Pien- tai mikro-chp-teknologiat tutkimus Jyväskylän yliopistossa



Samankaltaiset tiedostot
Onko jo pien-chp:n aika?

Pien-CHP:stä voimaa vientiin ja maakuntaan(?)

Pien-CHP:n teknologiset ratkaisut

Energian tuotanto haasteita ja mahdollisuuksia Pohjois- Suomessa. Pekka Tynjälä Ulla Lassi

Kaupalliset pienen kokoluokan kaasutus CHP laitokset

KS-maakuntavaltuuston seminaari IT-instituutti, Jyväskylä Jouko Korppi-Tommola

Ekogen pien-chp. CHP- voimalaitoksen kehittäminen

Kohti biojalostamoja biomassan termokemiallinen jalostus kaasutuksen avulla

Biokaasun tuotanto ja käyttö Suomessa. Prof. Jukka Rintala Ympäristötieteet Jyväskylän yliopisto

Kaasutus tulevaisuuden teknologiana haasteita ja mahdollisuuksia

HELSINGIN ENERGIARATKAISUT. Maiju Westergren

- Vuonna 2014 Lapissa oli maatilaa:

Pien-CHP:n nykytilanne ja tulevaisuus

Case bioenergian kehittäminen Keski-Suomessa

Aurinkoenergia Suomessa

AIRIA BioHAT UUSI VOIMALAITOSKONSEPTI. Reijo Alander TTY

1 YLEISKATSAUS. Taulukko 2. Syöttötariffit EU:ssa.

Outi Pakarinen Biokaasun energia- ja teollisuuskäyttö

Ma Lasaretti Oulu. Pien CHP:n mahdollisuudet ja haasteet

Puuhiilen tuotanto Suomessa mahdollisuudet ja haasteet

Naps Systems Group. Aurinko, ehtymätön energialähde. Jukka Nieminen Naps Systems Oy

ENERGIAMURROS. Lyhyt katsaus energiatulevaisuuteen. Olli Pyrhönen LUT ENERGIA

Biokaasua muodostuu, kun mikrobit hajottavat hapettomissa eli anaerobisissa olosuhteissa orgaanista ainetta

Biokaasuun perustuva lämpö- ja energiayrittäjyys

Stormossen Oy. Sähkön, lämmön ja liikennepolttoaineen yhteistuotanto. Leif Åkers

Auringosta voimaa sähköautoon -seminaari Kuopio Ari Puurtinen

Ruukki aurinkosähköpaketit Myynnin info Myynti- ja tuotekoulutus

Biotalouden uudet arvoverkot

Puupohjainen Bio-SNG kaasutusteknologian kehitysnäkymiä. Gasumin kaasurahaston seminaari / Bankin auditorio / ti tutkija Ilkka Hannula VTT

BB 24/ 7 Businesta Bioenergiasta. Biometalli-hankkeen palvelut bioenergia-alan yrityksille sekä kiinteistöomistajille

BIOKAASU ENERGIALÄHTEENÄ MAATILALLA

Lämpöä tuulivoimasta ja auringosta. Kodin vihreä energia Oy

PORVOON ENERGIA LUONNOLLINEN VALINTA. Mikko Ruotsalainen

Maatilatason biokaasulaitoksen toteutusselvitys. BioG Biokaasun tuotannon liiketoimintamallien kehittäminen Pohjois-Pohjanmaalla -hanke

Ympäristövastuu osana elinkeinoelämän kestävää liiketoimintaa

YMPÄRISTÖYSTÄVÄLLISET ENERGIARATKAISUT

Talousvaliokunta Maiju Westergren

Aurinkosähkö kotitaloudessa

INNOVATIIVISET UUDEN ENERGIAN RATKAISUT. Tommi Fred HSY MAAILMAN VESIPÄIVÄN SEMINAARI VESI JA ENERGIA

Jätteiden energiahyötykäyttö ja maakaasu Vantaan Energian jätevoimala

Y.Muilu. Puukaasutekniikka energiantuotannossa

Suvilahden energiavarasto / Perttu Lahtinen

HIGHBIO - INTERREG POHJOINEN

Bioenergiaan liittyvät uudet liiketoimintamahdollisuudet

GASEK HEAT & CHP. Pienen mittakavan energiaratkaisut alle 5 MW teholuokkaan

Puuperusteisten energiateknologioiden kehitysnäkymät. Metsäenergian kehitysnäkymät Suomessa seminaari Suomenlinna Tuula Mäkinen, VTT

