Uusiutuva energia - Julkaisumaisema TEM:n Toimialaraportin liite Hannu Luoma, VTT 10.10.2013 Raportti on osa TEM:in toimialaraporttia Uusiutuva energia http://www.temtoimialapalvelu.fi/etusivu/toimialaraportit/toimialaraportit_ja_tilastokuvat/uusiutuva_energia
2 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Sisällysluettelo Yleistä energiasektorilta (kalvot 3 6) Julkaisumaisema Yhteenveto (kalvot 7-8) Yleiskatsaus (kalvot 9-11) Vuosijakauma (kalvot 12-13) Teknologia-alueet (kalvo 14) Keskeiset tutkimuslaitokset (kalvo 15) Tärkeimmät ja valitut teknologia-alueet (kalvot 16 51) Biomassa (kalvot 17 22) Puubiomassa (kalvot 23 28) Agro-biomassa (kalvot 29 32) Jätebiomassat (kalvot 33 38) Biodiesel (kalvot 39 44) Leväbiomassa (kalvot 45 50) Menetelmät (kalvot 51-56)
3 Yleistä energiasektorilta Maailman BKT:n on arvioitu kasvavan 3,6 % vuodessa (56 % vuosina 2010-2040. Uusiutuvat energianlähteet ja ydinvoima voimakkaimmin kasvavia alueita, n. 2,5 % vuodessa. Fossiilisten polttoaineiden osuuden arvioidaan olevan v. 2040 n. 80 % maailman energiantuotannosta. Kivihiilen tuotanto ja kulutus kasvavat pääasiassa Kiinan kivihiilen tarpeesta johtuen. Source: http://www.eia.gov/pressroom/presentations/sieminski_07252013.pdf
4 Yleistä energiasektorilta Suurimmat primäärienergian kuluttajat vuonna 2011 olivat Kiina ja Yhdysvallat, joiden osuus oli 39 % maailman primäärienergian kulutuksesta. Source: http://energyforumonline.com/tag/primary-energy/
5 Yleistä energiasektorilta Source: http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/statistical-review/statistical_review_of_world_energy_2013.pdf
6 Yleistä energiasektorilta Source: http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/statistical-review/statistical_review_of_world_energy_2013.pdf
7 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Yhteenveto
8 UUSIUTUVA ENERGIA - Yhteenveto Analysoitava kirjallisuus haettiin STN-tietopankin Chemical Abstracts Plus tietokannasta. Julkaisumaiseman tekoon koottiin vain tieteellis-tekniset julkaisut. Patenttimaisema tehtiin erillisessä raportissa. Tietokannan sisällöstä johtuen tuulivoima, geoterminen energia ja vesivoima rajattiin hausta pois. Vuosirajauksena käytettiin aikaväliä 2003 2014 Materiaalin analysointi ja visualisointi tehtiin STN AnaVist text & data mining ohjelmistolla Kokomaisema sisältää teknis-tieteelliset julkaisut. Analyysejä tehtiin sekä kokomaisemasta että puubiomassan, jätebiomassojen, agrobiomassan, biodieselin ja kasviöljyjen, bioetanolin, ja leväbiomassojen osamaisemasta. Analyysi tehtiin Työ- ja elinkeinoministeriön Uusiutuvan energian toimialakatsausta varten.
9 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Yleiskatsaus Seuraavissa kalvoissa maisema on värjätty vuosien mukaan. Pylväsdiagrammien pylväät on värjätty vastaavasti ja värit pylväissä osoittavat julkaisujen suhteellisen osuuden. Kartalta voidaan nähdä suoraan julkaisujen sijoittuminen suhteessa toisiinsa.
10 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Yleiskatsaus Sisällöltään samantyyppiset dokumentit kootaan klustereiksi. Samantyyppisyys määräytyy julkaisuissa olevien sanojen perusteella. Kaksi sanaa klusterin vieressä ovat kaksi yleisintä sanaa klusterin dokumenteissa. Mitä lähempänä toisiaan klusterit ovat kartassa sitä lähempänä ne ovat myös aiheeltaan Värit ilmaisevat klusterin kokoa. Mitä punaisempi sitä enemmän dokumentteja. Kartta kertoo, että uusiutuvien polttoaineiden poltosta, biomassan fermentaatiosta, sahanpurusta, lämpökäsittelymenetelmistä, uusiutuvasta energiasta, sekä kivihiilen poltosta on CA:ssa erityisen runsaasti viitteitä..
