BIETRO 2007-2011 Kohti Tehokasta Rakentamista 23.10. 2009 Päästöttömän ja uusiutuvan energian tuotantoa asuinalueilla Erkki Hiltunen, FT, johtaja, Vaasan Energiainstituutti tutkimusjohtaja Fysiikka / Energiatekniikka, VY
Vaasan Energiainstituutti VEI Vaasan ammattikorkeakoulu Yrkeshögskolan NOVIA Vaasan yliopisto Teknillinen tiedekunta, Levón-insituutti, VaasaEMG Sopimus allekirjoitettu 19.9.06 Johtokunta nimetty 20.9.06 Verkottumisen ja EU -hankkeiden kautta niin kansallista kuin kansainvälistäkin yhteistyötä.
VEI:n arvoperustaa Taloudellinen hyödynnettävyys Osaamisen yhdistäminen Verkottuminen kansallisesti ja kansainvälisesti Innovatiivisuus, liiketoiminta ja spinn off:it Ympäristöystävällisyys
Uusiutuva energia - Uudistuva energia Suomen energiapolitiikka on vuosikymmeniä nojautunut keskitettyyn energiantuotantoon: vesivoima, Imatran voima, Neste, atomivoima kaukolämpö. Hajautettu energiantuotanto Kuka osaa? Kuka saa tuottaa energiaa? Mihin hajautettu energia riittää?
Energia VEI:ssä Tutkimus koulutus kehittäminen - konsultointi Teema ohjelmat projektit Integraatio monitieteisyys Kokonaisuuden ymmärrys helikopteriperspektiivi Käytännönläheisyys alueellinen vaikuttavuus: SHOK Kunnat ja muu julkinen sektori Teollisuus ja yritykset Merinova, klusteri, Oske
Hajautettu energiatuotanto Energialähteet hajautetussa energiantuotannossa Tuuli-ja aurinkoenergia Biopolttoaineet (pelto- ja metsäenergia, erilaiset jätemateriaalit) Vesi- ja aaltoenergia Lämpöpumput Muut uusiutuvat energialähteet Tähän ei panosteta: Ydinvoima Hiilivoima
Ruokohelpin korjuuta Lähde: The dry-line method in bast fibre production (A. Pasila)
Reparation for the use
Biokaasu prosessi
Tuulienergia Vuonna 2004 Suomessa oli kaikkiaan 82 tuuliturbiinia. Niiden yhteinen tuottoteho oli 69 MW. Alueellisesti ne olivat jakautuneet rannikoille: lähelle Oulua, Kemiä ja Ahvenanmaata. Suurimpien tuuliturbiinien teho oli 2 MW ja pienimmät olivat vain muutamia kilowatteja. Huom. syöttötariffia esitetään yli 1 MW tuulivoimaloille.
Yhteistyössä Vaasan Asuntomessut 2008
Suomen suurimmat vesivoimalaitokset
Integrateddecentralicedproduction Productionmethods Wind energy (especiallysmallverticalaxisturbins; Windside) Solar heat and electricity Diesel- and gas engines Bio gas plants Wayto use As a partof a net Micro grid(separated island) Reserve energy production
1.2. Biofuels Productionand use(solids, liquidsand gas); wide own production Potential, availability, adequacy (riittävyys) Measuring and tailoring properties To optimizethe usewithcombustionengines(efficiency, emissions) Burning oil, fuel cells, reactors Contamination of the soil Logistics, sustainable development, information Biofuel laboratory Research program (tutkimusohjelma) BIETRO (liquid biofuels), BIOMODE (biogas)
1.3. Lowenergynetsand heatpumps Heatreservsin the soiland lakes Sediment heat Earth heat Geothermal heat Waste(lost) heat Air-conditioning Waste water Lowenergynetsand heatpumps Green houses Regional solutions
Kasviöljyn ja biodieselin valmistus
Etanolin tuotanto
Tutkimus I Kansallinen Tutkimus II Etelä-Pohjanmaa Tutkimus IV Suupohja Hajautettu energia
RES Potentiaalit Uusiutuvan energian lähteet: Puu: hakkuujätteet Olki Lanta Biojäte Jätevedet: jätevedenpuhdistus Biomassa Ruokohelpi hyväksytyiltä alueilta Teollisuusjäte Eivät laskuissa mukana Tuuli Aurinko Geoterminen energia Ruokatuotanto Puu: massa jne.
