Pien-CHP:stä voimaa vientiin ja maakuntaan(?) Jukka Konttinen Jyväskylän yliopisto / Uusiutuvan energian ohjelma 2.2.2011
Pien-CHP teknologioita Suomessa (10 1000 kw e ) Polttosovellukset Teknologioita mikroturbiini, ORC ja Stirling-kone Polttolaite esim. pellettipoltin Sähköteho n. 15 % biomassan termisestä energiasta Kaupallista Suomessa toimintaa vielä vähän biomassa-raaka-aineelle Keski-Euroopassa ensimmäisiä sovelluksia Tutkittu Suomessa mm. LTY (Stirling, mikroturbiini) ja JY (Stirling) Stirling: sähköteho jäänyt vaatimattomaksi Kaasutussovellukset Myötävirtakaasutin + kaasun puhdistus + kaasumoottori Sähköteho n. 30 % biomassan termisestä energiasta Kaupallinen toiminta Suomessa Kokemukset ensimmäisistä demoista eivät kovin rohkaisevia (Tervola/Entimos Oy, Kokemäki/Condens Oy) Pitkän aikavälin toimivuus vielä demonstroitava Haasteena kaasuttimesta tulevat tervat Yrityksiä HT Enerco Oy (www.htenerco.fi) Gasek Oy (www.gasek.fi) CCM-Power Oy (www.ccm-power.fi) Entimos Oy (www.entimos.fi)
Pien-CHP:en soveltuvan teknologian ominaisuuksia Lähde: Pänkäläinen H., Konttinen J., Pienimuotoisen CHP-tuotannon teknologiat ja tutkimus, Jyväskylän yliopisto 2009. Ei julkaistu.
Pien-CHP:n taloudellisuus Technology ORC Stirling Micro Turbine Gasification Plant type and size Replacing water boiler with ORC Engine only (10 kw e ) Whole plant (25 250 kw e ) Whole plant (30 75 kw e ) (1000 kw e ) Investment cost 2765 1400 2200 1000 1700 1250 1800 ( /kw e ) Operating costs (cent/kwh e ) 12 6.4 9 4.4-7 6.4 8.5 Nykyisillä sähkön hinnoilla joku tuotantotukimekanismi tarvittaneen, jotta teknologia kaupallisesti kiinnostava Lähde: Linna V., Flyktman M., Selvitys pienen kokoluokan puupolttoaineiden CHP- ja kaasutuslaitoksista, VTT 2009. Ei julkaistu.
Kehityksen tila ja tulevaisuus Ideoita & kehitystyötä on Rahoitushaasteet, etenkin yksittäiset keksijät ottaneet yhteyttä Stirlingiin ei uskota? Kaasusovelluksissa hyviä kokemuksia (maakaasu, biokaasu, kaatopaikkakaasu) Pilotointia menossa pitkäaikaiskäytettävyys Pien-kokoluokassa haasteet kaasun puhtauden lisäksi myös energiahäviöt, esim. sähkön omakäyttöteho (puhaltimet, kuljettimet)
Mikro-CHP-laitteisto Vaajakosken laboratoriossa P2 Fan flue gas recirculation + sek. & tert. air preheating T7 Heat exch 2 Stack Furnace: height. 1.3 m, i.d. 0.5 m mass flow meters sek+ tert air Stirling 9 kwe 1300C Heat exchanger 1 T5 T4 District heat T6 T3 Flue. Gas. sampling O2, CO, particles mass flow... prim. air (with pellets) Pellet furnace Fuel power 60 kw T2 P1 T1 Flue gas cleaning T= temperature, P= pressure to PC control system! https://www.jyu.fi/kemia/tutkimus/uusiutuva-energia/tutkimus/mikro-chp
Paineen säätö Suodatus Jäähdytys Sykloni Suodate Kaasutus kuljetin Sähkö Kaasu Biopoltto aine Lauhde
Termovaaka Siirretty VTT:llä käytössä ollut laitteisto JY:lle Voidaan tutkia yksittäisen biomassapalan tai jätteen palamista/kaasuuntumista/pyrolyysiä/torrefiointia ETU: iso partikkelikoko mahdollinen (pelletit, palat) Voi täydentää tutkimusta Vaajakosken laitteistolla Happea sisältävät kaasut johdetaan korotetussa lämpötilassa polttoainenäytteen yhteyteen Näytteen painon muutos ajan funktiona rekisteröidään Palamistapahtuman aikana syntyvät kaasut voidaan mitata ajan funktiona Taseiden kautta voidaan tutkia hiilen, typen jne. konvertoitumista