11 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Yleiskatsaus.
12 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Vuosijakauma Seuraavissa kalvoissa julkaisuvuodet on värjätty eri väreillä kolmen/viiden vuoden jaksoissa. Värit pylväissä ja kartalla näyttävät julkaisujen osuuden vastaavina aikajaksoina.
13 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Vuosijakauma 2003-2014 Vuoden 2013 julkaisumäärä sisältää lokakuun alkuun mennessä julkaistun kirjallisuuden Uusiutuvaa energiaa käsittelevän kirjallisuuden määrä pysyi vuoteen 2005 likimain samana, n. 800 julkaisuna vuodessa. Vuodesta 2006 alkaen julkaisujen määrä alkoi nousta selvästi, ollen vuonna 2012 n. 2400 julkaisua. 2003-2006 2007-2010 2011-2014
14 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Teknologia-alueet Teknologiaindikaattorit ovat Chemical Abstracts Servicen indeksoijien antamia, julkaisujen sisältöä kuvaavia indeksointitermejä. Kaksi ylintä palkkia ovat huomattava suuria muihin verrattuna. Syynä tähän on, että sekä biomassa, että polttoaineet ovat laajempia käsitteitä kuin seuraavat, joten niihin ohjautuu enemmän julkaisuja kuin seuraavien indikaattorien alle. 2003-2006 2007-2010 2011-2014
15 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Keskeiset tutkimuslaitokset Kiinan teollisuus on voimakkaassa kasvussa, minkä vuoksi sen tarvitsemat energiamäärät ovat nousseet huimaa vauhtia. Kiina on jo ohittanut USA:n maailman suurimpana primäärienergian kuluttajana. Tämän vuoksi Kiina on panostanut viime aikoina energian, myös uusiutuvien energianlähteiden, tutkimukseen. Suurin julkaisija vuosina 2003 2014 on Chinese Academy of Sciences, joka julkaisee likimain kaksi kertaa enemmän uusiutuvaan energiaan liittyvää kirjallisuutta kuin seuraavaksi suurin Technical University of Denmark. 2003-2006 2007-2010 2011-2014
16 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biomassa Seuraavilla kalvoilla tutkitaan erikseen valittuja osa-alueita maisemasta. Pylväsdiagrammeissa on näkyvissä vain ne pylväät, joissa esiintyy julkaisuja valitulta alueelta. Värillinen osa pylväästä näyttää valitun osamaiseman osuuden kaikista julkaisuista (harmaa osa). Pylväät on järjestetty laskevaan järjestykseen valitun osamaiseman julkaisujen lukumäärän mukaan.
17 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biomassa Biomassaa käsittelevien julkaisujen kokonaismäärä: 5 320 kpl. Kuva on lähes identtinen yleismaiseman kanssa. Tärkeimmät osa-alueet: poltto, sahanpuru, biomassan fermentointi ja uusiutuva energia.
18 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biomassa Biomassaa (ml. Biomassojen muunto alkoholiksi) käsittelevien julkaisujen määrä on ollut kasvussa vuodesta 2005 lähtien, poikkeuksena kuluva vuosi (2013), jonka julkaisujen määrä näyttäisi jäävän selvästi edellisten vuosien tason alapuolelle.
19 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biomassa, teknologiaindikaattorit
20 Uusiutuva energia Biomassa, Keskeiset tutkimuslaitokset Chinese Academy of Sciences on ylivoimaisesti suurin biomassatutkimuksen julkaisija maailmassa
21 Uusiutuva energia Biomassa, Keskeiset tutkijat Åbo Akademin dekaani, professori Mikko Hupa on bioenergia-alan keskeisiä tutkijoita maailmassa.
22 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Puubiomassa Julkaisujen kokonaismäärä 2 898. Tärkeimmät osa-alueet: - Puubiomassojen poltto - Puubiomassojen terminen hajottaminen - Sahanpurun kaasutus polttokaasuiksi
23 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Puubiomassa
24 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Puubiomassa Teknologiaindikaattorit
25 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Puubiomassa vuosijakauma Puubiomassaa, sen jalostusta ja energiakäyttöä käsittelevän kirjallisuuden määrä on pysynyt viime vuosina melko tasaisena. Julkaisumäärät ovat pysyneet vuodesta 2003 vuoteen 2013 noin 200 300 julkaisussa. Huippuvuosi oli 2012, jolloin julkaisujen määrä ylitti 400 julkaisun rajan.
