Askeleita kohti C02-vapaata tulevaisuutta

Transkriptio

1 Askeleita kohti C02-vapaata tulevaisuutta Climbus Päätösseminaari kesäkuuta Finlandia talo, Helsinki Marja Englund Fortum Power and Heat Oy

2 Sisältö Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS)- tärkeä yksittäinen keino hiilidioksipäästöjen vähentämiseen Tuloksia tutkimusyhteistyöllä Tutkimuksen ja koetoiminnan kautta demonstraatioon

3 Kestävän energiajärjestelmän teknologiat Keskeiset viestit IPCC-raportista ilmastonmuutoksen hillinnän keinoista: seuraavat vuosikymmenet ovat ratkaisevia lukuisia keinoja ja teknologioita käytettävissä kaikki tarvitaan! pyrittäessä pieneen lämpötilan nousuun pitkällä aikavälillä uusiutuva energia ydinvoima hiilidioksidin talteenotto ja energian käytön tehostaminen (sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä) ovat avainasemassa tarvittavan tutkimuksen ja kehityksen rooli korostuu IPCC Intergovermental Panel on Climate Change

4 Teknologioiden vaikutukset päästöjen vähenemiseen vuonna 2050 Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS) tulee olemaan tärkeä yksittäinen keino hiilidioksipäästöjen vähentämiseen. Lähde: IEA Energy Technology Perspectives

5 Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS)- on tärkeä yksittäinen keino hiilidioksipäästöjen vähentämiseen Merkittävä osa maailman energiantuotannosta tulee lähivuosikymmeninä perustumaan fossiilisiin polttoaineisiin, siksi CO2:n talteenotosta ja varastoinnista tulee kansainvälisesti merkittävä teknologia. Kivihiilellä tuotetaan nyt noin 40 prosenttia maailman sähköstä Tarvitaan teknologioita ja panostuksia tuotannosta aiheutuvien haittojen vähentämiseen. Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS, Carbon Capture and Storage) on prosessi, jossa fossiilisiin polttoaineisiin, kuten hiileen, perustuvassa energiantuotannossa syntyvä hiilidioksidi erotetaan, nesteytetään tai muunnetaan kiteiksi, kuljetetaan varastoitavaksi ja eristetään ilmakehästä pysyvästi. Capture Storage Transport

6 Hiilidioksidin talteenotto ja varastointia (CCS)- voidaan soveltaa myös bioenergiaa käyttävissä laitoksissa Hiilidioksidin talteenoton kehittäminen ja käyttöönotto ovat myös Fortumin kannalta tärkeitä tavoitteita liittyen mm. Venäjään ja Puolaan. Talteenottoa ja varastointia voidaan soveltaa kivihiilen lisäksi myös maakaasua tai bioenergiaa käyttävissä voimalaitoksissa. Fortum osallistuu lukuisiin kehityshankkeisiin kaikissa CCS prosessin vaiheissa: talteenotossa, kuljetuksessa ja varastoinnissa

7 Meri-Poriin hiilidioksidin talteenottodemonstraatio Euroopan komissio on tehnyt aloitteen 12 suuren mittakaavan CCS-demonstraatiohankkeen aloittamiseksi vuoteen 2015 mennessä. Tavoitteena on, että Fortumin ja Teollisuuden Voiman kehityshankkeesta Meri-Porin voimalaitoksella tulee yksi näistä. Meri-Porin projektin vaiheita: Tavoite saada osaksi EU:n CCS demo-ohjelmaa Esiselvitykset valmiina Talteenottoteknologian ja toimittajan valinta Kumppanien valinta kuljetukseen ja varastointiin Investointipäätös vuonna 2011, valmis vuonna

8 Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS)- tutkimusyhteistyön avulla tuloksia Hiiidioksidin talteenotto ja varastointiprosessi vaatii erialan osaajia Voimayhtiön T&K:ssa on tärkeää: demonstraatiotoiminta, yhteistyö johtavien laite- ja laitostoimittajien sekä tutkimuslaitosten kanssa Climbus-ohjelmassa toteutettuja yhteistyöprojekteja, jotka ovat olleet osana Fortumin CCS-tutkimusta: FORMAT- Uusia valmiuksia polttoteknisiin muutoksiin ( ) HAPPIPOLTTOKONSEPTIT-hanke FOXYMET- Kiertoleijukattilan happipolton kehittäminen Fortum- Metso yhteistyö CCS Suomi-hanke Lisäksi muita yksittäisiä projekteja Capture Storage Transport

9 FORMAT- Uusia valmiuksia polttoteknisiin muutoksiin FORMAT Fortumin vetämä usean yrityksen yhteinen tutkimushanke Tutkimuslaitokset ja yliopistot mukana tutkimuksessa osana Tekesin Climbus "Ilmastonmuutoksen hillinnän liiketoimintamahdollisuudet" -tutkimusohjelmaa

