Puupohjainen Bio-SNG kaasutusteknologian kehitysnäkymiä. Gasumin kaasurahaston seminaari / Bankin auditorio / ti 10.12.2013 tutkija Ilkka Hannula VTT



Samankaltaiset tiedostot
Synteesikaasuun pohjautuvat 2G-tuotantovaihtoehdot ja niiden aiheuttamat päästövähenemät

Uusien liikenteen biopolttoaineteknologioiden

Parisiin sopimus vs. Suomen energia- ja ilmastostrategia 2030

Uudet kaasutuskonseptit, RES-hybridit ja integrointi prosessiteollisuuteen. Esa Kurkela 2G Biofuels-projektin seminaari Bioruukki, Espoo

Kaasutukseen perustuvat CHP-tekniikat. ForestEnergy2020 -tutkimus- ja innovaatio-ohjelman vuosiseminaari, Joensuu,

BIOMASSASTA TOISEN SUKUPOLVEN LIIKENTEEN POLTTOAINEITA Liekkipäivä, Otaniemi Esa Kurkela

Biomassasta ja jätteestä synteesikaasua

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

Mitä uutta energiajalosteiden ja liikennepolttoaineiden tuotannosta?

Liikennepolttoaineiden tuotanto biokaasusta erotetun hiilidioksidin avulla

TOISEN SUKUPOLVEN BIOPOLTTONESTEET

Metsäbiojalostamot. Energia-lehti 7/2006: "Biojalostamo pelastaa" "Kaasutuksessa muhii miljardibisnes" Metsätehon seminaari Helsinki, 17.3.

Uutta ja uusiutuvaa Energia-alan kehitys vs. Parisiin sopimus. Prof. Jarmo Partanen Ilmastoseminaari

Energia-alan kehitys vs. Parisiin sopimus vs. Suomen energia- ja ilmastostrategia 2030

Kaasutus tulevaisuuden teknologiana haasteita ja mahdollisuuksia

Visio bioperäisen hiilidioksidin hyödyntämiseksi

Synteesikaasun ja puhtaan polttokaasun valmistus

Pien-CHP:n teknologiset ratkaisut

Kaupalliset pienen kokoluokan kaasutus CHP laitokset

Moottoritekniikan kehityssuuntia ja tulevaisuuden polttoaineet

UUSIUTUVAA LUONNONKAASUA

Kaasutustekniikkaan perustuva liikennepolttoaineiden valmistus. METLA VTT tutkimusohjelman seminaari Espoo Esa Kurkela, VTT

BIOKAASUN MUUTTAMINEN LIIKENNEPOLTTOAINEEKSI

Lahti Energia. Kokemuksia termisestä kaasutuksesta Matti Kivelä Puh

GASEK HEAT & CHP. Pienen mittakavan energiaratkaisut alle 5 MW teholuokkaan

TEHOKAS KAASUN SIIRTOJÄRJESTELMÄ Väylä tulevaisuuden energiaratkaisuihin

Projekti INFO BIOKAASU/ BIOMETAANI. Biometaanin liikennekäyttö HIGHBIO-INTERREG POHJOINEN

Öljyhuippu- ja bioenergiailta Yhdyskuntien ja teollisuuden sivuainevirtojen ja biomassan hyödyntäminen sähköksi ja lämmöksi

Uusiutuva/puhdas energia haasteita ja mahdollisuuksia. Prof. Jarmo Partanen

EERIKKI SALPIOLA HATTULAN MERVEN BIOJALOSTAMOON SOVELTUVAT TEKNI- SET RATKAISUT. Diplomityö

PYROLYYSItuotteista synteettisten kemikaalien korvaajia, hiiltä sekä energiaa

Metsäenergian käytön markkinamuutokset 2030 ja niihin tähtäävät teknologiakehitykset

R&D-project - FoU projektet - T&K Projekti. HighBio. Welcome to the Seminar! Piteå, May 18 th 2010

Uudet energiatekniikat

Suomestako öljyvaltio? Kari Liukko

VTT:n kaasutustekniikan erikoismittaukset. Sanna Tuomi, Matti Reinikainen , PIKOKAASU-seminaari VTT Technical Research Centre of Finland

Biokaasun jakelu Suomessa

Sellutehdas biojalostamona Jukka Kilpeläinen, tutkimus- ja kehitysjohtaja, Stora Enso Oyj Biotekniikka kansaa palvelemaan yleisötilaisuus

