PIEN-CHP POLTTOAINEENTUOTANTOLAITOKSEN YHTEYDESSÄ 15.05.2014 Polttomoottori- ja turbotekniikan seminaari Teknologiateollisuus Otaniemi,Espoo Janne Suomela Projektitutkija, Levón-instituutti Vaasan yliopisto
Sisältö Tausta Biopolttoaineet Yhdistetty sähkön ja lämmöntuotanto Tulokset Yhteistuotantomallit (optimaaliset materiaalivirrat) CHP-laitos sähköntuotannossa Pohdinta ja johtopäätökset 2
Tausta DESY-Lähienergia (2012-2014) Onko biopolttoaineiden yhteistuotanto perusteltua? Biodieselin ja -etanolin sivutuotteet voidaan käyttää biokaasun tuotannossa Muodostuvien sivutuotteiden määrä Hybridi(yhteistuotanto)järjestelmä? Voiko tuotetuilla polttoaineilla kattaa pienen kylän sähköenergiantarpeen? Biodiesel ja -kaasu voidaan käyttää CHP-laitoksen polttoaineena 3
Tavoite Biodieseliä, -etanolia ja -kaasua tuottavan hybridituotantojärjestelmän optimointi siten, että kaikki sivutuotteet hyödynnetään Mitoittaa pieni CHP-laitos esimerkkikylän sänköntuotantoon 4
Biopolttoaineet 5
Biopolttoaineet Biodieselin tuotantolaitos Eläinrasvaa 2600 m 3 Biodieseliä 2500 m 3 Glyserolia 260m 3 Bioetanolilaitos Peruna (-jäte) 6800 m 3 Bioetanoli 850 m 3 Rankki 17000m 3 Biokaasulaitos Raaka-aine 3700 m 3 Biokaasu 324000 m 3 Mädätysjäännös 1354 m 3 6
Yhdistetty sähkön ja lämmöntuotanto Mäntämoottorikäyttöinen CHP-laitos Biodiesel, biokaasu, kaksoispolttoaine (DF, dual fuel) Kokoluokat Suuret 2 MW -> Pienet 100 kw -> 2 MW Mikrokokoiset, esimerkiksi 5 kw (omakotitalot) Kokonaishyötysuhde jopa 90 % (tässä työssä 85%) Sähköhyötysuhde voi olla yli 50 % (tässä työssä 35-45 %) 7
Tulokset: Yhteistuotantomalli 1 Tarkasteltiin lähinnä biodieselin, -etanolin ja -kaasun tuotantolaitosten materiaalivirtoja Biodiesel Eläinöljyä 2600 m 3, biodieseliä 2500 m 3 glyserolia 260 m 3 Bioetanoli Perunaa 6800 m 3, bioetanolia 850 m 3, rankkia 17000 m 3 Biokaasua Raaka-ainetta 17260 m 3, biokaasua 1,5 milj. m 3, mädätysjäännöstä 6300 m 3 Biokaasulaitos jouduttaisiin mitoittamaan suuremmaksi 8
Tulokset: Yhteistuotantomalli 2 - Biodiesel- ja biokaasulaitos toimivat kapasiteettiensa mukaan 9
Tulokset: Yhteistuotantomalli 2 Rankkia 3440-3700 m 3 Bioetanolia 172-185 m 3 10
Tulokset: CHP-laitos sähköntuotannossa 1 3 2 4 - Sähköteho laitoksissa vaihteli 0,4-0,5 MW - Sähköenergiantuotto pisteissä 1 ja 2 on 3500 MWh ja pisteissä 3 ja 4 on 4400 MWh 11
Tulokset: CHP-laitos sähköntuotannossa 12
Pohdinta Materiaalivirtalaskennassa ( optimoinnissa ) tehtiin oletuksia Bioetanolilaitos teoreettinen Tuotantolaitokset toimivat kapasiteettiensa mukaan CHP-laitoksen osalta oletettiin Kokonaishyötysuhde 85 %, sähköhyötysuhde 35-45 % Voi käyttää polttoaineena biodieseliä ja -kaasua Taloudellinen näkökulma Laskennassa tarkasteltiin vain materiaalivirtoja Voidaanko polttoaineilla (CHP) tuottaa kylän sähköenergia 13
Johtopäätökset Biodieselin ja bioetanolin tuotantolaitoksilta muodostuu sivutuotteita enemmän kuin biokaasulaitos kykenee mädättämään laitosten toimiessa kapasiteettiensa mukaan Hybridituotantojärjestelmä on perusteltu Biodieselillä ja -kaasulla voidaan toteuttaa CHPlaitos kyläkokoluokassa 14
15