Edistykselliset biopolttoaineet, EU ja Suomen kehitysnäkymät v.2030? 2G2020 Biofuels seminar 26.5.2015 Kai Sipilä VTT
Biopolttoaineiden tilanne ja skenaariot v.2020, tärkein 2030? 1. Suomen 20 % sekoitevelvoite vuoteen 2020 toiminut hyvin, kotimainen tuotanto laskennallisesti saavuttaisi jo ko. määrän v. 2020 tupla-laskentana 2. EU:n iluc direktiivi; 7 % yläraja 1 G ja 0.5 % adv.biofuels tavoite vaatimaton. Vuoden 2030 EU tavoitteet ja päätökset EU tasolla ehkä ensi vuonna? 3. Liikenne 2030 raportissa esitetyt skenaariot biokaasun, etanolin, HVO, FT, MTG jne tekniikoiden ja tuotantokustannusten osalta luovat pohjaa jatkolle 4. Muiden kuin drop-in vaihtoehtojen osalta autokannan uusiutuminen ehkä suurempi hidaste kuin biopolttoaineiden tuotannon lisäys 5. EU Biofuels tehcnology platform; usean jäsenmaan skenaario 15 % biota v.2030 6. Kotimainen tuotanto kilpailee tuonnin kanssa, uuden teknologian kilpailukyky? 7. EU ja Suomen 2020+ linjaukset ja edistämistoimenpiteet? 2
3
Status of Advanced Biofuels Production (2013) Source: Dina Bacovsky, BIOENERGY 2020+, EBTP 6th Stakeholder Plenary Meeting 14-15 October, 2014, Brussels 4
ADVANCED BIOFUELS OUTLOOK Biofuels production from waste oils and agricultural residues is proceeding USA Poet-DSM Project Liberty started production in October 2014 at their cellulosic ethanol flagship plant in Emmetsburg, Iowa with capacity of 70 000 t per year. DuPont will start operation of their 90 000 t per year cellulosic ethanol plant in 2014-15 in Nevada, Iowa. Abengoa is planning to start-up their commercial 2G ethanol plant in Hugoton in 2014 with capacity of 70 000 t per year. Diamond Green Diesel started in 2014 production of 400 000 t of renewable diesel from animal fats. REG has produced 225 000 t per year of renewable diesel from used cooking oils and animal fats since 2010. BRAZIL Raizen is constructing an add-on cellulosic ethanol plant to its Costa Pinto facility in Piracicaba. The 30 000 t per year bagasse-based facility will start-up production in 2014-2015. M&G Biochemtex has licenced PROESA to GranBio in Brazil for 55 000 t per year 2G ethanol plant that started in October 2014. Odebrecht is planning a bagasse based 2G ethanol plant to Brazil with Inbicon technology. Project is in detailed design phase CENTRAL EUROPE M&G Biochemtex is operating their first cellulosic ethanol plant in Crescentino Italy using PROESA technology. Clariant operates their 2G ethanol demo plant in Straubling, Germany. SEKAB has been granted for NER300 for a cellulosic ethanol demonstration grant in Poland. Energochemica SE will build 55 000 t per year cellulosic ethanol plant to Strazke, Slovak Republic. The start-up for Biochemtex license based plant is 2017. Abengoa has been granted NER300 funding for their waste-to-biofuel project in Spain. Neste Oil operates 800 000 t per year renewable diesel plant in Rotterdam ENI started in 2014 500 000 t per year renewable diesel plant in Italy COPYRIGHT PÖYRY NORDICS Borregaard has cellulosic ethanol demo project for their BALI process and are targeting in first full scale plant. Dong Energy is pursuing 60 000 ton per year 2G ethanol from straw plant in Majsberg Denmark. St1 biofuels is building first sawdust based ethanol plant to Kajaani with