Uudet energiatekniikat

Transkriptio

1 Uudet energiatekniikat Professori Esa Vakkilainen 1

2 Energian käytön tulevaisuus? Lisää ihmisiä -> lisää energiaa Parempi elintaso -> lisää energiaa Uusia tarpeita -> lisää energiaa Ilmaston muutoksen hillintä -> lisää energiaa Öljyn loppuminen uhkaa -> kehitettävä vaihtoehto Energiansäästö etenee -> vähemmän energiaa Integroidumme Eurooppaan -> energian vienti ja tuonti 2

3 Uudet suunnat nostavat sähkön käyttöä Esimerkkejä 50 % henkilöautoista sähköllä 5 TWh lämmitystä lämpöpumpuilla 2* t biodieseliä/a 50 % hiilisähköstä CCS* lisäsähkö 4600 GWh/a 2300 GWh/a 1200 GWh/a 800 GWh/a *sama määrä hiiltä sähköksi CCSn kanssa kuin ilman CCS 3

4 Uudet tavat nostavat sähkön käyttöä Esimerkkejä 5 TWh jäähdytystä lämpöpumpuilla Viihde ja tietotekniikka kotitaloudet kesämökin peruslämpö sähköllä lisäsähkö 2800 GWh/a 700 GWh/a 400 GWh/a Kotitalouksien sähkönkäyttö*( ) GWh/a Saadaanko siellä aikaan tulevaisuudessa laskeva trendi 4 *Adato Energia, 2006

5 Sähkökauppa laajenee P E GB F N DK NL B L D CH I S SF LV LT EE RU BY PL UA CZ SK MD A H RO SL HR HR BIH BH YU BG AL MZ GR TR Pohjoismaat käyvät laajaa sähkökauppaa Suomi käy kauppaa myös Venäjän ja Baltian kanssa Suomesta myyty sähköä myös Keski-Eurooppaan Koska Pohjoismaissa vesivoimaa, markkinat yhtenevät Sähkökauppa Keski-Eurooppaan yleistyy Sähkökauppaa käyvät alueet 5 Eurooppalaiset sähkömarkkinat?

6 Uuden sähköntuotannon rakentaminen 6

7 Uusi voimalaitos sähköntuotantoon 120 /MWh 100 CO2 kustannus Polttoainekustannus O&M kustannus Pääomakustannus Ydin Ydin vanha paikka uusi paikka Kaasu Perus 3/2009, CO2 hinta 23 /t CO2, reaalikorko 5,00 % Hiili CCS Turve Puu lauhde Tuuli Tuuli nyt maa 97.5 Tuuli nyt meri 7

8 Suomalaisen toivoma lisäenergia Wind power Wood/bioenergy Hydro power Nuclear power Natural gas Peat Import Coal Oil 0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % Increased Suitable Don't know Decreased 8 Lähde Energiateollisuus, 2009

9 Sähköntuotannon ulkoiset kustannukset* *kaikki ilmapäästöjen aiheuttamat kustannukset yhteiskunnalle 9 Lähde EEA, 2008

10 Uuden tuotannon vaikutukset 10

11 Sähkön tuotantokustannusten kotimaisuus Kotimaa Ulkomaa 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Biopolttoaine Puu lämpö Puu CHP Tuuli Lappi Tuuli Maa Tuuli Meri Ydin Kustannustaso 3/2009, Tuulen feed-in 29 /MWh, reaalikorko 5,00 % 11

12 Työpaikat Biopolttoaine Puu lämmit. Puu CHP Tuuli Ydin Kapasiteetti MWe Sähkö GWh/a Lämpöä GWh/a Energiaa GWh/a Investointi M Työllistävyys Käytö vuotta/a Investointi vuotta

13 Miten tuotetaan uusi energia? Tuuli ja ydin hyviä fossiilisen sähkön vähentämiseen Bio CHP tehokas tapa tuottaa CO 2 vapaata sähköä ja lämpöä Hiilijalanjälki sähköntuotanto lämmöntuotanto yhteensä yhteensä vähenemä 1 TWh e tco2e 2 TWh st tco2e tco2e % MtCO2e A) Biomassa-CHP bio-chp - bio-chp % Ba) Tuulisähkö+fossiilinen lämpö tuuli+säätö foss.lämpö % Bb) Tuulisähkö+biolämpövoimala tuuli+säätö biolämpö % C) Hiililauhde+fossiilinen lämpö fossiilinen fossiilinen % 0 Da) Ydinsähkö+biolämpövoimala ei CO2 - biolämpö % Db) Ydinsähkö+fossiilinen lämpö ei CO2 - biolämpö %

14 Metsäteollisuuden energia 14

15 On valittava tulevaisuus Uudet tuotteet GWh/a Prosessien uusiminen Lisätuotanto Biopolttoaine Nyt Tehtaita alas Xxx Bioteollisuus Yxx

16 LUT Energia 16

17 LTY työskentelee energian parissa Tuulivoiman kehitys Ydinturvallisuuden edistäminen Biojalostamo puubiomassalle Ligniinin erotus ja talteenotto Uudet biovoimalaitoskonseptit Metsäteollisuuden uudet polttoaineet Lisäsähköä sellutehtailta Pieni bio-chp 17

18 Energiatutkimus LUT ILMASTOMUUTOS KESKEINEN TEKIJÄ Emissiot = Väestö x BKT/henki x Energia/BKT x Emissiot/energia Energiatehokkuus Korkea hyötysuhde Laitteet ja prosessit Energian säästö Vähäpäästöisyys Sähkön tuotanto Lämmön tuotanto Liikenne TEKNISET KEINOT 18

19 Esimerkki: Suurnopeustekniikka Suuri nopeus = pieni koko ja korkea hyötysuhde Kompressori, Suomi Ł ORC-voimalaitos Hollanti Kompressoreita USA Jäähdytystekniikkaa BrasiliaŁ Pumppuja erikoiskäyttöön Muut prosessit 19

20 Esimerkki: Lietteen kuivaus ja poltto 1. Höyrykattilalla poltetaan lietettä ja saadaan aikaan lämpöä/ höyryä 3. Lämmöllä tehdään tulistettua höyryä 4. Savukaasun puhdistus 2. Ympäristönormit täyttävä poltto 5. Tuhka poistuu sähkösuotimesta 20 Source:

21 Esimerkki: Mallitus tavoitteena CCS VIRTAUS Partikkelit Mikrotaso Makrotaso Prosessimalli Kuva x REAKTIOT LÄMMÖNSIIRTO I 0 S r I I i i + 1 K i I n di λ dκ λ Ω0λ = iλ( κλ) + ( 1 Ω0λ) i λb( κλ) + i λ( κλ, ωi) Φ( λ, ω, ωi) dωi 4π ωi= 4π 21

22 Esimerkki: Pieni Biovoimala Sähkön tuotanto Biomassan poltto U-vaihdin 22

23 Esimerkki: Sähkökoneet ja -jakelu The Switch: Sähkönjakelu, isot tuulimyllyt 3-5 MW AXCO-Motors: Erikoismoottorit mm. tuulivoimala Metso: paperikoneen kuivausosa KONE: hissimoottorit 23