Ratkaisuja hajautettuun energiantuotantoon

Kaasutuksen T&Kaktiviteetteja

Uusiutuvan energian tuotanto haasteet ja mahdollisuudet. Ulla Lassi

Uusiutuvasta metsäbiomassasta polttonesteeksi Suomesta bioöljyn suurvalta -seminaari Toimitusjohtaja Timo Saarelainen

Nestemäisten biopolttoaineiden tuotanto - kaasutustekniikan uusia ratkaisuja

TEKNOLOGIARATKAISUJA BIOPOLTTOAINEIDEN DYNTÄMISEEN ENERGIANTUOTANNOSSA. Jari Hankala, paikallisjohtaja Foster Wheeler Energia Oy Varkaus

Puuperäisten biomassojen kaasutus- Esimerkkinä Sievin kaasutin

Onko puuta runsaasti käyttävä biojalostamo mahdollinen Suomessa?

Tuulivoiman rooli energiaskenaarioissa. Leena Sivill Energialiiketoiminnan konsultointi ÅF-Consult Oy

Energian varastointi ja uudet energialähteet

Mitä uutta kaasualalla? Tallinna

Pien-CHP:stä voimaa vientiin ja maakuntaan(?)

Tutkittua tietoa lähibioenergiasta. Professori Esa Vakkilainen Lähibioenergiaseminaari ja Lohjan Saaristo -päivä 1.8.

Liikennebiokaasu ja Suomi Joensuun tiedepuisto Biokaasun jakelu maakaasuverkossa Suomessa

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Vähäpäästöinen luotettava ja kustannustehokas sähköjärjestelmä? Prof. Jarmo Partanen

Neste Oilin Biopolttoaineet

Maapallon energiaratkaisut: Mistä puhdasta energiaa?

Mika Jukkara, Tuotepäällikkö / Scania Suomi Oy. Biokaasu, Biodiesel, HVO vai Sähkö raskaan liikenteen käyttövoimana

Biokaasun tuotanto tuo työpaikkoja Suomeen

Maapallon energiavarat

HYBRIDIJÄRJESTELMÄN HANKINTA

Geoenergian tulevaisuuden visio. Jari Suominen

Biokaasun jakelu Suomessa

Kohti biojalostamoja biomassan termokemiallinen jalostus kaasutuksen avulla

Näkökulmia energia- ja ilmastostrategiaan

Tilannekatsaus liikenteen biopolttoaineista. Tuula Mäkinen Ekoauto tiedotustilaisuus

Etelä-Savon uusien energiainvestointien ympäristövaikutukset

Reetta Alahäivälä BIOSYNTEESIKAASUN HYÖDYNTÄMINEN UUSIKSI KEMIKAALEIKSI

Biokaasu traktori on jo teknisesti mahdollinen maatiloille Nurmesta biokaasua, ravinteet viljelykiertoon - seminaari

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Biokaasun mahdollisuudet päästöjen hillitsemisessä

Biomassan poltto CHP-laitoksissa - teknologiat ja talous

Sähköverkot 2030 Siemens Osakeyhtiö160 vuotta Prof. Jarmo Partanen

Tulevaisuuden mahdollisuuksia hiilidioksidin hyötykäytöstä

Korkeaseosteiset biokomponentit henkilöautojen polttoaineisiin muut kuin etanoli

Ekogen pien-chp. CHP- voimalaitoksen kehittäminen

Puun termiset aineominaisuudet pyrolyysissa

PVO-INNOPOWER OY. Tuulivoima Suomessa ja maailmalla Tuulta Jokaiselle, Lapua Suunnitteluinsinööri Ari Soininen

BIOPOLTTONESTEITÄ JÄTTEISTÄ JA BIOMASSASTA II Anja Oasmaa, Yrjö Solantausta, Vesa Arpiainen, VTT

Biopolttonesteistä biokemikaaleihin

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Biokaasuliiketoiminta, maa- ja biokaasu liikennepolttoaineena, kuljetusten lisääntyminen. Ari Suomilammi Kuopio

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Uusilla suodatusratkaisuilla ilmastointijärjestelmien kyky hallita sisäilman hiukkaspitoisuutta moninkertaiseksi

CCS:n rooli Suomen energiajärjestelmässä vuoteen 2050

ENE-C2001 Käytännön energiatekniikkaa (KET) VTT Bioruukki / tehtävänanto

Suomen Meriklusterin yhteistyön ja vaikuttavuuden kehittäminen

METSÄHAKKEEN KILPAILUASEMA LAUHDESÄHKÖN TUOTANNOSSA ESITYS

Biomassan energiakäyttö

Energiamurros - Energiasta ja CO2

Suomen kaasuyhdistyksen syysseminaari Kaasuautokonversio. Tommi Kanerva

BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op

Kuivamädätys - kokeet ja kannattavuus

Storages in energy systems

Biokaasun tuotanto ja hyödyntäminen - tilannekatsaus

Jätteestä liikennepolttoaineeksi

Sähköjärjestelmän käyttövarmuus & teknologia Käyttövarmuuspäivä

Voiko teknologia hillitä ilmastonmuutosta? Climbus-päättöseminaari Jorma Eloranta Toimitusjohtaja, Metso-konserni

Transkriptio:

Puupohjainen Bio-SNG kaasutusteknologian kehitysnäkymiä Gasumin kaasurahaston seminaari / Bankin auditorio / ti 10.12.2013 tutkija Ilkka Hannula VTT

2 Lämpötila 700-900 C Paine 1-20 bar CO, H 2, CH 4, CO 2, H 2 O, N 2, C x H y Typpiyhdisteet Hapetin + höyry KATALYYSI 500-950 C CO, CO2, H2, H2O N2, H2, H2O H 2 CO PUHDAS KAASU CH 4 H 2 O CO 2

3 Kaasutukseen perustuva tuotantoreitti Lähde: Spath and Dayton, 2003, NREL/TP-510-34929

4 Kaasutusteknologia 1-30 bar 30 bar 30-200 bar NEW AND INNOVATIVE TECHNOLOGY EXISTING & EFFICIENT BUT EXPENSIVE TECHNOLOGY FT-DIESEL FT-GASOLINE FORMALDEHYDE FUEL-FLEXIBLE FLUIDISED-BED GASIFICATION STEAM/OXYGEN PRESSURISED GAS CLEANING TAR & METHANE REFORMING FILTRATION DIRTY SHIFT ULTRA CLEANUP ETHANOL METHANOL SNG ACETIC ACID DME MTG, MTO HYDROGEN FUEL Kaasutusteknologiaa tarjoavat mm. Andritz-Carbona, Foster Wheeler ja Valmet joilla useita projekteja myös ulkomailla. HEAVIER ALCOHOLS

5 Tuotantokustannusarvioita 200 MW tuotetta, 0.12 annuiteetti, biomassa 18 /MWh, sähkö 50 /MWh, KL 30 /MWh@5500 h/a Kaupallinen teknologia Ei tuotantotukea Ei CO 2 etuja Ei verohuojennuksia Bensiini @150$/bbl Ennen veroja, jalostusmarg. 13$/bbl, 1 =1.33$ (2010) Bensiini @100$/bbl

6 Tutkimus & kehitys

7

8 KUUMASUODATUS Kuumasuodatuksen t&k-toiminta keskittynyt suodattimen tukkeutumisilmiön tutkimiseen. Kokeellinen osuus penkkikokoluokan paineistetulla kuumasuodatuslaitteistolla (ALMA). Tärkeimmät tutkitut muuttujat: Suodatuslämpötila ja paine Hiukkas- ja tervapitoisuudet Erilaisten sorbenttien ja lisäaineiden käyttö Kaasutus Suodatetun kaasun reformointi T = 850 C T = 550 C T = 950 C Kaasutus Kuumasuodatus Kuumasuodatus Suodatetun kaasun reformointi T = 850 C T = 850 C T = 850 C

9 Tervojen ja keveiden hiilivetyjen reformointi VTT:n kehittämä teknologia perustuu vaiheistettuun reformointiin ja noen hallintaan Voidaan käyttää useiden toimittajien katalyyttejä Täydellinen tervojen ja C 2 -hiilivetyjen konversio CH 4 konversio riippuvainen lämpötilasta, katalyyttityypistä ja reaktoritilavuudesta Conversion, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Catalyst A - Tar Catalyst A CH4 0 760 810 860 910 T, ºC Catalyst B and C - Tar Catalyst C CH4 Catalyst B CH4 N.Kaisalo & P.Simell, Vetaani-project: laboratory results 2012 100 80 60 40 20 0-20 CH4 conversion, %