Liikenteen biopolttoaineet

YMPÄRISTÖYSTÄVÄLLISET ENERGIARATKAISUT. Asiakaskohtaiset, korkean hyötysuhteen kokonaisratkaisut sekä uusiin että saneerauskohteisiin.

Osaaminen kilpailukyvyksi. Koulutusten ja hankkeiden kautta on syntynyt osaamiskeskittymä

Biomassan energiakäyttö

Askeleita kohti C02-vapaata tulevaisuutta

Aurinkosähkötuotannon mahdollisuudet ja kehityspotentiaali Suomessa

Sinustako biokaasuyrittäjä?

Pienpolton markkinanäkymät

SUUPOHJA ENERGIAOMAVARAISEKSI

Aurinkolämpöjärjestelmät

Kaasuvisio energia- ja ilmastotiekarttaan 2050

Hajautetun energiatuotannon edistäminen

Miten energiayhtiö hyödyntää uusiutuvaa energiaa ja muuttaa perinteistä rooliaan

Biokaasun mahdollisuudet ja potentiaali Keski-Suomessa Outi Pakarinen, Suomen Biokaasuyhdistys ry

Öljyhuippu- ja bioenergiailta Yhdyskuntien ja teollisuuden sivuainevirtojen ja biomassan hyödyntäminen sähköksi ja lämmöksi

Mitkä tekniikat ovat käytössä 2020 mennessä, sahojen realismi! Sidosryhmäpäivä 09. Vuosaari Teknologiajohtaja Satu Helynen VTT

ENKAT hanke: Biokaasutraktorin vaikutus biokaasulaitoksen energiataseeseen ja kasvihuonekaasupäästöihin

TUULIVOIMATUET. Urpo Hassinen

Jätevesilietteen eri käsittelyvaihtoehtojen kasvihuonekaasupäästöt pohjoisissa olosuhteissa

Tulistimien kloorikorroosion estäminen lisäainein Corraway. Tutkimuslaitosprojekti VTT, Åbo Akademi

Biokaasu traktori on jo teknisesti mahdollinen maatiloille Nurmesta biokaasua, ravinteet viljelykiertoon - seminaari

Biokaasulaitoksen sijoituspaikaksi Mänttä

Hajautettua uusiutuvan energian tuotantoa kaupunkialueella. RESCA-päätösseminaari, Elina Seppänen

Energiamurros - Energiasta ja CO2

Biokaasun tuotanto ja liiketoimintamallit

Pienen mittakaavan liikennebiokaasun tuotanto

[TBK] Tunturikeskuksen Bioenergian Käyttö

Gasum Petri Nikkanen 1

ENKAT hanke: Biokaasun tuotantoketjun energiatase ja kasvihuonekaasupäästöt. MMM Mari Seppälä Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

Unicon ReneFlex. Jätteestä energiaa

Maatalouden kuivamädätyslaitos Juha Luostarinen Metener Oy

Biohiilipellettien soveltuvuus pienmittakaavaan

Biokaasun tuotanto tuo työpaikkoja Suomeen

BIOKAASUNTUOTANTO SAARIJÄRVI

Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulu. Energiahankkeet. Jukka Väkeväinen Biostuli-hanke Valtimo

PERUSTUVAT KONSEPTIT SÄHKÖKAUPAN

Virolahden biokaasulaitokselta biokaasua jakeluverkkoon

KOULUTUS JA NEUVONTA LAPIN BIOENERGIAOHJELMASSA

Mistäuuttakysyntääja jalostustametsähakkeelle? MikkelinkehitysyhtiöMikseiOy Jussi Heinimö