capacity of 10 000 m3 per year. SunPine operates 100 000 t per year tall oil based FAME plant in Piteå, Sweden which started in 2009. Neste Oil operates 2x190 000 t per year renewable diesel plants in Porvoo, Finland with waste oils and animal fats. UPM has started first tall oil based renewable diesel plant in Lappeenranta, Finland with capacity of 100 000 t per year. CHINA AND APAC: Mitsui has licensing agreement with Inbicon to build number of 2G ethanol plants to Southeast Asia M&G Chemicals has announced to build a 2G ethanol plant to Fuyang, China with capacity of 200 000 tons per year of ethanol and 170 000 tons of glycols for green polymers. Project start-up is in 2016. Ethtec operated a wood based cellulosic ethanol pilot plant for 2009-2012 in Australia. Process was based on concentrated acid hydrolysis. Chempolis has announced with Numaligar Refinery Limited in 2014 to build a cellulosic ethanol and chemicals plant to Assam, India. Plant would be based on bamboo feedstock. Neste Oil operates 800 000 t per year renewable diesel plant in Singapore WOOD BASED BIOFUELS 2030 5 NOVEMBER, 2014 ESA SIPILÄ
Uudet biojalostamot ja demot Suomessa, lisäksi EU NER300 rahoitusta myönnetty n. 940 M TEM myöntämät investointituet biojalostamoille ja puuenergialle, 12/2014. investointituki kokonaisinvestointi Yritys, laitospaikka tuotanto volyymi M M Suomen Bioetanoli Oy, Myllykoski Etanolia oljesta 90 000 m3/a 30 150 Neste Oil, Naantali ST1 Biofuels, Kajaani Fortum Power and Heat Oyj, Joensuu Mäntypiki jalostamolle Etanolia purusta Pyrolyysiöljyä puusta 40 000 t/a 10 000 m3/a 50 000 t/a 3,3 12 8 27 40 27 Stora Enso Oy, 33 000 t/a Lignoboost mustalipeä Sunila 172 000 MWh 4 25 Lisäksi tuotannossa; Neste Oy Porvoo, UPM-Kymmene Lappeenranta, ST1 Biofuels Oy, Gasum Oy ja muita biokaasutoimijoita, ym, yhteensä tuotantokapasiteettia > 500 000 toe/a. 6
Keskeiset tulokset ja päätelmät.. Perusvaihtoehto, jossa toteutetaan vain nykyiset toimenpiteet, päätyy vuonna 2030 tilanteeseen, jossa CO 2 -vähenemä on runsaat 20 %. Tarvittavan lisävähenemän aikaansaamiseksi tarvitaan liikenteeseen lisää vähähiilistä tai hiilineutraalia energiaa. Kansantaloudellisten ja teknisten pohjatarkastelujen pohjalta haettu ratkaisut, joilla kyetään saavuttamaan 30-40 % lasku CO 2 -päästöissä vuoteen 2030 Kansantalouden kannalta kustannustehokkain tapa vähentää päästöjä on investoiminen kotimaisten, edistyksellisten drop-in biopolttoaineiden tuotannon ja käytön lisäämiseen Lisäksi niiden käytöllä ei ole heijastusvaikutuksia autokalustoon tai jakelujärjestelmään Kehitysskenaarion biopolttoainemäärä on 1,1 Mtoe/a (33 %) Lisäystä perusskenaarioon verrattuna n. 0,6 Mtoe/a Myös biokaasun käyttöä voitaisiin lisätä, mutta edellytyksenä on merkittävä uuden ajoneuvokannan kasvaminen 7
Toimenpide-ehdotukset Valittaessa liikenteen päästöjen vähentämisen ohjauskeinoja, tulee ottaa huomioon eri teknologioiden kypsyysasteet sekä niiden taloudelliset, sosiaaliset ja ympäristövaikutukset Edistyksellisten biopolttoaineiden markkinoille tulon edistämiseksi tulee nykyistä biopolttoaineiden jakeluvelvoitetta jatkaa vuoden 2020 jälkeen, ja nostaa tarvittavalle tasolle vuonna 2030 Jos koko kasvava noin 850 ktoe/a biopolttoainemäärä (v. 2015 tilanteeseen verrattuna) kyettäisiin kilpailukykyisesti valmistamaan Suomessa, tulisi kokonaisinvestointitarpeeksi 2 600 M Uusien innovatiivisten laitosten julkinen tukitarve olisi kotimaisista ja/tai EU lähteistä (kuten NER300 ja valmisteltava NER400) yhteensä 800 M Jos teknologian kaupallistumisen siirtyy tai kotimainen tuotanto on liian kallista, voi kasvu korvautua edistyksellisten biopolttoaineiden kriteerit täyttävien biopolttoaineiden tuonnilla tai päästöoikeuksien ostolla. 8
