Kaupalliset pienen kokoluokan kaasutus CHP laitokset VTT Seminaari: Puuhakkeesta sähköä ja lämpöä pienen kokoluokan kaasutustekniikan kehitys ja tulevaisuus Ilkka Hiltunen, VTT 13.6.2013
2 Aktiiviset kehityshankkeet maailmalla Kaasutukseen perustuvia CHP laitostoimittajia/teknologian kehittäjiä kartoitettu noin 200 kpl Laitosten sähköteho < 2MWe, polttoaineena puupohjaiset biomassat Lähes kaikki kaasuttimet perustuvat muutamaan reaktori tyyppiin 80%:ssa myötävirtakaasutin Poikkeuksia: heatpipe kaasuttimet, kiinteäpeti johon polttoaineen syöttö alhaalta Seuraavat yritykset on valittu referenssien/käyttökokemusten tai eksoottisen reaktorityypin takia
17.6.2013 3 Agnion (DE) Epäsuora höyry kaasutus Lämmönsiirto putkilla jossa natrium tai kalium toimii lämmönsiirtoaineena Korkean lämpöarvon kaasua Kuitusuotimet ja RME pesuri Kaupallinen laitos toimitettu 2/2012 1,3 MWth, 380 kwe 70 % käyttöaste
4 Ankur (IN) Myötävirtakaasutin, tuotekaasun vesipesu, suodatus, kaasumoottori Laitosten sähköteho 20 kwe- 2,2 MWe Polttoaineeksi käy riisinkuori ja puu Polttoaineen oltava palamaista ja kosteus alle 20 % Vesipesu ei ole tehokas tervojen erotuksessa, pesuveden kierrätys ja puhdistus haasteellista Laitoksia satoja Intiassa ja kymmeniä eri puolella maailmaa. Euroopassa päästörajojen kanssa ongelmia.
5 Burkhardt (DE) Kiinteäkerroskaasutin johon polttoaineen syöttö alhaalta Polttoaineena pelletti Kaasunsuodatus pussisuotimilla Pitkälle automatisoitu 37 laitosta toimitettu (2/2012) 50 laitosta suunnitteilla Yhteensä 235000 käyttötuntia Ilmoittaa hinnaksi 2000-3000 e/kwe (kaasutin+moottori)
6 Burkhardt Pellettien syöttö alhaalta Ilman syöttö polttoaineen kanssa ja useaan tasoon pedissä Virtausnopeus mitoitettu niin että tuhka ja pienet hiilipartikkelit lähtevät tuotekaasuvirran mukana Lähde: patentti WO/2010/046222
7 Cleanstgas (A) Perustuu DTU:n kehittämään Vikingkaasuttimeen Demo 125 kwe Täysi mittakaava 250 kwe Kaasun suodatus ja vesipesu Ilmoittavat laitoksen hinnaksi 4700 e/kwe Weiss A/S kehittää samaa teknologiaa Tanskassa
17.6.2013 8 Community Power Corporation (US) Perustuu NREL/SERI kaasuttimeen 25 kwe ja 100 kwe versiot Polttoaineena puuhake Pussisuotimet 25 kwe ~ $250000 Toimitettu muutamia kymmeniä laitoksia Useita yliopistoille ja showcase laitteistoiksi
17.6.2013 9 Community Power Corporation (US)
17.6.2013 10 Kuntschar (DE) Myötävirtakaasutin, kaasuttimeen integroitu kaasun suodatus Sähköteho 100-150 kwe, lämpöteho 290 kwth Sähköntuotannon hyötysuhde 25 % Polttoaine hyvälaatuista, palamaista ja maksimikosteus 15 % Ei vesi jäähdytystä/pesua, ei kondensaatin/jäteveden muodostumista
17.6.2013 11 Kuntscharin Italiaan toimittama kuuden moduulin CHP voimala keskimäärin 7500 käyttötuntia vuodessa ja yhteensä käyttötunteja on 70000
