Synteesikaasuun pohjautuvat 2G-tuotantovaihtoehdot ja niiden aiheuttamat päästövähenemät 2G 2020 BIOFUELS PROJEKTIN SEMINAARI Ilkka Hannula, VTT Arvioidut kokonaishyötysuhteet * 2 Leijukerroskaasutus, kuumasuodatus, tervojen ja hiilivetyjen reformointi 5bar/850C *Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass, Hannula, Ilkka; & Kurkela, Esa 2013. VTT, Espoo. 114 p. + app. 3 p. VTT Technology: 91 1
Biomassan energiasta 50-66 % mahdollista muuttaa polttonesteeksi (300 MW=>150-200 MW) Arvioidut kokonaishyötysuhteet * Leijukerroskaasutus, kuumasuodatus, tervojen ja hiilivetyjen reformointi 3 5bar/850C *Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass, Hannula, Ilkka; & Kurkela, Esa 2013. VTT, Espoo. 114 p. + app. 3 p. VTT Technology: 91 Biomassan energiasta 50-66 % mahdollista muuttaa polttonesteeksi (300 MW=>150-200 MW) Biomassan energiasta 11-27 % muuttuu sivutuotelämmöksi (300 MW => 34-82 MW) Arvioidut kokonaishyötysuhteet * Leijukerroskaasutus, kuumasuodatus, tervojen ja hiilivetyjen reformointi 4 5bar/850C *Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass, Hannula, Ilkka; & Kurkela, Esa 2013. VTT, Espoo. 114 p. + app. 3 p. VTT Technology: 91 2
Biomassan energiasta 50-66 % mahdollista muuttaa polttonesteeksi (300 MW=>150-200 MW) CHP-laitosten välinen ero kokonaishyötysuhteessa enimmillään 6 %-yks Arvioidut kokonaishyötysuhteet * Leijukerroskaasutus, kuumasuodatus, tervojen ja hiilivetyjen reformointi Biomassan energiasta 11-27 % muuttuu sivutuotelämmöksi (300 MW => 34-82 MW) 5 5bar/850C *Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass, Hannula, Ilkka; & Kurkela, Esa 2013. VTT, Espoo. 114 p. + app. 3 p. VTT Technology: 91 Sähkötaseet * 300 MW biomassaa kuivuriin (kosteus 50 p-%, LHV) 6 lauhde CHP 5bar/850C CHP CHP CHP, CCS *Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass, Hannula, Ilkka; & Kurkela, Esa 2013. VTT, Espoo. 114 p. + app. 3 p. VTT Technology: 91 3
Tasoitettu tuotantokustannus, /MWh * 300 MW biomassaa @ 17 /MWh, 0.12 CCR Sähkö 50 /MWh, KL 30 /MWh@5500 h/a Kaupallista teknologiaa Ei investointitukia Ei päästökauppahyötyjä Ei verohelpotuksia 7 Bensiini @150$/bbl Ennen veroja, ml. jalostusmarginaali, 1 =1.33$ (2010) Bensiini @100$/bbl lauhde CHP 5bar/850C CHP CHP CHP, CCS *Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass, Hannula, Ilkka; & Kurkela, Esa 2013. VTT, Espoo. 114 p. + app. 3 p. VTT Technology: 91 8 Biopolttonesteet ja khk-päästöt 4
9 Energiantuotantoratkaisujen päästövaikutuksia Positiivinen Neutraali Neutraali Negatiivinen CO 2 CO 2 CO 2 10 Kaasutukseen perustuvan BTL-laitoksen pelkistetty lohkokaavio 5
11 Kaasutukseen perustuvan BTL-laitoksen pelkistetty lohkokaavio Hiili sisään Laimea CO 2 Tuotteeseen sitoutunut hiili, vapautuu käyttökohteessa laimeana CO 2 :na Konsentroitu CO 2 12 BTL-laitoksen hiilivirrat (tapaus metanoli) Ilman hiilidioksidin varastointia - tuotteeseen 38 % - ilmakehään 62 % CCS-kytkennällä - tuotteeseen 38 % - ilmakehään 6 % - varastointiin 56 % 6
13 Kaasutusparametrien vaikutus hiilivirtoihin 5 bar / 550 C 22 bar / 850 C 5 bar / 850 C 14 Lopputuotteen vaikutus hiilivirtoihin MeOH LTFT DME MTG 7
15 RES-direktiivin* mukainen laskentamenetelmä Fossiilisena vertailukohtana käytetään arvoa 22,9 kgceq/gj Ostosähkön hiilirasitteena EU:n keskiarvo 33,7 kgceq/gj Direktiivi ei anna metsätähteen korjuuketjun päästöjä, mutta tässä laskennassa käytetty arvoa 0,9 kgceq/gj** Jätelämmölle ei kohdenneta päästöjä (kaukolämmölle kylläkin). ää. ää ää ä = ää ää 100% ää *EU (2009) Directive of the European Parliament and of the Council on the promotion of the use of energy from renewable sources. 2009/28/EC. The Official Journal of the European Union 05/06/2009. **Direct wood fuel chain emission (equal to 12 kgco2 eq.mwh -1 ) resulting from collecting, chipping and transporting the harvest residues, CH4 and N2O emissions from combusting the residues, fertilizing the forest to compensate for nutrient loss, and recycling of ash. Lähde: Repo, A., Tuomi, M., Liski, J., 2011. Indirect carbon dioxide emissions from producing bioenergy from forest harvest residues, GCB Bioenergy. 3, 107-115. 16 8
17 18 9
19 20 *Latvusmassalle arvioitu hiilivaraston keskim. muutos 100 vuoden ajanjaksolla: 6 kgc/gj. Lähde: Repo, A., Tuomi, M., Liski, J., 2011. Indirect carbon dioxide emissions from producing bioenergy from forest harvest residues, GCB Bioenergy. 3, 107-115. 10
21 BTL + CCS 22 11
23 24 Hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin hinta-arvioita 300 MWbiom BTL-laitokselle* *Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass, Hannula, Ilkka; & Kurkela, Esa 2013. VTT, Espoo. 114 p. + app. 3 p. VTT Technology: 91 12
25 26 *Latvusmassaan liittyvähiilivarastonkeskim. muutos 100 vuoden ajanjaksolla: 6 kgc/gj. Lähde: Repo, A., Tuomi, M., Liski, J., 2011. Indirect carbon dioxide emissions from producing bioenergy from forest harvest residues, GCB Bioenergy. 3, 107-115. 13
27 Yhteenveto Biomassan kaasutuksen kautta valmistetuilla synteettisillä polttonesteillä voidaan saavuttaa merkittäviä, yli 90 % päästövähenemiä. Prosessiasetuksilla vähäinen vaikutus päästövähenemään Eri lopputuotteiden väliset erot päästövähenemässä pieniä. Raaka-aineen mukana tulevat päästöt merkittävässä asemassa. Tarvittaessa BTL-prosessi voidaan suunnitella myös maksimoimaan päästövähenemä (sähkötase ja sivutuotteet). 28 VTT - 70 vuotta teknologiaa yhteiskunnan ja elinkeinoelämän hyväksi 14
29 lisäbiomassaa 15