuraavia liiketoimintakonsepteja: Polttonesteen valmistus REF:sta ja sen käyttö teollisuusuuneissa ITP kaukolämpö - 25 MW th REF Biopolttoneste integroituna CHP-laitokseen ja sen käyttö öljykattiloissa ITP CHP kattila - 20 MW th metsätähde ja maatalouden sivutuotteet Biopolttoneste integroituna sellutehtaaseen, käyttö meesauunissa tai tuotteen kaukokuljetus ITP-konseptin kytkentä moderniin sellutehtaaseen

17 3 Toteutus Työ on jaettu kahteen osatehtävään: 4 Tulokset 1. Kokeellinen työ 2. Liiketoiminnan kehitys ja kansainvälinen yhteistyö Projektin koetoiminta on vasta alkanut ja tulokset raportoidaan laajemmin myöhemmin. Laboratoriolaitteessa (syöttökapasiteetti noin 1.5 kg/h) on pyrolysoitu maatalouden sivutuotteita. Kuvassa 1 on esitetty orgaanisen nesteen saanto kolmesta raaka-aineesta. Orgaaninen nestesaanto, p-% Raaka-aineen tuhka, p-% Kuva 1 Orgaanisen nesteen saanto PDU-laitteistossa (syöttökapasiteetti noin 25 kg/h) pyrolysoitiin heinää (Kuva 2). Koeajossa tuotettiin noin 280 kg bioöljyä. Bioöljyn ja muun koedatan analysointi on meneillään. 11

18 800 Reactor and combustor temperatures PDU run 14/ T/C : : : : : : :00 Kuva 2 Heinän pyrolyysikokeiden tuloksia Projektissa on osallistuttu yhteen EU:n ThermalNet-projektin ( kokoukseen. VTT koordinoi Characterisation and Analysis työryhmää, jossa keskitytään pyrolyysiöljyn laatuspesifikaatioiden määrittämiseen. 5 Tulosten hyödyntäminen Projektissa syntyvää osaamista käytetään identifioitujen liiketoimintakonseptien demonstroinnin valmistelussa ja uusien kaupallisten mahdollisuuksien arvioinnissa. Työssä luodaan tietoa uusien biomassojen pyrolyysistä (saannot, tuotteiden ja seosten polttoaineominaisuudet, järjestelmän optimointi). Osallistuvat yritykset voivat käyttää tätä tietoa päätöksentekonsa tukena, kun ne harkitsevat bioöljyn tuotantoa ja käyttöä. Tieto on laajemmin hyödynnettävissä yrityksissä, joilla on käytössään leijukerroskattila ja joilla on mahdollisuus tuottaa biopolttonestettä polttoöljyn korvaamiseen tai bioenergiakaupan välineeksi. Samoin tietoa voivat käyttää yritykset, jotka ovat kiinnostuneita nostamaan bioperäisten jätteidensä jalostusarvoa, tai jotka osallistuvat tulevien laitosten suunnitteluun ja rakentamiseen. 6 Julkaisut ja raportit ThermalNet-projektin kokousmuistio (Lille, Ranska) ja esitelmät ThermalNet Newsletter issue 01, Feb

19 Synteesikaasun ja ultra-puhtaan polttokaasun valmistustekniikan kehitys (osa 2/3) Esa Kurkela, projektin vastuullinen johtaja VTT Valtion teknillinen tutkimuskeskus PL 1000, VTT (Biologinkuja 5, Espoo) Puh Project title in English: Production of synthesis gas and ultra clean gas Abstract New innovative biomass gasification and gas cleaning technologies are developed for the production of synthesis gas and ultra clean fuel gas. The experimental work is focused on fluidised-bed gasification, followed by catalytic reforming and optimised gas conditioning processes. The main aim of the project is to develop processes which can be applied in producing liquid biofuels from biomass and waste fuels. The project is planned to be