12 MEVA Innovation (SE) Syklonikaasutin kehitetty Luulajan TKK:lla Ensimmäinen täyden mittakaavan laitos Piteåssa Käyttöönotto syksy 2011, muutoksia tehty, ei vielä luovutettu 2,75 MWth, 1,25MWe Polttoaineena puhdas puupelletti Hiilikonversio voi jäädä alhaiseksi
13 Nexterra (CA) Vastavirtakaasutin, tervojen terminen krakkaus, tuotekaasun suodatus, ahdettu kaasumoottori Demonstointilaitos sähköteho 2 Mwe, lämpöteho 3 MWth Pilotoitu 200-300 kwe kokoluokassa Vastavirtakaasuttimen tuotekaasun tervapitoisuus korkea Polttoainepohja laaja ja vaatimukset vähäisemmät Terminen krakkaus vaatii 1000-1300 C lämpötilan Raskaiden tervojen hajoaminen voi tuottaa ongelmia Lämmönvaihdinten puhtaanapito haasteellista
14 Spanner Re2 (DE) Myötävirtakaasutin, kaasun jäähdytin, pussisuodatin ja vapaasti hengittävä moottori Polttoaineena puuhake, palamainen, vähän hienoainesta ja maksimikosteus 15 % 30 kwe ja 45 kwe versiot 130 laitosta toimitettu (11/2012) ja uusia toimituksia noin 10 kpl/kk
Laitteistojen sarjatuotanto Spannerin tehtaalla. 15
16 StirlingDK (DK) Vastavirtakaasutin, kaasunpoltto ja stirlingmoottori Polttoaineen vaatimukset Heikompi laatuinen käy Lämmönvaihtimen likaantuminen Sähköhyötysuhde 15-20 % 16 stirling moottoria asennettu (3/2012)
17 Urbas (AT) Myötävirtakaasutin, tuotekaasun kuumasuodatin, jäähdytin, kondensoituvien aineiden erotus ja kaasumoottori Sähköteho 150 kwe ja lämpöteho 300 kwth Sähköntuotannon hyötysuhde 27% ja kokonaishyötysuhde 84 % Polttoaine hyvälaatuista, palamaista ja maksimi kosteus 15 % Kondensaattia muodostuu 10-15 litraa käyttötunnissa Viisi referenssilaitosta toiminnassa
Urbaksen CHP yksikkö rakenteilla 18
19 Xylogas (A) Myötävirtakaasutin usealla ilman syötöllä, kaasun kaksivaiheinen öljypesu, sähkösuodatin ja kaasumoottori Polttoaine hyvälaatuinen puuhake Sähköteho 220 kwe, lämpöteho 440 kwth Öljypesu puhdistaa kaasun tervoista ja hiukkasista Öljyn kulutuksesta ei tietoa Raportoinnut vuodelta 2011 yli 8000 käyttötuntia
20 Xylowatt (BE) Vaiheistettu myötävirtakaasutin, vesipesu ja kaasumoottori Reaktorin yläosassa pyrolyysi 300-500 C, alaosassa pyrolyysikaasujen ja koksin kaasutus 1100-1300 C Polttoaineeksi käy hakkuutähteet ja purkupuu Laitoksen sähköteho 300 kwe Kaksi demo laitosta Belgiassa Haasteena oletettavasti tuhkan sulaminen, pedin kanavoituminen
21 Yhteenveto Pienkaasutus CHP toimijoita on paljon Etenkin Keski-Euroopassa useita yrityksiä Kaupallisia laitoksia, referenssilaitoksia tai onnistuneita demonstrointeja on muutamilla toimijoilla Teknologia uutta Päästörajat Laitosten viranomaishyväksynnät mm. CE merkintä Takuu ja huolto Vaatii hyvä- ja tasalaatuista puuhaketta Useimmat laitokset ovat vielä esikaupallisia ja hinta on korkea Sarjatuotanto Markkinoilla ei ole korkean hyötysuhteen biomassa CHP voimalaa noin 200-1000 kwe sähköteholla, joka toimisi laajalla polttoaine pohjalla ja samalla ei vaatisi monimutkaista kaasutustekniikkaa tai kaasun puhdistusta
VTT luo teknologiasta liiketoimintaa 22