Tekniikka ja liikenne Sosiaali-, terveys-, -musiikki ja liikunta Humanistinen ja kasvatusala Matkailu-, ravitsemis- ja talous Yhteiskuntatiede, liiketalous ja hallinto CENTRIA tutkimus us ja kehitys 1
Sähkötekniikka Suuntautumisvaihtoehdot Sähkövoimatekniikka Energiatekniikka Tietoliikennetekniikka Työpaikat mm. Asennustyönjohtaja Sähkösuunnittelija, sähköurakoitsija k Tuotekehitysinsinööri, testausinsinööri Verkostosuunnittelija Energiatalousinsinööri, energiayrittäjä 2
Eero Kangasojan patentoitu keksintö. Ei vanhojen kaasuttimien heikkouksia. Ei tervan muodostumista. Polttoaineena ilmakuiva sekapuuhake. Kaikki puulajit kelpaavat. Kaasutetaan pyrolyysitekniikalla tuotekaasuksi. Hakkeen kosteuspitoisuus i alle 45 %. 35 % optimaalinen. Tuotetun kaasun lämpötila noin 650 C 3
Eero Kangasojan käytössä ollut puukaasuauto: Ajettu yli 120 000 km Huippunopeus 120 km/h Polttoainekulutus l t litra ilmakuivaa i haketta/ 1 km Polttoainekustannus ostohakkeella 1 /100 km Polttoainetankki 200 litraa ->200 km 4
CENTRIA Ylivieskan yksikön tutkimustehtävänä HighBO-hankeessahankeessa on ollut tutkia laboratoriokaasutuslaitteistollaan kaasutustekniikan mahdollisuuksia pienimuotoisessa CHP tuotannossa Tutkimuskohteet: Kaasutusprosessin ominaisuuksiin perehtyminen Mittauspisteiden ja määrittäminen Kaasun laadun tutkiminen Gasmet-analysaattorilla Lämpötilamittaukset Kaasutettavan materiaalin määrittely (Metla Kannus) Kaasutustekniikasta t t laadittuihin ihi julkaisuihin ihi perehtyminen 5
Normaali palaminen Palamisilmaa il riittävästi Vesihöyry, hiilidioksidi, noki Tuotteet: Lämpö Savukaasut Tuhka Tuli Hake Myötävirtakaasutus Kaasutusilmaa vähän Hake Tuotteet: Tuotekaasu: Sähkö Ahjo Lämpö Tuhka Häkä, vety, pesurissa poistuva noki -> Moottori 6
Tutkimuslaboratorio EK-kaasutin on sijoitettu Sievissä sijaitsevaan teollisuushalliin. Kaasutusyksikön (CHP-kontin) tuottama tt sähkö syötetään teollisuushallin sähköverkkoon ja lämpö hyödynnetään patteriverkon paluuveteen. Laitteisto on manuaalikäyttöinen. Moottoreina olemme käyttäneet Mopar V8 5,6 litran (kiinteästi ti konttiin asennettu) ja kontin ulkopuolella l ll ollutta Scanian 6 sylinteristä 7,8 litran moottoria. Mopar V6 5,4l Suurin osa julkaistuista mittauksista on tehty Scanialla. Molempien moottoreiden kierrosnopeus on 1500 rpm. Scania suora 6, 7,8 litraa 7
8
KOKKOLAN FARMARIMESSUT 2009 9
Polttoaine Polttoaineena olemme käyttäneet pääasiassa kokopuuhaketta, jonka kosteus on vaihdellut 30-40% ja lämpöarvo 9,05-12,51 MJ/kg (2,51-3,475 kwh/kg). Myös sellu- ja elintarvikejätettä on testattu. Alla kaksi esimerkkiä käytetyn puun ominaisuuksista. Sample 1 Sample 2 Humidity % 44,61 29,87 Ash content in dry matter % 1,09 0,81 Caloric heating value, MJ / kg MJ/kg 19,71 20,27 Effective heating value dry matter MJ/kg 18,31 18,88 Effective heating value income humidity MJ/kg 9,05 12,51 10
POLTINKÄYTTÖ Yhdessä poltinkokeessa tunnin aikana kului 57 litraa/ 16 kiloa haketta (tiheys noin 280 kg/m 3 ) Kaasua imettiin reaktorista puhaltimella 16 l/s Reaktori tuotti kaasua yhdestä puukilosta 3,61 m 3. Kaasun palaminen polttimossa oli erittäin vakaata. Liekkiä ei näe päivänvalossa. Pölypäästöt ovat olemattomia. Ilman ja kaasun seossuhde on 1 osa kaasua ja 1.24 ilmaa, eli yli-ilmakerroin on 1.1. (Biomassan poltossa n. 1.3) 11
PUUKAASU MOOTTORIKÄYTÖSSÄ Scanian koko 7,8-litraa. Alla olevassa taulukossa on esitetty tt puukaasukäyttöisen moottorin litrateho eri kierroksilla. Moottorin Teho kw/ 1000 cm 3 kierrosnopeus rpm iskutilavuus 1000 4,4 1200 5,25 1500 6,5 1800 7,35 Lähde: VTT. Kotimaisten polttoaineiden kaasutus. Osa 5 Kierrosnopeuden ollessa 1500 rpm, odotettavissa oleva akseliteho on Scanian moottorille: 7,8x6,5 = 50,7 kw. Tämä on saavutettu. 12
Polttoaineen (hakkeen) kulutus CONSUMPTION-PRODUCTION 90,0 Consumption of wood kg/h 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,00 kg/h 0,0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Electrical Energy kwh Taulukko on laadittu tehokuormituksilla 9 kw, 18 kw ja 27 kw. 13
CENTRIAn tuotekaasuanalyysi (Gasmet) 14
Tuotekaasun koostumus H 2 19,4 % CO 15,9 % CH 4 1,2 % CO 2 14,1 % N 2 47,5 % O 2 1,9 % 15
CENTRIAn puukaasumoottorin pakokaasuanalyysi (Gasmet) 16
GASEK:n teollisuushalli Reisjärvi Lämminvesivaraaja 15m 3 Moottori+aggregaatti 50 kw Lämmityskattila+kaasupoltin 17
GASEK:n CHP-kontti. Lämpötila -35 C 18
GASEK:n teollisuushalli 19
Kaukolämpölaitos Reisjärvi Moottorin lämpö siirretään lämmönvaihtimen avulla kaukolämpöveteen. Tuotettu sähkö riittää kaukolämpölaitoksen omakäyttösähköksi. 20
Kehitys kehittyy! 21
Tekniikan kehittäminen vaatii rahaa, osaamista, osaajia, tutkimusta ja yhteistyötä! CENTRIAn GasEK:n logiikkaohjaus Lestijärven puukaasumoottori tutkimusyksikön automaatio 22
Meneillään oleva tutkimuskohde: Solo Stirling Puukaasuliekki Solo Stirling (Jyväskylän YO) 23
KIITOS MIELENKIINNOSTA! 24