26 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Puubiomassa keskeiset tutkimuslaitokset Pohjoismainen osaaminen vahvasti esillä. Technical University of Denmark, Sveriges Lantbruksuniversitet, VTT ja Chalmers University of Technology.
27 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Puubiomassa keskeiset tutkijat Pohjoismaat ovat perinteisesti olleet vahvasti esillä puubiomassaa, sen jalostusta ja energiakäyttöä käsittelevässä tutkimuksessa, kuten tärkeimpien tutkijoiden diagrammikin osoittaa. Åbo Akademin professori Mikko Hupa ja Luulujan yliopiston professori Marcus Öhman ovat kaksi puubiomassojen huippututkijaa
28 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Agrobiomassa Julkaisujen kokonaismäärä 2 774 kpl, keskittyen erityisesti agrobiomassojen polttotekniikkaan, termiseen hajottamiseen, sekä hydrolyysiin ja fermentointiin.
29 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Agrobiomassa Agrobiomassoihin liityvien tutkimusjulkaisujen vuositrendit muistuttavat muiden biomassojen vastaavia trendejä. Vuoteen 2005 saakka julkaisutoiminnan volyymi oli n. 100 julkaisua per vuosi, ja alkoi sen jälkeen kasvaa. Vuonna 2012 saavutettiin huippu, hieman alle 600 julkaisua. Kuvaajasta havaitaan myös puubiomassojen osalta sama trendi kuin muiden uusiutuvien energianlähteiden kohdalla, vuonna 2013 on odotettavissa jyrkkä pudotus agrobiomassojen tutkimusjulkaisujen määrissä.
30 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Agrobiomassa Teknologiaindikaattorit: Agrobiomassojen tutkimuksessa suurin panostus näyttäisi kohdistuvan massatuotteiden, kuten oljen, maissin ja riisin tutkimukseen
31 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Agrobiomassa keskeiset tutkimuslaitokset Kuten suuressa osassa muita biomassoja, myös agrobiomassoissa kaksi organisaatiota erottuu selvästi muista. Suurin on jälleen Chinese Academy of Aciences, ja toisena Technical University of Denmark. Huomattavaa on myös muiden kiinalaisten organisaatioiden (10 kpl) vahva edustus. Kolmentoista huippuorganisaation listalle mahtuu vain kolme ei-kiinalaista organisaatiota.
32 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Jätebiomassat Jätebiomassoihin liittyvien tutkimusjulkaisujen kokonaismäärä: 4 419 Keskeiset tutkimusalueet: RDF polttotekniikka Yhdyskuntajätteen poltto Kaasutus Kiintojätteen polttoainekäyttö Hydrolyysi & fermentointi Kestävä energia
33 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Jätebiomassat
34 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Jätebiomassat Jätebiomassoja käsittelevän tutkimuksen volyymi on pysynyt likimain samana koko analyysijaksolla, noin 300 400 tutkimusjulkaisuna per vuosi. Vuodelle 2013 vaikuttaisi olevan tulossa myös jätebiomassojen tutkimuksessa pieni notkahdus.
35 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Jätebiomassat Teknologiaindikaattoreiden mukaan jätebiomassojen tutkimuksen tärkeimmät osaalueet ovat kiintojätteet ja yhdyskuntajäte, niiden poltto ja palamistuotteet, sekä kierrätys. Jätebiomassojen osuus koko biomassatutkimuksesta on vain n. 17 %.
36 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Jätebiomassat keskeiset tutkimusorganisaatiot Jätebiomassojen tutkimus on, kuten suurin osa muustakin bioenergian tutkimuksesta, keskittynyt Kiinalaisiin tutkimusorganisaatioihin. Paras ei-kiinalainen organisaatio, Technical University of Denmark, sijoittuu vasta neljänneksi.
37 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Jätebiomassat keskeiset tutkijat
38 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biodiesel Tutkimusjulkaisujen kokonaismäärä: 2 017 kpl Biodieseliin liittyvä tutkimustoiminta keskittyy pääasiassa perinteisiin kasviöljyihin liittyvään 1G-biodieseleihin, polttoöljyä korvaavien tuotteiden, sekä niiden valmistusteknologiaan, erityisesti rasvojen ja glyseridien polttokäytön tutkimukseen. Kaasutukseen, polttoainekäyttöön ja termisiin käsittely/jalostusmenetelmiin liittyvä tutkimus on selvästi vähäisempää.