realised in and the aim is to move from smallscale experiments and process evaluation work to Process Development scale in In addition to experimental R&D work, system studies are carried out in order to define optimal process concepts for producing liquid biofuels in Finnish and Central European conditions. Especially, the integration of syngas technologies to the pulp and paper industries and combined power and heat production are studied. International co-operation with European projects will also be planned. Projektin kuvaus Projektin kesto Projektin rahoitus , josta Tekesin osuus Hankkeeseen osallistuvat tutkimuslaitokset Osallistuvat yritykset VTT, Espoo Teknillinen korkeakoulu, Espoo Andritz Oy, Foster Wheeler Energia Oy, Neste Oil Oyj, Vapo Oy Projektissa kehitetään kiinteiden polttoaineiden kaasutustekniikkaa ja kaasun puhdistusta tulevaisuuden voimalaitosprosesseja ja biopolttonesteiden tai vedyn valmistusta varten. Tavoitteena on edetä laboratoriomitan koetoiminnasta PDU-kokoluokkaan ja saavuttaa synteesikäyttöön riittävä tuotekaasun laatu vuoden 2006 aikana. Lisäksi projektissa luodaan pohjaa pilotointi- ja demonstraatiohankkeille yhdessä projektiin osallistuvien yritysten ja ulkomaisten yhteistyötahojen kanssa. Soveltuvuustarkastelujen avulla haetaan toteutuskelpoisia kokonaisratkaisuja biopolttoaineiden käytön tehostamiseksi sekä tehdään pohjaa 2010-luvun vientituotteiden kehittämiselle. Niin ikään seurataan ja arvioidaan muualla maailmassa tapahtuvaa kaasutus- ja vetyteknologian kehitystä. Hankkeen kautta koordinoidaan myös osallistuminen IEA:n biomassan kaasutustyöryhmiin. Lisäksi valmistellaan ja toteutetaan yhteistyöhankkeita Euroopassa ja USA:ssa. 13

20 1 Tausta Euroopan Yhteisössä on hyväksytty vuonna 2003 direktiivi, jonka mukaan EU:n jäsenmaissa tulisi tuottaa merkittävä osa tieliikenteen polttoaineista uusiutuvista biopolttoaineista. Tavoitteena on saavuttaa biopolttoaineilla 2 energiaekvivalentti-%:n osuus tieliikenteen polttoaineista vuonna 2005, joka kasvaisi 5,75 %:n osuudeksi vuoteen 2010 mennessä. Direktiivi on osa EU:n tavoitteena olevaa uusiutuvien energialähteiden käytön lisäämistä ja CO 2 -päästöjen vähentämistä. Vuoden 2005 tavoitearvoihin voidaan päästä olemassa olevalla teknologialla peltopohjaisilla raaka-aineilla. Vuodelle 2010 esitetyt tavoitteet edellyttävät puun ja muiden biomassojen käyttöä. Sekä EU:lla että USA:lla on vielä huomattavasti kunnianhimoisemmat pidemmän aikajänteen ( ) tavoitteet, minkä voidaan arvioida synnyttävän lähivuosikymmeninä merkittävän uuden markkinan biomassan kaasutustekniikoille. Markkina toteutunee ensin demonstraatiohankkeina ( ) ja sen jälkeen varsinaisina kaupallisina toimituksina. Muina projektin merkittävinä taustatekijöinä ovat erityisesti USA:ssa tapahtuva voimakas panostus hiilidioksidin erotuksella varustettujen kivihiiliteknologioiden kehittämiseen sekä vetyteknologioihin kohdistettu kasvava T&K-panostus USA:ssa, Japanissa ja Euroopassa. Kuva 1 havainnollistaa projektin kytkeytymistä laajempiin kehitystrendeihin ja pitkän ja keskipitkän tähtäimen