Metaani, Diesel Bensiini Uusien metsähaketta käyttävien termisten tekniikoiden tuotantokustannusarviot - Ilkka Hannula, VTT Biometaani metsähakkeesta 64 18 biometanoli 74 21 bio-ft/mtg 81 23 biovety 58 16 sähkömetaani 133 37 sähkömetanoli 144 40 sähkö-ft/mtg 173 48 sähkövety 96 27 hybridimetaani 82 23 hybridimetanoli 88 24 hybridi-ft/mtg 99 28 /MWh /GJ /toe /t b-ekv /L b-ekv 792 901 924 418 1012 1012 669 1919 1628 1851 1760 796 2112 2112 1129 3239 1012 1151 1056 477 1232 1232 Taustaoletukset: polttoaineen tuotantomäärä 200 MW (~140 000 toe/a), biomassa 18 /MWh, sähkö 50 /MWh, CO 2 40 /t. b-ekv = bensiiniekvivalentti, arvio kypsien teknologioiden osalta 0.57 0.66 0.73 0.52 1.19 1.29 1.55 0.86 0.73 0.79 0.89 Ilkka Hannula, Co-production of synthetic fuels and district heat from biomass residues, carbon dioxide and electricity: Performance and cost analysis, Biomass and Bioenergy, Volume 74, March 2015, Pages 26-46, ISSN 0961-9534, http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.01.006. 9
Diesel Ethanol Co-feed INDICATIVE PRODUCTION COSTS OF WOOD BASED BIOFUELS Production costs of advanced biofuels will be 1200-1500 EUR/toe for the first units that is significantly above the price of fossil fuels and current biofuels 2000 EUR/toe 1500 1000 500 0 Capital costs Energy Other Feedstock Total production costs -500 FT diesel Pyrolysis routes Straw ethanol in EU COPYRIGHT PÖYRY WOOD BASED BIOFUELS 2030 10 DECEMBER, 2014
Biokaasu Lähde: 11
Kotimaisten biopolttoaineiden hinta-arviot VATT laskentaan Liikenne 2030 raportissa Uusiutuvien polttoaineiden verottomien hintojen oletukset pitkällä aikavälillä (*sisältää uuden teknologian investointiavustusten kolmelle ensimmäisille laitokselle) Tuontihinta Kotimainen tuotantokustannus*) Uusiutuva diesel 1200 EUR/toe 1000 EUR/toe Etanoli (2G) 1500 EUR/toe 1500 EUR/toe, ilman sivutuotteita Biokaasu (puupohjainen) Ei tuontia 1000 EUR/toe, AD halvempi Vety Ei tuontia noin 5 EUR/kg 12
YHTEENVETO Suomen biopolttoaineiden jakeluvelvoite toiminut hyvin, miten jatketaan v. 2020 jälkeen, mitkä 2030 tavoitteet? Suomalaiset yritykset kehityksen kärjessä, niin drop-in diesel- kuin jätepohjaisen etanolin valmistuksessa, miten kehitys- ja riskituki markkinoille? Drop-in polttoaineet mahdollistavat nopeat, kustannustehokkaat liikenteen CO2- päästövähenemät, tukeutuu teolliseen CHP+ EU ja kansalliset ohjausjärjestelmät: oltava ennustettavia, pitkäjänteisiä, teknologianeutraaleja ja kansalliset piirteet huomioivia Tulemme näkemään: Drop-in biopolttoaineita (diesel, etanoli, bensiini) nykyajoneuvoissa ja jakeluinfrassa Biokaasua kaasuajoneuvoissa Sähköautoja niin PHEV ja BEV sekä kaupunkibussit Merkittävä uusi cleantech mahdollisuus biotaloudessa. 2G biofuels TKIrahoituksesta keskustellaan: Horizon2020, NER400, SWE-FIN yhteistyö, TEM/Tekes. 13