Biohiili. Pien-CHP. Pelletit. Biokaasu. Puutisleet. Biojalostusfoorumi Hanke-esittely Prof. Lauri Sikanen

Ilmastonmuutoksessa päästöt voimistavat kasvihuoneilmiötä

Aurinkolämpö Kerros- ja rivitaloihin Anssi Laine Tuotepäällikkö Riihimäen Metallikaluste Oy

Uudet energiainvestoinnit Etelä-Savossa Aurinkokeräimet Jari Varjotie, CEO

Energia- ja ilmastotiekartta 2050 aurinkoenergian osuus

Biokaasun tuotanto ja hyödyntäminen - tilannekatsaus

ORIMATTILAN KAUPUNKI

Biokaasuliiketoimintaa Viitasaarelle? Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

Joutsan seudun biokaasulaitos

HSY - katsaus. Isännöitsijäseminaari Raimo Inkinen, toimitusjohtaja

BioForest-yhtymä HANKE

Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta

Uusituvan Energia NYT Hajautetun sähköntuotannon kannattavuus nyt ja tulevaisuudessa Toni Taavitsainen Envitecpolis Oy

Metsäbiojalostamoinvestointien kannattavuus eri politiikkavaihtoehdoissa: Alustavia tuloksia

Demo2013 kokeilualustahanke esittely

Transkriptio:

Pien- tai mikro-chp-teknologiat tutkimus Jyväskylän yliopistossa Jukka Konttinen Jyväskylän yliopisto www.jyu.fi/uusiutuvaenergia

Uusiutuvan energian tutkimus- ja koulutusohjelma (JY) Maisteriohjelman tavoitteena on kouluttaa uusiutuvan ja hajautetun energiantuotannon asiantuntijoita edistämään paikallisten energialähteiden hyödyntämistä Koulutus pohjautuu aiempaan kandidaatin tai AMK-tutkintoon Koulutuksen kesto on min. 2 vuotta ja johtaa KTM/YTM/FM tutkintoon Opintojaksojen aiheisiin kuuluvat aurinko- ja tuulivoimateknologiat, biomassan konversiotekniikat yms. Poikkitieteellisyys: koulutuksessa yhdistyvät matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan antama koulutus Kemia, fysiikka ja ympäristötieteet yhteiskunta- ja taloustieteet

Uusiutuvan energian tutkimus UE-hankkeessa tutkimustoimintaa sekä perustutkimuksen että soveltavan tutkimuksen piirissä Vaajakosken UE-laboratorio Aurinkolämpökeräimiä Rakenteilla mikro-chp-laitteisto lämmön ja sähkön tuottamiseksi puupelleteistä Biokaasun ja kaatopaikkakaasun hyödyntämisen tutkimusta Aurinko- ja tuulienergian sekä lämpöpumppujen demonstraatioita Taloustiede: Innovatiivisia ratkaisuja liiketoimintamalleihin Biojalostamot Biokaasun jakeluverkko Päästökauppa, energiaverotus, energiatehokkuus ja säästäminen Yhteiskuntatiede: Energiantuotannon sosiaaliset vaikutukset paikallisella tasolla

Viitasaaren energiaratkaisu (ABC) Tavoite: 97 % sähköstä ja lämmöstä uusiutuvilla. Uusituvan energian tuoton demonstrointi. Toteutus: Sähkön ja lämmön tuotanto käyttäen bioenergiaa, aurinkoja tuulienergiaa sekä lämpöä Keitelejärvestä. Rahoitus: KTM, Keskimaa Osk., Viitasaaren kaupunki, Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR), ESR, Länsi-Suomen lääninhallitus 63.07 N 25.86 E

