Biohiilen käyttömahdollisuudet BalBiC-aloitusseminaari 9.2.2012 Kiira Happonen Helsingin Energia
Esityksen sisältö Biohiilen valmistusprosessi ja ominaisuudet Miksi biohiili kiinnostaa energiayhtiöitä Biohiilen tekniset ja kaupalliset käyttömahdollisuudet Biohiilen käyttö- ja tuotantosuunnitelmia Biohiilitutkimusta Helsingin Energialla: Elinkaariselvitys ja muita hankkeita
Mitä on biohiili? = Torrefioitua eli paahdettua biomassaa, joka usein vielä pelletöidään voi siis käyttää myös termiä paahtopelletti = Biopolttoaine, jolla korkea lämpöarvo ja hiilimäisiä ominaisuuksia Kuva: ECN = Lupaava seospolttoaine kivihiililaitoksiin
Biohiilen valmistusprosessi massa- ja energiataseet Kuvat: ECN
Yhdistetty torrefiointi ja pelletöinti Kuvan lähteet: Bergman (2005), Novox (2010)
Biohiilen ominaisuuksia Polttoaine Kosteus-% Irtotiheys, kg/i-m3 Tehollinen lämpöarvo, MWh/t Energiatiheys, MWh/i-m3 Metsätähdehake 30-60 250-400 1,7-3,6 0,8 Puupelletti 7-10 600-650 4,5 3 Torrefioitu biomassa 3 230 5,5 1,3 Torrefioitu pelletti 1-5 750-850 6 4,8 Kivihiili 5-10 900-1000 7 6,5
Miksi biohiili kiinnostaa energiayhtiöitä? Korkea lämpöarvo ja energiatiheys (pelletöitynä) Muita hyviä ominaisuuksia Matala kosteusprosentti Lähes hydrofobinen, ei-biohajoava Hyvä jauhautuvuus Logistisia etuja verrattuna esim. hakkeeseen ja pellettiin Voidaan päästä korkeisiin seospoltto-osuuksiin Ei välttämättä edellytä suuria muutoksia voimalaitospäähän => Biohiili on lupaava seospolttoaine etenkin kivihiililaitoksiin!
Biohiilen käyttömahdollisuudet Tekniset käyttömahdollisuudet Voidaan päästä jopa 50-60 % seospoltto-osuuksiin ilman merkittäviä muutoksia laitokseen Ideaalitilanteessa biohiilen voi varastoida, jauhaa ja syöttää hiilen tapaan Lisää kokemuksia biohiilen logistiikasta, varastoinnista ja käytöstä kuitenkin tarvitaan! Kaupalliset käyttömahdollisuudet riippuvat Torrefaction-teknologian kehittymisestä Biohiilen ja sen raaka-aineiden saatavuudesta Biohiilen ja kilpailevien (bio)polttoaineiden hinnoista ja mahdollisista tuista
Biohiilen tuotanto- ja käyttösuunnitelmia Tuotanto Useita demolaitoksia jo toiminnassa, lisää rakenteilla Kaupallinen tuotanto käynnistymässä uusia biohiilen tuotantolaitoksia suunnitteilla ja rakenteilla sekä Eurooppaan että Amerikkaan Ensimmäiset toimitussopimukset tehty
Biohiilen tuotanto- ja käyttösuunnitelmia Käyttö Kivihiililaitoksia omistavat yhtiöt potentiaalisia käyttäjiä Isoista energiayhtiöistä kiinnostuksensa biohiileen ovat ilmaisseet mm. RWE ja Vattenfall Tavoite 2020: uusiutuvien energialähteiden osuus 20 % Vuoteen 2014 mennessä 5-10 % pellettiä tai muuta biomassaa Hanasaareen/Salmisaareen Helsingin Energian kehitysohjelmassa biohiili nähdään yhtenä vaihtoehtona uusiutuvien osuuden lisäämisessä