10 FORMAT-valmiuksia polttoteknisiin muutoksiin FORMAT-uusia mallinnukseen perustuvia "työkaluja" Eri polttoaineiden palamisominaisuuksien määrittäminen Tulipesien CFD-laskennan nopeuttaminen ja tarkentaminen Laskentaverkon valinta Rinnakkaislaskenta Polton ja NOx-mallien tarkentaminen Arinapetimallin tarkentaminen Palamisen tehostaminen kattiloissa Uudet korkeisiin lämpötiloihin sopivat mittaustekniikat "Clean Coal" teknologiat Polttoaine mallit Parannetut laskentamallit ja laskentaverkot kattilamuutoksen suunnitteluun (happipoltoon sopivaksi) CCS"- teknologiat CO 2 päästöjen vähentämiseen kuten esim. happipoltto Biopolttoaineen käytön edistäminen Polttoaineiden joustava käyttö Palamisen tehostaminen Polttoaineiden palamisominaisuuksien määrittäminen Tukea polttoaineen vaihdokseen ja yhteispolttoon Tukea biopolttoaineen käyttöön Hiili Biopolttoaine Sekapoltto

11 HAPPIPOLTTOKONSEPTIT Hyvä perusta CCS-kehitystyölle Suomessa Happipolttokonseptit 6/2006-4/2009 VTT:n koordinoima kolmivuotinen hanke Hankkeeseen osallistuivat Foster Wheeler Energia ja Metso Power, Fortum, PVO, Jyväskylän Energia ja Vapo. Tutkimusosapuolia olivat VTT, Teknillinen korkeakoulu, Lappeenrannan teknillinen yliopisto ja Tampereen teknillinen yliopisto. Hankkeessa tutkittiin: hapenvalmistustekniikoita, polttoprosesseja ja niiden mallintamista, hiilidioksidin talteenoton ratkaisuja sekä näiden yhdistämistä optimaaliseksi kokonaiskonseptiksi. Simulaatiomallien avulla tutkittiin erilaisten prosessikytkentöjen ja prosessiparametrien vaikutusta mm. sähköntuotannon hyötysuhteeseen, investointikustannuksiin ja CO2:n talteenottoprosenttiin

12 HAPPIPOLTTOKONSEPTIT Hyvä perusta CCS-kehitystyölle Suomessa Fortumin kannalta Happipolttokonseptit-hanke loi hyvän perustan CCStekniikoiden tutkimukselle Suomessa. Projektissa kehitettiin mm. erilaisia simulaatiomalleja, joita hyödynnettiin myös Fortumin ja TVOn Meri-Porin laitoksella demonstraation suunnittelussa Projektissa aloitettu työ jatkuu jo käynnistyneissä hankkeissa, kuten CCS Suomi -hankkeessa, jossa tutkitaan hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin soveltamista Suomen olosuhteissa ja sen vaikutuksia tulevaisuuden energiantuotantorakenteeseen. Simuloinnin ja mallinnuksen lisäksi tarvitaan eri kokoluokan kokeellista tutkimusta

13 FOXYMET - Yhteistyötä CCS-teknologian kehittämisessä Fortumin ja Metson välinen yhteistyö Kolmivuotinen tutkimusyhteistyöhanke Tavoitteena on selvittää, kuinka kiertoleijuteknologialla toimivan suuren kokoluokan voimalaitoksen kattilat voidaan muuntaa happipolttoon. Kehitetään CCS-teknologiaa happipolton avulla sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksella Tutkimuksen aikana Metson 4 MW:n koelaitos Tampereella muutetaan happipolttoon sopivaksi Lähde :Metso

14 Tutkimuksen ja koetoiminnan kautta demonstraatioon Demonstraation suunnittelussa ja prosessien tarkasteluissa tarvitaan monipuolista tietoa erilaisista teknisistä toteutuksista sekä tarvittavasta laitetekniikasta. Myös tutkimuslaitosten osaamista tarvitaan. Fortumin ja Metson välisessä yhteistyöprojektissa on tarkoitus luoda kokeellisen tutkimuksen avulla vankka pohja: tulevien muutosinvestointien suunnitteluun ja toteutukseen, lisätä materiaaliosaamista, testata kehitettyjä simulointi- ja mallinnustyökaluja sekä lisätä CCS- teknologiaan liittyvää käyttö- ja kunnossapidon osaamista

15 Tutkimuksen ja rinnakkaisten koetoimintojen kautta demonstraatioihin Tutkimusyhteistyö FOXYMET DEMO Osallistuminen kansalliseen ja kansainväliseen CCS-tutkimukseen esim. Climbus Fortum Metso Hiilen pölypoltto Asteittain tehtävät testit: - 0,4 MW th - 1,6 MW th - 4 MW th Hapen toimittajat Kiertoleijukattila - 4 MW th koelaitos