Energian tuotanto haasteita ja mahdollisuuksia Pohjois- Suomessa. Pekka Tynjälä Ulla Lassi

Transkriptio

1 Energian tuotanto haasteita ja mahdollisuuksia Pohjois- Suomessa Pekka Tynjälä Ulla Lassi Pohjois-Suomen suuralueseminaari

2 Johdanto Mahdollisuuksia *Uusiutuvan energian tuotanto (erityisesti metsäbiomassan hyödyntäminen ja maatalouden sivutuotteiden energiakäyttö) *Myös muut uusiutuvan energian lähteet (tuuli, vesi yms.) *Pohjois-Suomen monipuolisten biomassaraaka-aineiden potentiaalin hyödyntäminen *Hajautetun lähienergian tuotanto, pienissä CHP-yksiköissä -> myös työllistävä vaikutus * Hybridimenetelmät (integroidut menetelmät) energiantuotannossa *Kaivosteollisuus - > esim. litiumkarbonaatin rikastus, jatkojalostus akkukemikaaleiksi (ja jopa akuiksi)

3

4 Biomassasta lähilämpöä tai lämpövoimaa Biomassa Metsästä Pienempi paikallinen lämpöyksikkö Pienempi paikallinen CHP yksikkö Lähilämmön tuotanto Lämpövoiman tuotanto Lämpö (kwth) Lämpöasiakkaat Sähköasiakkaat Sähkö (kwe) CHP= Combined Heat and Power (lämpövoima - sähkö ja lämpö) Ulf-Peter Granö

5

6 CHP-yksikön periaate, yhdistetty sähkön- ja lämmöntuotanto Sähköntuotanto Lämmönlähde Sähkö (kwe) CHP Lämmönjakelu Lämpö (kwth) Ulf-Peter Granö

7

8

9

10

11

12 Paikallinen ja integroitu Energiatuotanto Aurinkoenergia Geoenergia Biomassa Energia-terminaali Metsästä Hakekuivaus Lämpö (kwth) Raaka-aineet - Tuotteet Paikallinen lämpöyksikkö Pellettituotanto Biomassan Kaasutus Sähkö (kwe) Lämpö (kwth) Pienempi CHP yksikkö Lähilämmön tuotanto Bio-Syngas Lämpövoiman tuotanto CHP= Combined Heat and Power (lämpövoima - sähkö ja lämpö) Ulf-Peter Granö

13 Integrointi Aurinko- ja Geoenergiaan Biomassa Metsästä Aurinkoenergia Paikallinen lämpöyksikkö Geoenergia Aurinkolämpö Lähilämmön tuotanto (kwth) Kalliolämpö Ulf-Peter Granö

14 Kostea puuhake Integrointi biomassan kaasutuksen kanssa Biomassa Kuivattu puuhake CHP - Bio-Synteesikaasun suora poltto Pieni CHP yksikkö Höyryturbiini Kaasutusreaktori Biomassan kaasutus Suuri lämpökattila ORC Lämpö (kwth) Jäähdytys ja puhdistus Tuotekaasu Synteettinen biokaasu Poltto Stirling Sähkö (kwe) CHP= Combined Heat and Power Ulf-Peter Granö

15 Integrointi paikalliseen biokaasuyksikköön Kostea puuhake Biomassa Kuivattu puuhake CHP yksikkö Bio-Syngas sekä Biokaasu Kaasumoottoriin tai Mikroturbiiniin + generaattori Märkä biomassa - Lanta - Biojäte, ym. Spesifinen biomassa Energiakasvit - Ruokohelpi - Hamppu, jne. Biokaasu Kaasutusreaktori Biomassan kaasutus Pieni paikallinen CHP yksikkö Sähkö (kwe) Kaasumoottori + generaattori Lämpö (kwth) Anaerobinen käyminen Biokaasutuotanto Bio-Syngas synteettinen biokaasu Bakteerit Jäähdytys ja puhdistus Tuotekaasu Synteettinen biokaasu Mikroturbiini + generaattori CHP= Combined Heat and Power Bio-Syngas= synteettinen biokaasu Ulf-Peter Granö