Lämpöpumpun ja aurinkolämpökeräinten tuotantolukuja ABC Viitasaari 2005-2007 kwh (heat) 24 000 22 000 20 000 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 Jrvilmp Aurinkolmp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kuukausi Tasokeräimet TiNO x päällyste Kokonaisala 38 m 2 32 kw p, Kallistus 35 Suuntaus etelä Lämpöpumpun tuotto 133 MWh/v, n 60% kiinteistön lämmöntarpeesta, kuoletus 10-15v Aurinkolämpökeräinten tuotto 10 MWh/v, kuoletus n. 20v (sähkö 100 /MWh) Jouko Korppi-Tommola University of Jyväskylä 2008 Järvilämpöpumppu 290 kw, 7,5 km putkea Keiteleessä

Viitasaaren ABC-liikennemyymälän verkkoon kytketty aurinko-tuulisähköjärjestelmä 154 läpinäkyvää ASITHRU-30-SG ohutkalvo aurinkopaneelia Pinta-ala: 92,4 m 2 Nimellisteho: 4,2 kw p (DC) Paneelihyötysuhde:4,5 % Kallistuskulma: 5 WT 10P tuuliturbiini Nimellisteho: 10 kw p Roottorin halk.: 5,4 m Käynnistysnop.: 3,5 m/s Nimellisnop.: 12 m/s

Saarijärven keskuskoulun 6 kw:n aurinkosähköjärjestelmä Saarijärvien koulun aurinkosähköj. koulun katolla HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) aurinkosähköteknologia Kennon ja moduulin hyötysuhteet ovat 18,4 % ja 16,5 % Lähde: SANYO/HIT Photovoltaic Module

VaajakoskEN laboratorio Aurinkolämpökeräimet Testipaikka 6-10 m 2 keräimille -TiNO x- pinnoitettu paneeli - tyhjöputkikeräin - muoviputkikeräin - kumimattokeräin

Vedyntuotantoa Jyväskylän yliopiston aurinko- ja tuulisähköjärjestelmän avulla Aurinko- ja tuulisähkön varastointi vetynä Vedyn varastointi osana energiajärjestelmää

BIOKAASU Muodostuu orgaanisen aineen hajotessa hapettomissa olosuhteissa Muodostuu kaatopaikoilla, voidaan tuottaa jätevedenpuhdistamoiden lietteistä, biojätteistä, maatalouden lannoista, energiakasveista, elintarviketeollisuuden sivutuotteista Kaasun lähde CH 4 (%) CO 2 (%) N 2 (%) H 2 S (ppm) Jätevedenpuhdistamo 55-65 35-45 <1 10-40 Kaatopaikka 45-55 30-40 5-15 50-300

BIOKAASUN HYÖTYKÄYTTÖ Lämmön ja höyryn tuotanto Lämmön ja sähkön tuotanto Ajoneuvojen polttoaine Polttokennot Syöttö maakaasuverkkoon Kemikaalit Optimaalisin hyötykäyttömuoto riippuu useista eri tekijöistä, esim. sijainti, paikalliset olosuhteet, jakeluverkoston saatavuus, lainsäädäntö, sivutuotteet jne. Eri käyttökohteille eri kaasun puhtausvaatimukset

BIOKAASUA LABORATORIOSTA KÄYTÄNTÖÖN

Sähköä ja lämpöä kiinteästä biomassasta pienessä mittakaavassa? Kiinnostava tehoalue 10 1000 kw e Stirling-tekniikka: Energiaa siirretään palamiskaasuista stirling-koneen työkaasuun lämmönsiirtimen avulla Biomassalla hyötysuhde n. 15 % Lämmönsiirtimen toiminta avainkysymys

Mikro-CHP-laitteisto Vaajakosken laboratoriossa https://www.jyu.fi/kemia/tutkimus/uusiutuva-energia/tutkimus/mikro-chp

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

Teoreettisia virtauslaskelmia mikro-chplaitteiston suunnittelun avuksi a) b1) b2) λ=2,03, circ. 0% m= 48 g/s (λ=1,47, circ. 0%, m= 33 g/s) T f =1245 λ=1,47, circ. 46% m= 48 g/s Sec.+tert. 345 o C Sec.+tert. 558 o C T f =1173 T f = 1224 o C Clever air jet direction Example of CFD calculations: Fuel power 60 kw high lamda (a) and fuel gas recirculation (b) with equal mass flow of flue gas (Lähde: VTT)