39 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biodiesel Dieselpolttoaineet, dieselmoottorit, polttomoottorit Korvaavat dieselpolttoaineet
40 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biodiesel Biodiesel: Julkaisutrendit Tutkimus kasvanut tasaisesti v. 2012 saakka. Painopiste 1G-biodieselissä.
41 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biodiesel Teknologiaindikaattorit: Rasvahapot ja 1Gbiodieselit dominoivat tutkimusta.
42 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biodiesel keskeiset tutkimusorganisaatiot Tutkimusorganisaatiot: - Indian Institute of Technology suurin - Kiinalaiset organisaatiot vahvasti mukana - USA:lla myös vankka asema tutkimuksessa
43 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Biodiesel keskeiset tutkijat
44 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Leväbiomassa Tutkimusjulkaisujen kokonaismäärä: 612 kpl. Leväbiomassojen polttoainekäyttöön tähtäävä tutkimus on ollut vähäistä, vain noin 10 julkaisua vuodessa, aina vuoteen 2007 saakka, minkä jälkeen tutkimus on kasvanut huomattavasti, ollen vuonna 2012 jo 161 julkaisua. Tutkimuksen painopiste on ollut leväöljyissä ja niiden käytössä dieselpolttoaineena. Myös leväöljyjen hydrolyysiä ja fermentointia on tutkittu.
45 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Leväbiomassa
46 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Leväbiomassa Tutkimusjulkaisujen vuositrendit: 2003 2007, n. 10 julkaisua/a. 2008 2009, 50 100 julkaisua/a 2010 2012, >100 julkaisua/a 2013, n. 90 julkaisua
47 Uusiutuva energia Julkaisumaisema - Leväbiomassa Teknologiaindikaattorit
48 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Leväbiomassa keskeiset tutkimusorganisaatiot USA:n tutkimusorganisaatiot vahvasti edustettuina. Myös Kiinalaisilla vahva ote. Intiakin mahtuu kärkikymmenikköön
49 Uusiutuva energia Julkaisumaisema Leväbiomassa keskeiset tutkijat
50 Uusiutuva energia Innovaatio- ja patenttimaisema Menetelmät
51 Tiedonlähteet ja työkalut Haussa käytetty STN-tietopankkia - ammattilaisten tiedonhankintatyökalu, jossa on erinomaiset haku- ja analyysimahdollisuudet sekä laaja valikoima tietokantoja CAplus (Chemical Abstracts Plus) Kemia hyvin laajasti käsitettynä sisältäen myös esim. bio-, materiaali- ja energiatekniikan. Yli 36 milj. viitettä v. 1907 alkaen, osittain jo 1800-luvun alusta lähtien: 63 patenttiviraston julkaisut + 10000 sarjajulkaisua + raportteja, konferenssiesitelmiä yms. Koko patenttiperhe samassa viitteessä. Jalostettua tietoa. Alan asiantuntijan laatima erittäin perusteellinen indeksointi julkaisun sisällön kuvaamiseksi. CASnumerot Chemical Abstracts tietokannassa v. 1907 lähtien esiintyneille 70 milj. org. ja epäorg. yhdisteelle ja 65 milj. biosekvenssille. Otsikot ja tiivistelmät jonkun verran laajennettuja. Tesaurus yrityksistä kokoaa yhteen tytäryrityksiä ja selvittää muutoksia yrityksen rakenteessa. Analyysissä käytetyt tiedonlouhinta- ja visualisointityökalu STN AnaVist / STN Interaktiivisia ja dynaamisia työkaluja maisemien laadintaan patentti- ja teknistieteellisistä julkaisuista. Työkalut kokoavat samantyyppiset dokumentit klustereiksi ja visualisoivat ne kartoiksi. Paljon mahdollisuuksia toimijoiden, teknologiasektoreiden, maantieteellisten jakautumien ja vuositrendien interaktiiviseen tutkimiseen.