10 BTL-reformeri Lämpötila 950 C CH4 konv. 95 % Poistokaasu KAASUTUS KAASUN PUHDISTUS MeOH, FT, JALOSTUS Metsätähde Polttoneste Tuhka SNG-reformeri Lämpötila 950 C --> 850 C CH4 konv. 95 % --> 35% Metsätähde KAASUTUS KAASUN PUHDISTUS METANOINTI KOMPRIMOINTI Metaani Tuhka

11 Epäsuora kaasutus 800 o C CH4 95% / Suodatus 550 o C Epäsuora kaasutus 800 o C CH4 95% / Suodatus 800 o C Epäsuora kaasutus 800 o C CH4 30% / Suodatus 800 o C

12 Paineistettu happikaasutus >150 MW biomassaa Teollinen integrointi Matalapaineinen epäsuora kaasutus <150 MW biomassaa Yhdyskuntaintegrointi Kuumasuodatus & Katalyyttinen reformointi Synteettisen polttonesteet, kemikaalit + lämpö - MeOH, DME, - FTL, MTG - MTO SNG, H 2 + lämpö

13 Biomassa + Power to Gas

14 Power to Gas Sähkö ELECTROLYYSI Vety Hiili SYNTEESI Hiilivetypolttoaineet

15 Power to Gas CO2 Sähkö H 2 ELECTROLYYSI RWGS CO + H 2 SYNTEESI Hiilivetypolttoaine CO2 Sähkö H 2 SNG/MTG ELECTROLYYSI SYNTEESI CO2 Tässä esityksessä laskettu prosessi Sähkö CO + H 2 ELECTROLYYSI SYNTEESI Hiilivetypolttoaine

16 Taustaoletukset Biojalostamo Kokoluokka 200 MW (tehollinen lämpöarvo) lopputuotetta Referenssilaitos: 300 MWbiom = 400 M Referenssisynteesi: 200 MWtuotetta = 70 M Kustannusskaalauseksponentti 0,7 Huipunkäyttöaika 7889 h/a (90 %) Kiinteäoksidi elektrolyyseri Tavoiteiät Kennosto 40 000 h Järjestelmä 80 000 h Hyötysuhde sähköstä vedyksi = 85% Investointikustannusarvio Kennosto 500 /kw Järjestelmä 750 /kw Elektrolyysilaitos rakennetaan moduuleista, ts. ei skaalaetuja (kustannusskaalauseksponentti = 1) Biomass /MWh 18 CO2 /tonne 30 Electricity /MWh 50 Heat /MWh 0 Oxygen /tonne 0 Run time h/a 7889 Biorefinery O&M (fraction of TCI) % 4 % Synthesis O&M (fraction of TCI) % 4 % Electrolysis O&M (fraction of TCI) % 2 % Project lifetime a 20 Rate (annuity) % 10 % Annuity factor 0.12 Annual product output MWh/a 1577880 Cost scaling factor for biorefinery 0.7

17

18 Power to Gas SNG tulee kannattavammaksi kuin Bio-SNG, elektrolyyttisen vedyn hinnan laskiessa alle 60 /MWh = Sähköenergian vuosikeskiarvohinnan laskiessa alle 20 /MWh

19 Sähköenergian hinta vuosittaisen käyttöajan funktiona siten, että elektrolyyttisen vedyn tuotantokustannus = 60 /MWh, ts. P2G kannattavampaa kuin BTL

20 Yhteenveto Prosessi synteettisen maakaasun (SNG) tuottamiseen metsätähteistä demonstroitu esikaupallisessa kokoluokassa Merkittävimmät prosessitekniset parannuspotentiaalit Suodatuslämpötilan nosto Selektiivinen tervojen ja hiilivetyjen reformointi Hapeton synteesikaasun tuotto Power to Gas SNG:tä voidaan tuottaa: Bio-SNG, P2G tai hybridiprosesseilla Biomassaintegroinnilla on mahdollista tehdä P2G:stä kannattavampaa, mutta ei kannattavampaa kuin pelkkään biomassaan perustuva prosessi.

21 Kiitos mielenkiinnosta! LinkedIn: ihannulaprofile twitter: @ilkkahannula