16 Bio-Synteesikaasu ja Biokaasu Integroidussa jalostuksessa Kostea puuhake Biomassa Kuivattu puuhake Synteettiset Polttoaineraaka-aineet Integroidussa jalostusyksikössä Märkä biomassa - Lanta - Biojäte, ym. Spesifinen biomassa Energiakasvit - Ruokohelpi - Hamppu, jne. Integroitu jalostus Kaasutusreaktori Anaerobinen käyminen Biomassan kaasutus Biokaasutuotanto Bio-Syngas synteettinen biokaasu Biokaasu Bakteerit Jäähdytys ja puhdistus Tuotekaasu Synteettinen biokaasu Synteettiset Polttoaine - raaka-aineet CHP= Combined Heat and Power Bio-Syngas= synteettinen biokaasu Ulf-Peter Granö

17 Jatkojalostus biopolttoaineiksi Kostea puuhake Biomassa Kuivattu puuhake FT-dieselin ja alkoholipolttoaineiden valmistus synteesikaasusta Jalostus polttoaineiksi Liikenteen polttonesteet FT-reaktori Bio-Syngas synteettinen biokaasu Jäähdytys ja puhdistus Tuotekaasu Synteettinen biokaasu Synteettiset Polttoaine - raaka-aineet Synteettiset Raskaat ja keveät hiilivedyt Alkoholiseokset

18 Jatkojalostus biopolttoaineiksi Puubiomassa Biomassa Orgaaniset lignoselluloosapohj. jätevirrat Biomassan esikäsittely Alkoholipolttoaineiden valmistus fermentoimalla Jalostus polttoaineiksi Liikenteen polttonesteet Jäähdytys ja puhdistus POLTTO Ligniini HYDROLY- SOINTI Hemiselluloosa Selluloosa Mikrobit Fermentointi Polttoaine - raaka-aineet C5 ja C6 sokerit Erotus Biobutanoli Bioetanoli

19 Jatkojalostus biopolttoaineiksi Biomassa Biomassan esikäsittely Alkoholipolttoaineiden valmistus fermentoimalla Jalostus polttoaineiksi Liikenteen polttonesteet Jäähdytys ja puhdistus Org. Tärkkelyspitoiset Puubiomassa jätteet, esim. perunankuoret Orgaaniset lignoselluloosapohj. jätevirrat HYDROLY- SOINTI Amylaasi Amylopektiini Erotus esim. tislaamalla Fermentointi Biobutanoli Bioetanoli

20 Jatkojalostus biopolttoaineiksi Biomassa Biopolttoaineet biomassasta Vedyn talteenotto ja hyödyntäminen polttokennoissa Reformointiyksikkö On-site reformeri On-board reformeri Vety Polttokennolla varustettu ajoneuvo Kaasutankki Vedyn varastointi? Biometanoli Bioetanoli, DME yms. Korkeapaineisena kaasuna Nesteenä (kryogeeniset lämpötilat) Kiintoaineena Nestetankki Pienet sovellukset, esim. kannettavat tietokoneet

21 Litiumin rikastusprosessi - mahdollisuudet Kaivos Rikastamo Kalaveden tuotantoalue etelästä Litiumkarbonaatti Sivutuotteiden hyödyntäminen (Paikallinen) jatkojalostus Akkutehdas Litiumakkukemikaalien valmistus Käyttö uusissa sovelluskohteissa

22 Kaivos ja rikastamo Kalaveden tuotantoalue etelästä Litium energiaketjussa Litiumkarbonaatti Litiumakkukemikaalien valmistus Anodi Katodi Elektrolyytti Litiumakku Sähköautot ja hybridit Litiumkarbonaatti raaka-aineena sekä katodi- että anodimateriaaleissa Yhden henkilöauton akun valmistus vaatii n. 7,5 kg litiumkarbonaattia

23 Yhteenveto Uusiutuva energia tarjoaa paljon mahdollisuuksia *lämmön- ja sähköntuotannossa * uusissa sovelluksissa (mm. biopolttoaineiden valmistus, hajautetun energian tuotanto pienissä yksiköissä) Sivutuotteissa ja niiden hyödyntämisessä on vielä suuri hyödyntämätön potentiaali Energian tuotanto ja ympäristövaikutukset kulkevat käsi kädessä Paljon haasteita (mm. biomassan hajotus, alhaiset saannot, kaasun puhdistus yms.), joten TUTKIMUSTA tarvitaan