52 Aihe Hakuprofiili ja analyysimenetelmä Haussa käytettiin STN-tietopankin jalostettua tietoa sisältävää tietokantaa Chemical Abstracts Plus Yksinkertaistettu hakuprofiili (tarkempi profiili seuraavalla sivulla): (wood fuels or biodiesel or renewable energy or bioenergy or bioethanol or biofuel or biomass or straw or agro-biomass or recycling fuel or refuse derived fuel or biorefinery or algae fuel or logging residue or sawdust or vegetable oil or municipal waste) and (incineration or combustion or energy or fuel or power) Hakuun otettiin mukaan vain tieteellisteknilliset julkaisut. Vuosirajauksena oli 2000 2014. Haku kattaa tieteellis-teknisen kirjallisuuden, joka on julkaistu 2003-2014 Tiedonhaussa löytyi 15 581 tieteellistä julkaisua Analysointi ja visualisointi STN AnaVist text & data mining -ohjelmalla Haussa löytyneet dokumentit tuotiin ohjelmaan. Epärelevantit julkaisut poistettiin.
53 Kattaa vain teknistieteelliset julkaisut. Uusiutuva energia Hakuprofiili, 1/2 L1 WOOD/OBI(W)FUEL/OBI OR (FUEL/OBI OR RECYCLING/OBI)(W)WOOD/OBI OR FOREST/OBI(W)ENERGY/OBI OR ENERGY/OBI(W)(WOOD/OBI OR CROPS/OBI OR FOREST/OBI) Rajoitukset: Julkaisuvuosi 2003 2014. Hakusanat rajattu OBIkenttään (otsikko ja avainasanasto) Rajattiin patentit pois L2 (BIODIESEL/OBI AND ((ALTERNATIVE/OBI OR BIOMASS/OBI OR SYNTHETIC/OBI)(W)FUEL/OBI) OR (SUSTAINABLE/OBI OR RENEWABLE/OBI)(W)ENERGY/OBI) OR BIOENERGY/OBI L3 (BIOETHANOL/OBI OR BIOGAS/OBI OR BIOFUEL/OBI) AND (BIOMASS/OBI OR SYNTHETIC/OBI OR SUSTAINABLE/OBI OR RENEWABLE/OBI) L4 (BIOMASS/OBI OR RENEWABLE/OBI)(W)(ENERGY/OBI OR FUEL/OBI) L5 (STRAW/OBI OR REED/OBI(W)CANARY/OBI(W)GRASS/OBI OR AGRICULTURAL/OBI(W)BIOMASS/OBI OR FIELD/OBI(W)BIOMASS/OBI OR AGROBIOMASS/OBI OR AGRO/OBI(W)BIOMAS S/OBI OR AGRI/OBI(W)BIOMASS/OBI) AND (ENERGY/OBI OR FUEL/OBI OR COMBUSTION/OBI OR GASIFICATION/OBI OR HARVESTING/OBI) L6 ALTERNATIVE/OBI(W)FUEL/OBI OR ALTERNATIVE/OBI(W)ENERGY/OBI OR WASTE/OBI(1W)ENERGY/OBI OR RECYCLING/OBI(W)FUEL/OBI OR REFUSE/OBI(W)DERIVED/OBI(W)FUEL/OBI L7 (BIO/OBI(W)REFINER?/OBI OR BIOREFINERY/OBI OR GREEN/OBI(W)ALGAE/OBI OR ALGAL/OBI) AND (FUEL?/OBI OR OIL/OBI OR ENERGY/OBI)
54 Uusiutuva energia Hakuprofiili, 2/2 L7 (BIO/OBI(W)REFINER?/OBI OR BIOREFINERY/OBI OR GREEN/OBI(W)ALGAE/OBI OR ALGAL/OBI) AND (FUEL?/OBI OR OIL/OBI OR ENERGY/OBI) L8 ((LOGGING/OBI OR FELLING/OBI OR BARK/OBI OR BARKING/OBI OR DEBARKING/OBI)(W)(WASTE/OBI OR RESIDUE/OBI) OR SAWDUST/OBI OR STUMPS/OBI) AND (INCINERATION/OBI OR COMBUSTION/OBI OR ENERGY/OBI OR FUEL/OBI OR POWER/OBI) L9 (VEGETABLE/OBI(W)OIL/OBI OR OIL/OBI(1W)WASTE/OBI OR (BLACK/OBI OR SPENT/OBI)(W)LIQUOR/OBI OR DIGESTER/OBI(W)(GAS/OBI OR SLUDGE/OBI) OR MUNICIPAL/OBI(1W)WASTE/OBI) AND (INCINERATION/OBI OR COMBUSTION/OBI OR ENERGY/OBI OR FUEL/OBI OR POWER/OBI) L10 (L1 OR L2 OR L3 OR L4 OR L5 OR L6 OR L7 OR L8 OR L9) L11 L10 AND PY>=2003 L12 L11 NOT P/DT
55 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa