Energiaosaamista Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulussa Ylivieskassa

Transkriptio

1 Energiaosaamista Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulussa Ylivieskassa FL Kari Pieniniemi Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu, Centria tutkimus ja kehitys Ylivieska

2 Esityksen sisältö Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu (KPAMK) Ylivieskassa Energiatekniikan tulevaisuuden haasteita Miten KPAMK:n Ylivieksan sähkövoima- ja energiatekniikan koulutus- ja tutkimustoiminta vastaa tulevaisuuden haateisiin

3 Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu (KPAMK)

4 KPAMK toimii kolmella paikkakunnalla

5 KPAMK YLIVIESKA Laajin KPAMK yksikkö 5 koulutusalaa (Tekniikka, Sosiaaliala, Humanistinen ala, Liiketalous ja Matkailu) Opiskelijoiden määrä 1300 Henkilökuntaa 130 Koulutusta Ylivieskassa ja Raudaskylässä

6 KPAMK YLIVIESKA KPAMK:n YLIVIESKAN YKSIKÖSSÄ KOULUTUSTA JA TUTKIMUSTA ON SEURAAVILLA ALOILLA: Kone ja tuotantotekniikka Mediatekniikka SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA Puutekniikka Tuotantotalous Matkailu Sosiaaliala Humanistinen ala

7 CENTRIA T&K YLIVIESKASSA KPAMK:n tutkimus ja kehitystoiminta on keskitetty CENTRIA T&K CENTRIA työllistää asiantuntijaa erilaisissa tutkimus- ja kehitystehtävissä CENTRIAN TUTKIMUSLABORATORIOT YLIVIESKASSA RFMedia MobiMedia, Digital Media, Test System Development, RF & Microwave Technology CENTRIA Test EMC, ESD, Reliability testing, Fault Analysis, CENTRIA Wood Products 5-axis machining center CENTRIA Production Technology

8 ENERGIATEKNIIKAN TULEVAISUUDEN HAASTEITA

9 ENERGIATEKNIIKAN TULEVAISUUDEN HAASTEITA* Renewables Bioenergy OIL; 35% GAS; 21% 77 % 50 EJ 87 % 43 EJ Renewable s; 13 % COAL; 25% Nuclear; 6% Other renewables Bioenergy 15% 8% Hydropower World Primary Energy mixture 100 % = 500 EJ (eksajoule = J) 9% 4% Municipal & Industrial Waste Agricultural Crops & By-products Wood Biomass * Source: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France, Opening Session Conference General Chairman Prof. Josef Spitzer

10 ENERGIATEKNIIKAN TULEVAISUUDEN HAASTEITA* TUTKIMUKSELLE Energian yksikköhinnan alentaminen Kestävä energian tuotanto, CO 2 päästöt ja suljettu hiilen kierto 2/3 Uusiutuvan energian 20 % tavoiteesta joudutaan kattamaan bioenergialla PÄÄTTÄJILLE Uusiutuvan ja fossiilisen energian hintaero vaatii poliittisia päätöksiä KULUTTAJILLE Uusiutuvan energian korkeampaa hintaa ei voida täysin kompensoida tukipolitiikalla * Source: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France, Opening Session Conference General Chairman Prof. Josef Spitzer

11 BIOREFINERY BIOFUELS AND CHEMICALS FROM BIOMASS TEOLLISUUDEN VASTAUS TULEVAISUUDEN HAASTEISIIN * Source: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France, Hans Sohlström Excutive Vice President of UPM BIOENERGY AND BIOFUELS an opportunity for the forest industry

12 MITEN KPAMK:N YLIVIESKAN ENERGIATEKNIIKAN KOULUTUS VASTAA TULEVAISUUDEN HAASTEISIIN

13 SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA Kurssitarjonta energiatekniikassa: o Biokaasutekniikka o Energiatalous o Energiatekniikan harjoitustyöt o Energiatekniikan perusteet o Höyrytekniikka o Lämmönsiirtotekniikka o Lämpöpumput ja aurinkoenergia o Polttotekniikka o Teknillinen termodynamiikka o Vesi- ja tuulivoimalaitokset o Virtaustekniikan perusteet o Voimalaitostekniikka o Ympäristötekniikka

14 SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA Energiatekniikan tutkimus Tutkimuksemme painottuu pienimuotoiseen, hajautettuun energiatuotantoon ja biopolttoainekäyttöisten CHP - yksiköiden kehittämiseen sekä biomassan kaasutusteknologian kehittämiseen ja tuotekaasun analysointiin Koulutusohjelmamme sisältää sähkövoima- ja energiatekniikan suuntaumat, joten CHP-käytöstä löytyvät molempien suuntaumien osaamisalueet: o kaasutustekniikat o polttomoottori-generaattoritekniikka o ohjaus ja automatiikka