markkinanäkymiin. Sustainable Waste Management New Clean Coal Technologies Need for Green Electricity & High-Efficiency Power Development of Fuel-Flexible gasifiers Development of Advanced gas cleaning Successful pilot and demonstration projects High-Tech Biomass/Waste Gasification Technologies Liquid biofuel targets 2010/2020 Hydrogen and Fuel Cell programs Kuva 1 UCG-projektin taustalla olevat laajemmat visiot ja kehitystrendit Kuvassa 2 esitetään projektissa hahmoteltu suomalainen synteesikaasutustekniikan etenemispolku. UCG-projektin päätehtävänä on luoda teknistä ja tieteellistä pohjaa myöhemmille teollisille jatkokehitys- ja demonstrointihankkeille. Projektin pääkohteena on biopolttonestesovellus, mutta samalla projektissa kehitettävät uudet menetelmät palvelevat myös muita kaasutustekniikan pitkän tähtäimen sovellutuksia, joissa edellytetään hyvälaatuista ja tehokkaasti puhdistettua tuotekaasua. 14

21 Monituotepuunjalostuslaitokset paperi, puutuotteet, puudiesel - dieseltuotanto: tn/tehdas - sivutuotteena prosessihöyryä ja polttokaasua tehtaan omaan tarpeeseen Oulun turveammoniakkilaitos Ensimmäinen tuotantolaitos MW:n polttoaineteho tn/a dieseliä - käynnistyminen Kaasutuksen voimalaitossovellukset (Lahti, Corenso, Värnamo, Kokemäki) Teollinen demolaitos: MW - energiakäyttö - käynnistyminen 2009 Uudet sovellukset -vihreämaakaasu, vety - vihreät kemikaalit ym Synteesikaasutuksen T&K 1980-luvulla (Saksa, USA ym.) Kaasunpuhdistuksen kehitys VTT:n synteesikaasutuksen 500 kw:n Pilot Otaniemessä Jatkotutkimus: - jatkokehitys - jätteiden kaasutus - vedyn/ch4:n valmistus Kuva 2 Suomalaisen synteesikaasuteknologian kehityspolku 2 Tavoitteet UCG-projekti kohdistuu suomalaisen kaasutusteknologian pitkän aikajänteen sovelluksia varten tehtävään T&K-työhön. Projektin yleisinä tavoitteina on: Kehittää biomassan ja kierrätyspolttoaineiden kaasutustekniikkaa ja kaasun puhdistusta biopolttonesteiden valmistusta sekä tulevaisuuden korkean hyötysuhteen voimalaitosprosesseja ja vetyteknologiaa varten. Edetä pienen mitan koetoiminnasta ja eri kaasutusvaihtoehtojen ja uusien ideoiden arviointivaiheesta PDU-kokoluokkaan (500 kw) ja saavuttaa synteesikaasukäyttöön riittävä tuotekaasun laatu vuosien aikana. Arvioida eri biopolttonestetuotannon prosessikonsepteja ja löytää Suomen olosuhteisiin ja suomalaiselle kaasutusteknologialle parhaiten soveltuvia prosessikytkentöjä metsäteollisuudessa, yhdyskuntien CHP:n yhteydessä tai uudistuvilla ultrapuhtaisiin polttoaineisiin keskittyvillä jalostamoilla. Seurata USA:ssa tapahtuvaa uusien hiiliteknologioiden ja vetytalouteen tähtäävien prosessien kehitystä ja hyödyntää uutta tietoa omassa prosessinkehityksessä. Valmistella em. aiheisiin liittyviä kehitys-, pilotointi- ja demonstraatiohankkeita yhdessä projektiin osallistuvien yritysten ja eurooppalaisten ja amerikkalaisten yhteistyötahojen kanssa. Toteuttaa merkittävä suomalainen panostus uusien tulevaisuuden energiatekniikoiden kehitykseen ja samalla luoda pohjaa 2010-luvun suomalaisille bioenergia-alan ja ympäristöteknologian huippuvientituotteille. Toimia merkittävänä kanavana suomalaisen kaasutusteknologian uusien tulosten julkaisemisessa sekä kotimaisessa ja kansainvälisessä tiedonvaihdossa (mm. IEA-yhteistyö). 15