Energy Demand RES Wood Straw Other Total % Pietarsaari Region Luoto 42 20 1 2 23 55 Pietarsaari 1078 12 3 24 39 4 Kruunupyy 159 96 48 33 177 111 Pedersöre 164 130 69 44 243 148 Uusikaarlepyy 150 115 79 64 258 173 Total 1593 373 200 167 740 46 Total without Pietarsaari 515 361 197 143 701 136 Tuloksia Tutkimus II Peura & Hyttinen 2008 Vaasa Region Oravainen 46 33 36 20 89 195 Vöyri 67 73 80 33 186 276 Maksamaa 16 29 4 3 36 225 Mustasaari 248 138 120 50 308 124 Vaasa 1143 28 10 10 48 4 Maalahti 91 75 60 33 168 184 Korsnäs 58 38 10 12 60 104 Total 1669 414 320 161 895 54 Total without Vaasa 526 386 310 151 847 161 Kyrönmaa Region Isokyrö 73 40 111 34 185 254 Vähäkyrö 66 23 70 22 115 174 Laihia 115 80 95 23 198 172 Total 254 143 276 79 498 196 Coastal Suupohja Kaskinen 385 1 1 0 Kristiinankaupunki 144 129 44 23 196 136 Närpiö 277 163 169 64 396 143 Total 806 293 213 87 593 74 Total without Kaskinen 421 292 213 87 592 141 TOTAL Ostrobothnia 4322 1223 1009 494 2726 63 TOTAL without KaskinenVaasa, and Pietarsaari 1716 1182 996 460 2638 154
Energiamarkkinoiden toiminta ja kehitys Energian hinnat ja niiden kehittyminen Markkinoiden toimivuus Muutosten (esim. lainsäädännössä) vaikutus markkinoiden kehitykseen ja alan toimijoihin Kehitettävät teemat: Smart Metering ja siihen liittyvät tuotteet & palvelut Sähkökaupan ja päästökaupan mekanismit ja niiden vaikutus
Liikenne ja logistiikka Biopolttoaineet liikenteessä Biokaasu, biodiesel Biokaasun liikennekäytön järjestelmä Tuotanto, jalostus, jakelu, käyttö Talous ja tekniikka Liikenteen ympäristövaikutukset
Kasvi-, kala-ja eläinrasvasta valmistettu biodiesel moottorikäytössä KALLE -hanke Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia esteröityjen kala- ja eläinrasvojen sopivuutta dieselmoottorien polttoaineeksi (ajoneuvojen ja työkoneiden moottorit). Huomiota tullaan kiinnittämään biopolttoaineen käyttäytymiseen palotilassa sekä moottoriprosessin mallinnukseen ja hiukkaspäästöihin. Vaasan yliopistossa suoritettaviin fysikaalisiin mittauksiin kuuluvat mm pommikalorimetrillä suoritettavat energiasisältömittaukset, tiheys-, pintajännitys- ja viskositeettimittaukset, polttoainesuihkun pisarakoon mittaukset ja kylmäkäyttäytymisen mm jähmepisteen tutkiminen (sääkaappi, optinen mittausmenetelmä kehitteillä). Tutkimuksessa tullaan selvittämään käytettyjen polttoaineiden setaaniluvut ja setaaniindeksit.
Novia Engine Laboratory
Päästöjen hiukkaskokojakautuma Ennen kaikkea pienemmällä pyörimisnopeudella ajettaessa suurempia yli 100 nm hiukkasia syntyi FME:llä huomattavasti vähemmän kuin dieselöljyllä. Kuten kuvasta ilmenee, tulos on erittäin hyvin toistettavissa.