Biohiilitutkimusta Helenillä Elinkaariselvitys osana lopputyötä: Torrefied wood pellets as an alternative fuel to coal: Climate benefits and social desirability of production and use Torrefaction Integration and Suitability for CO-firing (TISCO-hanke)
Biohiilen elinkaari (polttoaineen tuotantoketju) Metsän kasvatus Energiapuun korjuu ja metsäkuljetus Jos metsätähde ajatellaan sivutuotteeksi, sen elinkaari alkaa tästä Haketus (tienvarressa tai terminaalissa) Kuljetus biohiilen tuotantolaitokselle Biohiilen tuotantoprosessi Kuljetus loppukäyttäjälle Varastointi terminaalissa tai laitoksella Poltto (oletus: suora seospoltto hiilen kanssa) Tuhkan käsittely
Case-esimerkki: Biohiiltä Salmisaareen? (1/2) Kuvitteellinen case, jossa metsähakkeesta tuotettua biohiiltä poltetaan Salmisaaressa hiilen seassa.* Nettoilmastohyöty kivihiilen korvaamisesta biohiilellä? Yksityinen ja yhteiskunnallinen kannattavuus? Oletukset: Biohiiltä käytetään hiilen seassa 100 kton/vuosi (vastaa reilua 20 % polttoaine-energiasta) Biohiililaitos on integroitu turvetta ja puuta käyttävään CHP-laitokseen Biohiili tehdään sekahakkeesta (40 % ht, 45 % pp, 15 % kanto) *Case-tarkastelu on osa Helenillä tehtyä pro gradu -työtä: Torrefied wood pellets as an alternative fuel to coal: Climate benefits and social desirability of production and use (Kiira Happonen, 2011)
Case-esimerkki: Biohiiltä Salmisaareen? (2/2) Päästösäästö korvattaessa kivihiiltä 100 kton määrällä biohiiltä 211 000 t CO2-ekv. 162 000 t CO2-ekv. (hiilivaraston muutos, 100 v aikajänne) 89 000 t CO2-ekv. (hiilivaraston muutos, 20 v aikajänne) Saavutettava ilmastohyöty (kun päästövähennyksen arvo yhteiskunnalle on 22 / t CO2-ekv.) 4,64 M 3,57 M (hiilivaraston muutos huomioitu, 100 v aikajänne) 1,96 M (hiilivaraston muutos huomioitu, 20 v aikajänne) Biohiilen ilmastovaikutuksen laskennassa on huomioitu metsätähteen korjuun, metsäkuljetuksen ja haketuksen, hakkeen kuljetuksen, biohiiliprosessissa tarvittavan apuenergian tuotannon ja biohiilen laivakuljetuksen kasvihuonekaasupäästöt. Vertailukohtana ovat kivihiilen tuotannon ja polton päästöt. Metsätähteen korjuun aiheuttamien metsämaan hiilivarastomuutosten vaikutusta tuloksiin on tarkasteltu erikseen 20 ja 100 vuoden aikajänteellä.
TISCO-hanke Tavoite Tutkimushankkeen tavoitteena on varmistua torrefaction-teknologian soveltuvuudesta voimalaitosintegraatioon ja metsäperäisen biomassan jalostamiseen sekä tutkia tällä teknologialla jalostetun biopolttoaineen soveltuvuus kivihiililaitoksen polttoaineeksi seospoltossa. Tavoitteeseen päästään UPM: raaka-aineosaaminen, saatavuus ja logistiikka Metso: raaka-aineen esikäsittely, torrefaction ja voimalaitosintegrointi PVL: voimalaitosintegrointi, raaka-aineen esikäsittely ja biohiilen käyttö Helen: biohiilen logistiikka, varastointi ja biohiilen käyttö Hankkeessa käydään läpi koko biohiilen arvoketju! Raaka-aine Torrefaction Voimalaitos
KIITOS MIELENKIINNOSTA! Kysymyksiä tai kommentteja? Yhteystiedot: kiira.happonen@helen.fi