22 3 Toteutus ja tulokset Projektin työt toteutettiin neljässä osatehtävässä: Prosessiarviot ja soveltuvuustarkastelut Kaasutustutkimus Tuotekaasun reformointi ja shift-konversio Ulkomaisen kehityksen seuranta ja arviointi Kyseessä olevan hankkeen toisen vuoden työt saatiin päätökseen maaliskuussa Toisen toimintakauden aikana projekti eteni pääosin alkuperäisen aikataulun ja tutkimussuunnitelman mukaisesti ja asetetut tekniset ja tutkimukselliset tavoitteet saavutettiin. Projektin aikana toteutui hyvä yhteistyö sekä teknillisen korkeakoulun (TKK) että osallistuvien yritystahojen kanssa. 3.1 Prosessiarviot ja soveltuvuustarkastelut Vuonna 2005 osatehtävässä edettiin seuraavasti: Laadittiin simulointimalli metanoli- ja FT-laitoksille. Myöhemmässä vaiheessa ohjelmaa päivitettiin erityisesti FT-prosessin suorituskyvyn osalta. Tarkennettiin aiempia kustannustietoja sekä arvioitiin eri prosessien ja toimintaparametrien vaikutuksia. Suoritettiin UCG-konseptin vertailua saksalaiseen Chorenin prosessiin. Hahmoteltiin alustavasti etenemispolkuja, mm. meesauunisovelluksen kautta tapahtuva eteneminen. Kuva 3 havainnollistaa tehtyjä tarkasteluja ja prosessiketjun jaottelua. Eri osaprosessien hyötysuhteet ja syntyvien tuotteiden energiavirrat arvioitiin ja prosessimallin avulla laskettiin koko tuotantovaihtoehdon energiahyötysuhteet ja tuotantokustannukset. Kuvassa 4 on esitetty arvioituja tuotantokustannuksia sellu- ja paperitehtaaseen integroidulle polttoainetuotannolle. 16

23 General Layout of Processes for Biosyngas Production and Conversion Gasification: heat source? pressure? Biomass Gasification & Reforming HP Steam Gas Cleaning Conditioning: CO 2 removal? clean or dirty CO-shift? Gas Conditioning Cleaning: wet or CC, FCCC Applications dry? commercial or novel? 1 30 bar 1 30 bar 30 bar Possible synthesis loop Synthesis/ Separation MP/LP Steam FT, SNG, H 2 : bar CH 3 OH, DME: 100 bar Upgrading Off-gas Main Product Product spectrum? 850 C C (final) (IGCC: 500 C) C (initial) FT, CH 3 OH, DME, SNG, H 2 /trad: C H 2 /PSA: 40 C Abbreviations: CC Combined-Cycle energy production FCCC Fuel-Cell Combined-Cycle energy production FT Fischer-Tropsch liquid fuels SNG Synthetic Natural Gas (CH 4 ) CH 3 OH Methanol DME Di-Methyl Ether H 2 /trad Traditional process for H 2 production from syngas H 2 /PSA H 2 production based on separation by Pressure Swing Absorption Kuva 3 Tarkastellut sovellukset, prosessiketjujen pääosat sekä tarkastelun kohteina olleita kysymyksiä Current refinerygate price for gasoline, diesel (excl. distribution and taxes) Production Costs, EUR/GJ Feed 0 EUR/MWh Feed 5 EUR/MWh Feed 10 EUR/MWh Feed 15 EUR/MWh Feed 20 EUR/MWh FT FT/R CH3OH SNG H2/trad H2/PSA Kuva 4 Polttoaineen hinnan vaikutus lopputuotteiden tuotantokustannuksiin. Sivutuotteena saatava energia integroidaan paperi- ja sellutehtaaseen. Kaasunpuhdistusprosesseista tarkasteltiin lähemmin sekä erilaisia märkäpesuun perustuvia prosesseja että kuivapuhdistusvaihtoehtoa. Prosessitarkastelujen yhteydessä arvioitiin myös eri sovellusten asettamia vaatimuksia tuotekaasun laadulle ja verrattiin vaihtoehtoisia kaasutusmenetelmiä eri sovelluksissa. Osaprojektin tulokset julkaistiin Pariisin Bioenergiakonferenssissa pidetyn esitelmän muodossa lokakuussa 2005 (McKeugh & Kurkela 2005). 17