Söderfjärdin Meteoria
AND
Ilmastonmuutos ja energia Jos ihmiset jatkuvasti käyttävät liian paljon fossiilista energiaa, maan pinnan lämpötila tulee jatkuvasti nousemaan. Jo muutaman asteen nousu voi aiheuttaa dramaattisia muutoksia. Ilmastonmuutoksen suuruus riippuu lämpötilan nousun suuruudesta. - Jäätikköjen sulaminen sekä pohjoisella että eteläisellä pallonpuoliskolla - Vedenpinnan nousu valtamerissä: Lousiana, Banglades, - Myrskyjä - Pyörremyrskyt - Kovia vesisateita ja usein väärään aikaan - Kuivia ajanjaksoja - Erosio
Päästöttömän ja uusiutuvan energian tuotantoa asuinalueilla Energiaomavaraisuus ja kestäväkehitys Uusiutuvat energian lähteet Määrä, laatu, saatavuus, hinta, hyödynnettävyys Energiaomavaraisuuden alueellinen potentiaali Tekniset ratkaisut ja konseptit Liiketoimintamallit Investointi- ja kannattavuuslaskelmat Aluetalous Tehokas energian käyttö
Bioenergian tuotanto hajautetussa tuotannossa voi olla kannattavaa vain, jos kaikki osakannattavuudet pystytään hyödyntämään. Esimerkkikaavio maatausosuuskuntien hajautetusta energian tuotannosta. etanolin ulosmyynti ulosmyynti Huittinen kuluttajille ETANOLITEHDAS etanoli liha puhdistus makkara BIODIESEL LAITOS rehu polttyoöljy ohra lannoite biodiesel esteröinti etanoli rehu (rouhe) puristus glyseroli teurasjäte LIHAN- JALOSTAMO YLIOPISTO tutkimuslaitos öljykasvien laadunvarmistus siemenet ylimääräinen rouhe biodieselin O ulosmyynti S U biokaasun U maatila korret lanta BIOKAASULAITOS ulosmyynti S sikoja K maatila synteettinen U karjaa diesel N maatila biokaasua N sikoja lannoitetta sähkö A T omega 3 MAA- JA METSÄTALOUDEN KOULUTUSYKSIKKÖ rasvat - viljelijöiden koulutus eläimiä - tiedotus
Metsän biomassa Runkopuun tilavuus Suomessa on 1937 x 10 6 m 3. (Lähde: Energia Suomessa: Tekniikka, talous ja ympäristövaikutukset) Vuotuinen kasvu on noin 80 x 10 6 m 3. Oksat huomioiden vuotuinen kasvu on noin 110 x 10 6 m 3.
Energiahuollon alueelliset ratkaisut ja rakennemuutos Visio: energiasektorin dikotomia (2-jako) Suurten asutuskeskusten ja energiaintensiivisen teollisuuden ulkopuoliset ratkaisut Alueellinen energiaomavaraisuus Suunnitteluprosessi, toimijoiden sitouttaminen, tiedotus ja tiedon tason parantaminen, toimenpidesuunnitelma Sosiaaliset ja muut alueelliset vaikutukset
FT Erkki Hiltunen, tutkimusjohtaja BIOPOLTTOAINELABORATORIO
Määritettäviä asioita tiheys viskositeetti pintajännitys ph-määritys energiasisältö samepiste suodatettavuus jähmepiste lämpötila leimahduspiste vesipitoisuus esteripitoisuus rikkipitoisuus tuhkajäännös hiilijäännös kuparikorroosio setaaniluku setaani-indeksi tislausalue kokonaiskontaminaatio hapettumisstabiilisuus happoarvo iodiluku linoleenihappoesteri monityyd. metyyliesterit metanolipitoisuus monoglyseriidipitoisuus diglyseriidipitoisuus triglyseriidipitoisuus glyseroli kaikkiaan vapaa glyseroli ryhmän I metallit Na+K ryhmän II metallit Ca+Mg fosforipitoisuus P aromaattisuus vapaat rasvahapot pisarakoon määritys suodatus pakokaasupäästöt moottorin pitkäaikaiskokeet
Öljyn puristus ja suodatus
Bioöljyn esteröinnissäkäytetty laitteisto Ilmajoen Maa- ja metsätalousoppilaitoksella Laitevienti ulkomaille
Biopolttoainelaboratorion uudempaa laitteistoa
Rancimat laitteisto: Bioöljyjen ja biodieselin vanhenemiseen sovellettava laitteisto hankintahetkellä ainoa Suomessa
ILKKA 29.10. 2007
Valtiovarainvaliokunnan Kauppa- ja teollisuusjaosto 24.08. 2007
Pohjoismainen konferenssi
Kohti Energiatehokasta Rakentamista 23.10.2009 KIITOS