15 ENERGIATEKNIIKKA ESIMERKKI. Biokaasun hyödyntäminen CHP - tuotannossa Haapajärven biokaasureaktori ja Junttilan tilan biokaasureaktorit mahdollistavat tutkimusyhteistyön CENTRIA:n ja HAI:n välillä Junttilan tilalla on kaksi biokaasureaktoria pysty- ja vaakamallinen, vaakamallisen reaktorin on suunnitellut ja valmistanut Haapavedellä toimiva Metaenergia Oy

16 ENERGIATEKNIIKKA ESIMERKKI. Biokaasun hyödyntäminen CHP - tuotannossa Junttilan tilalle Nivalaan on varusteltu opinnäytetyönä biokaasua hyödyntävä 15 kw:n aggregaatti Tilalla tuotettu biokaasu hyödynnetään polttomoottorissa, joka tuottaa sekä lämpöä että sähköä tilan omaan käyttöön

17 ENERGIATEKNIIKKA ESIMERKKI. Biokaasun paineistaminen Olemme kehittäneet biokaasun paineistusyksikön, jolla on mahdollista paineistaa biokaasu 200 barin paineeseen. Biokaasun paineistaminen mahdollistaa sen käytön liikennepolttoaineena

18 ESIMERKKI. Puukaasuauto ENERGIATEKNIIKKA Omistaja Eero Kangasoja Ajettu km, Suurin nopeus 120 km/h, Polttoaineen kulutus 1 litra haketta / km, Hakevarasto 200 L = 200 km Energiatekniikka avusti uuden kaasutusteknologian patentoimisessa (GASEK Oy) Hakkeen kaasutukseen perustuva GASEK Oy:n CHP laitos tuottaa sähköä ja lämpöä talvella C pakkasella

19 ENERGIATEKNIIKKA Small-Scale Biomass Gasification Lähde: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon XYLOWATT Gasifier (

20 ENERGIATEKNIIKKA Small-Scale Biomass Gasification Pienimittakaavaisen CHPtuotannon markkinat 1. Biomassan kaasutukseen perustuva CHP - laitos Pienimittakaavaisen CHP tuotannon markkinat kasvavat Euroopassa ja OECD maissa 2. Hajautettu energiantuotanto Haja-asutusalueet, joiden energiatuotanto perustuu pääosin fossiilisiin polttoaineisiin kärsivät fossiilisten polttoaineiden hinnan nopeasta noususta 3. Hiilineutraalia kaasua teollisuudelle Energiaintensiivisen teollisuuden (metalli, sementti, jne.) tavoitteena on alentaa CO 2 päästöjä ja energiakustannuksia mm. monipuolistamalla ja hajauttamalla energiakulutustaan Lähde: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France, XYLOWATT Gasifier (

21 HIGHBIO 2 tutkimushankkeen tarkoituksena on tutkia erityisesti metsäbiomassojen hyödyntämismahdollisuuksia energiantuotannossa sekä liikennepolttoaineiden ja erilaisten kemikaalien valmistuksessa. HighBio2 hankkeen tarkoituksena on edistää ympäristöystävällisen ja tehokkaan tekniikan kehittämistä bioenergian tuotantoa varten, edistää biopohjaisten polttoaineiden ja kemikaaliteollisuuden raaka-aineiden kehittämistä, tukea tutkimus- ja kehittämistyöllä pienimuotoista lämmön- ja sähköntuotantoa paikallistasolla.

22 Tutkimushankkeen HIGHBIO2 Biomass to Energy and Chemicals vastuullisena johtajana toimii professori Ulla Lassi Kokkolan yliopistokeskuksesta HIGHBIO 2 hankkeessa mukana olevat korkeakoulut Kokkolan yliopistokeskus CHYDENIUS Jyväskylän yliopisto Oulun yliopisto Luleå Tekniska Universitet, Energiteknik Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu CENTRIA tutkimus ja kehitys Energiatekniikan laboratorio

23 Energiatekniikan laboratorion CHP - laitos Tutkimushankkeessa hyödynnetään Energiatekniikan tutkimuslaboratorion pilotmittakaavaista CHP kaasutuslaitosta Kuvassa KPAMK:n CENTRIA T&K:n myötävirtakaasutuslaitos ja 8 sylinterinen 5,4 L kaasumoottori