24 Osatehtävän tärkeimmät johtopäätökset ovat seuraavat: Kaikissa tarkastelun kohteena olevissa sovelluksissa (FT, metanoli, synteettinen maakaasu, vety) tarvittava synteesikaasu voidaan valmistaa sekä suoralla happikaasutuksella että epäsuoralla lämmöntuonnilla varustetulla höyrykaasutuksella. Myös ilmakaasutus tulee kysymykseen erityisesti eräissä FT-prosessisovelluksissa. Suomen olosuhteissa MW:n kaasutuslaitos näyttäisi olevan riittävä suuri teknisesti ja taloudellisesti toteutuskelpoisen polttonestetuotannon kannalta. Biomassan konversiolaitteistojen ja raakakaasun puhdistus- ja käsittelylaitteistojen osuus polttonestelaitoksen kokonaisinvestoinnista näyttäisi olevan jopa 70 %. Eri synteesien vaatimukset tuotekaasun laadulle eivät poikkea niin olennaisesti toisistaan, että koko kaasutusprosessi pitäisi valita kutakin sovellusta varten erikseen. Synteesisovelluksissa on vaikeaa perustella tehokkaiden märkäpuhdistusprosessien korvaamista kokonaan kuivapuhdistustekniikoilla. Erilliseen hajautettuun biomassan pyrolyysiin ja pyrolyysiöljyn keskitettyyn happikaasutukseen (pölykaasuttimessa) perustuvalla prosessilla ei Suomen olosuhteissa näyttäisi olevan saavutettavissa selviä etuja suoraan kiinteän biomassan kaasutuslaitokseen verrattuna. 3.2 Kaasutustutkimus Kaasutusosatehtävän tavoitteena oli luoda perusteet kehittää uusi synteesikaasun valmistusprosessi, joka soveltuisi mahdollisimman laajalle polttoainepohjalle. Tähän perustavoitteeseen projektin kohteena olevassa kokoluokassa ( MW), voidaan päästä suhteellisen matalassa lämpötilassa toteutetun paineistetun leijukerroskaasutuksen ja katalyyttisen reformoinnin yhdistelmällä. Kaasutusosatehtävässä suoritettiin raportointikaudella seuraavat tehtävät: Perehdyttiin biomassan happi- ja höyrykaasutuksesta julkaistuun aineistoon sekä koottiin ja arvioitiin VTT:n aiempaa tulosaineistoa (mm. HTW-kaasutusprosessista). Laadittiin Aspen-pohjainen simulointimalli leijukerroskaasuttimelle (ilma, happi ja höyrykaasutus). Toteutettiin vesihöyry- ja höyry/happikaasutuksen koesarjat pienellä penkkikokoluokan koelaitteella käyttäen polttoaineena puuta, olkea ja turvetta. Arvioitiin suoraan happikaasutukseen, epäsuoraan vesihöyrykaasutukseen sekä näiden välimuotoprosessiin perustuvan kaasutusprosessin suorituskykyä sekä eri painetasoilla toimivien teollisen kokoluokan kaasuttimien toiminnalliset mitat. Valittiin projektin T&K-toiminnan pääkohteeksi kiertopetikaasutukseen perustuva happi/höyrykaasutus. Suunniteltiin ja rakennettiin noin 500 kw:n PDU-prosessinkehityslaitteisto. UCG-PDU-kaasutuskoelaitteistosta tehtiin sekä ilmakaasutukseen että happihöyrykaasutukseen soveltuva. Laitteiston kaaviokuva on esitetty kuvassa 5. 18