MIKRO-CHP ROADMAP Tavoite: Selvittää mikro/pien-chp-teknologioiden tilaa ja kaupallistumista haastattelemalla alan toimijoita Yritykset, tutkimuslaitokset, Tulokset käsitellään anonyymisti, kauppatieteen menetelmillä Haastateltavien näkemykset ei liikesalaisuuksia Kenenkään selvitystyöhön osallistuneen tietoja ei julkaista erikseen Toteutus keväällä 2011. Opinnäytetyöntekijä Veli-Heikki Vänttinen (JY Kauppakorkeakoulu, Yritysten ympäristöjohtaminen) Rahoitus: OSKE-ohjelma TOIVOTAAN MYÖNTEISTÄ SUHTAUTUMISTA
YLIOPISTON ROOLI KESKI-SUOMEN BIOENERGIAPONNISTELUISSA? Odotuksia yksittäisistä maakuntalaisista ministereihin asti Ovatko odotukset aina linjassa yo:n omien tavoitteiden kanssa? Yliopiston oman strategian mukaan tavoitteena kansainvälinen tiedeyliopisto Ei tottele maakuntarajoja tutkijankoulutus eli tieteelliset julkaisut ja väitöskirjat tärkeitä (gradujen lisäksi) yliopistouudistus: tulospaineet ja kilpailu vain kiristyvät rahoitus kokonaan uusille avauksille aina vain haasteellisempaa Maakunnalliset toimijat (OSKE, EAKR, yritykset, ) eivät ota huomioon tutkijankoulutukseen liittyviä tavoitteita
BIOENERGIAKEHITYS YRITYKSET Uusissa pk-yrityksissä tuotekehitys hyvin lyhyellä tähtäimellä Onko muualla jo kokeiltu samaa? - rajalliset resurssit selvittää Ulkopuolisen asiantuntemuksen käyttö vs. luottamuksellisuus Vuosien T&K-panostuksiin ei pääsääntöisesti mahdollisuuksia (ml. yritysrahoitusosuudet yliopiston projekteihin) Ongelman määrittely: Haasteina alueet oman osaamisen ulkopuolella (luonnontieteet fysiikka, kemia, ) Tehdäänkö T&K:ta asiakasprojektissa? kontakti yliopistoon
BIOENERGIAKEHITYS YLIOPISTO
EHDOTUS LAADUKKAASEEN TOIMINTAAN Bioenergiakeskukseen testipenkit, yhteistyössä JAMK & JY Yritysten ei tarvitse investoida omiin laitteisiin JAMKilla käytännöllisempi rooli JY tuo mukaan tieteellisen osaamisen saadun tiedon jalostusarvon nosto Resurssit eivät huku rakentamiseen&käyttöönottoon Voidaan tehdä myös yrityksistä osin riippumatonta pidemmän tähtäimen tutkimusta Korkean tason julkaisut Tuo systemaattista otetta ja osaamista myös yrityksille tehtäviin luottamuksellisiin töihin Opettaa myös yrityksiä: kehitystyön tulosten kriittinen tarkastelu
BIOENERGIATUTKIMUS OLEMASSAOLEVAA YHTEISTYÖTÄ HT Enerco Oy Benet Oy C-convert Oy Ariterm Oy Numerola Oy Ramboll Finland Oy Vapo Oy Yritykset muissa maakunnissa (Gasek Oy, Metso Power Oy, Foster Wheeler Energia Oy,..) VTT JAMK.
JOHTOPÄÄTÖKSET Pien-CHP Suomessa perustuu joko polttoon tai kaasutukseen Puubiomassat paras polttoaine Muita biomassoja kokeiltu onnistuneesti CHP:hen sopivat moottoritekniikat mm. ORC, mikroturbiini ja Stirling-kone Pien-CHP-teknologioita kehitetään Suomessa yritysten, tutkimuslaitosten ja yliopistojen toimesta ORC:tä ja mikroturbiineja on kehitetty ja kaupallistettu Lappeenrannan teknilllisessä yliopistossa (Naaraharju Oy) Stirling-konetta puun polton yhteydessä on tutkittu LTY:ssä sekä Jyväskylän yliopistossa Kaasutukseen perustuvia tekniikoita kehitetään ja kaupallistetaan yhtiöissä GasEK Oy, HT Enerco Oy, CCM-Power Oy ja Entimos Oy
JOHTOPÄÄTÖKSET Taloudellisuus: Nykyisen sähkön hinnan takia joku tuotantotukimekanismi on tarpeen Pien-CHP:n yleistyminen tarvitsee onnistuneita pitkän aikajakson (tuhansien tuntien) demonstraatioita JY:n Mikro-CHP Roadmap -projekti selvittää teknologioiden kaupallistumista keväällä 2011 toivotaan myönteistä suhtautumista! Keski-Suomen bioenergia-kehitys: Yliopiston tutkijankoulutustarve huomiointi toiminnassa? Testipenkit Bioenergiakeskukseen projektit JAMK:n, JY:n ja yritysten kesken yhteistyössä