24 Energiatekniikan laboratorion CHP - laitos Pilot myötävirtakaasutuslaitoksen lämpöteho on 50 kw th ja sähköteho 20 kw e 1. Wood chip storage 2. Wood chip screw conveyor 3. Gasifier 4. Raw gas pipe 5. Scrubbers 6. Water tank 7. Ash barrel 8. Engine 8.4 liter 9. Generator 50 kw 10. Start up pipe 11. Exhaust pipe 12. Heat exchanger for exhaust gas 13. Cooler 14. Heat exchanger

25 Energiatekniikan laboratorion tehtävät HIGHBIO 2 tutkimushankkeessa CENTRIA T&K:n tutkimustyö HIGHBIO 2 hankkeessa keskittyy Sievin koelaitoksen kaasutusprosessin hallittavuuden parantamiseen ja tuotekaasun online analytiikkaan. Tutkimustyötä tehdään sekä CENTRIA T&K Sievin koelaboratoriossa että Reisjärvellä Susisaaren biomassan kaasutuslaitoksella, johon on asennettu Stirling-moottori.

26 Stirling moottorilla varustettu CHP - laitos Energiatekniikan tutkimuslaboratorion puuhakkeen pilotmittakaavainen kaasutuslaitos, kaasupoltin ja Stirling moottori Sähköteho 9 kw e Lämpöteho 50kW th

27 Stirling moottorilla varustettu CHP - laitos mikro-chp käytössä Stirling-moottorilla on merkittäviä etuja IC moottoreihin verrattuna. Stirling moottorin huoltoväli tuntia on huomattavasti pitempi kuin Otto-moottorilla. Stirling- moottorin pakokaasu-päästöt voivat olla jopa 10 kertaa pienemmät kuin Otto-moottorilla. Solo Stirling-moottorin sähköteho on 9 kw e lämpöteho 26 kw th

28 ENERGIATEKNIIKKA Voimalaitossimulaatiot (Prosim ja Solvo) Fortum Solvo on monipuolinen voimalaitosprosessien suunnittelu- ja optimointityökalu ammattilaisen käyttöön Voimalaitoksen toiminnan analysointi ja optimointi mm. Ylivieskan voimalaitos ja Haapaveden turvevoimalaitos.

29 ENERGIATEKNIIKKA TUULILASKENTAOHJELMISTO WaSP Yleisin Euroopassa käytetty laskentaohjelmisto. Soveltuu tuulivoiman kartoittamiseen ja tuulivoimalan sijoituksen optimoimiseen

30 ENERGIATEKNIIKKA MAALÄMPÖPUMPPUJEN MITOITUS Käytössämme on LP Optimamaalämpöpumppujen mitoitusohjelmisto. Energian- ja tehontarpeen määritys Maapiirin mitoitus Porakaivon mitoitus

31 SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA Kattilalaitosten käytönvalvojien koulutus Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu on valtakunnallisesti tunnettu voimalaitostekniikan kouluttaja Kattilalaitosten käytönvalvojan koulutusta yhteistyössä POHTO:n kanssa Oulussa, Lappeenrannassa, Tampereella POHTO ja Keski-Pohjanmaan ammatti korkeakoulun tutkimus- ja kehitys, Centria järjestävät yhteistyössä kattilalaitosten käytön valvojien täydennyskoulutuksen insinööreille ja diplomiinsinööreille.

32 SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA KPAMK Ylivieska ja ydinvoimakoulutus Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu on valtakunnallisesti tunnettu voimalaitostekniikan kouluttaja ja tätä tietotaitoa voidaan hyödyntää sähkö- ja energiatekniikan amk-insinöörien koulutuksessa Fennovoiman järjestämä koulutus Fennovoiman tavoitteena on järjestää peruskoulutuksen saaneille sähkö- ja energiatekniikan opiskelijoille työharjoittelupaikka voimalaitoksilla Keski-Euroopassa Fachhochschule Aachen Tiivis yhteistyö Aachenin ammattikorkeakoulun kanssa mahdollistaa sähkö- ja energiatekniikan amk-insinöörikoulutuksen täydentämisen ydinvoimakoulutuksella

33 GASEK Oy:n hakkeen kaasutukseen perustuvat CHP laitos maatalousmessuilla Kokkolassa 2009 Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulun Ylivieskan Uusituvan energiatekniikan tutkimusryhmä DI Yrjö Muilu FL Kari Pieniniemi ins.(amk) Miika Oksanen