Vaajakosken mikro-chp-laitteisto, tilanne Laitteisto rakennettu Viivästyksiä johtuen laitetoimituksista ja rahoituksesta Ensimmäiset pellettipoltto-koeajot suoritettu noin 20 kw th kapasiteetilla syksyllä 2009 Kirjallisuusselvitys pienen kokoluokan CHPlaitteistoista, yhteistyössä VTT:n kanssa, rahoittajat Keulink Oy sekä OSKE/Jyväskylä Innovation Oy

Vaajakosken mikro-chp-laitteisto, suunniteltuja jatkotoimenpiteitä Pellettipolton ajo täydellä kapasiteetilla (60 kw th ) Tuhkan käyttäytyminen lämpötiloissa > 1000 C, näytteitä mahdollisista depositioista lämmönvaihtimeen tuhkatase alkuaineittain Stirling-koneen asennus savukaasukanavaan ja koeajot Lämpösähköisten materiaalien asennus ja testaus (yhteistyö VTT:n kanssa) Mahdollinen lisäaineiden testaus pellettituhkan höyrystymisen vähentämiseksi Pien-sähkösuodin, mahdollinen testaus

Pien- tai mikro-chp-laitteistot kaasutukseen perustuen Myötävirtakaasutin, ns. häkäpönttö + kaasun puhdistus + kaasumoottori POLTTOAINE LTO KUIVUMINEN Moottori Sähkö PYROLYYSI ILMA HAPETTUMINEN ILMA PELKISTYMINEN KAASU Pesuri

Pien- tai mikro-chp-laitteistot kaasutukseen perustuen Häkäpönttö + kaasun puhdistus + kaasumoottori Tehoalue 100 1000 kw th Sähköntuotto noin 30 % termisestä energiasta Kokonaishyötysuhde > 70 % Keski- ja pohjoissuomalaisia yrityksiä teknologiakehitys ja kaupallistaminen Gasek Oy (www.gasek.fi) CCM-Power Oy (www.ccm-power.fi) Entimos Oy (www.entimos.fi) HT Enerco Oy (www.htenerco.fi) Haasteita: Myötävirtakaasutin tervat Muunnelmat perinteisestä häkäpöntöstä, tervan minimoimiseksi Laitosten pitkäaikaiskäytettävyys Tähän asti ajettu kymmeniä satoja tunteja Vähemmän rohkaisevia kokemuksia Kokemäen ja Tervolan laitoksilta

Pien- tai mikro-chp-laitteistot, yhteistyö Jyväskylän yliopisto yhteistyössä seuraavien tahojen kanssa Yritykset: HT Enerco Oy Vapo Oy Gasek Oy Tutkimuslaitokset: Chydenius-keskus, Kokkola (JY & OY) Prof. Ulla Lassi, Oulun yliopisto www.chydenius.fi/yksikot/luonnontieteet/tutkimus/highbio-interreg-nord VTT Jyväskylän ammattikorkeakoulu (JAMK), Bioenergiakeskus (Saarijärvi) Rahoitus: TEKES, EAKR

YHTEENVETO Uusiutuvan energian tutkimus- ja koulutusohjelma Jyväskylän yliopistossa Poikkitieteellinen: luonnontieteet sekä yhteiskunta- ja taloustieteet Yksi painopiste bioenergia pienen mittakaavan paikalliset energiantuotantolaitokset (10 1000 kw e ) Oma pellettipolttoon perustuva mikro-chp-laitteisto rakennettu ja tutkimuksessa JY mukana kaasutukseen perustuvien CHP-laitteistojen kehitystyössä Myötävirtakaasutin + kaasun puhdistus + kaasumoottori Yhteistyö tutkimuslaitosten sekä keski- ja pohjoissuomalaisten yritysten kanssa