Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Ilkka Hannula, VTT: Resurssitehokkaat aurinkobioenergiahybridit

466 views

Published on

Biotalous ja energiamurros – mitä vuonna 2030?Luonnonvarakeskuksen (Luke) ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n seminaari 26.1.2017

Published in: Science
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Ilkka Hannula, VTT: Resurssitehokkaat aurinkobioenergiahybridit

  1. 1. VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND LTD Resurssitehokkaat aurinko-bioenergiahybridit 26.1.2017 Ilkka Hannula, Eemeli Tsupari, Elina Hakkarainen VTT Technical Research Centre of Finland Ltd.
  2. 2. 225/01/2017 2 Vaihtelevan uusiutuvan energian (VRE) nousu  VRE:n tuotantokustannukset saavuttamassa tai paikoin jo alittaneet kannattavuusrajan konventionaalisen tuotannon kanssa.  Kustannusten lasku tullee jatkumaan, johtaen suureen määrään vaihtelevaa tuotantoa tulevaisuuden energiajärjestelmässä. Source: Lazard’s Levelised Cost of Energy Analysis
  3. 3. 325/01/2017 3 VRE:n vaikutukset energiajärjestelmään  Nopea VRE-lisäys asettaa teknisiä ja taloudellisia rasitteita olemassa olevalle tuotannolle, ja voi laukaista olemassa olevan kapasiteetin poistumisen järjestelmästä Miten parhaiten ylläpidetään sellaisen energiajärjestelmän vakaus ja toimintavarmuus, jossa VRE-tuotanto dominoi?  Fossiilinen ”back-up” strategia on mahdollinen teknisestä ja taloudellisesta, muttei hiilipäästöjen näkökulmasta (vrt. Pariisin sopimus) Selkeä tarve uusille teknologioille ja ratkaisuille jotka ovat matala-khk, joustavia ja kustannustehokkaita
  4. 4. 425/01/2017 4 Uusiutuva energia Suomessa Lähde: Tilastokeskus
  5. 5. 525/01/2017 5 Bioenergian rooli tulevaisuuden energiajärjestelmässä?  Bioenergia on arvokas säädettävä ja varastoitava uusiutuvan energian muoto, mutta resurssit ovat rajalliset  Kilpaileva kysyntä, uudet biotuotteet ja niiden kasvutavoitteet  Alueellinen saatavuus  Kestävyys- ja hiilineutraaliuskysymykset  Integroidut bioenergiahybridit Määritelmä: “Prosesseja jotka hyödyntävät vähintään kahta energialähdettä, joista toinen on bioenergia” (Rajataan tässä esityksessä aurinko-biomassahybrideihin)
  6. 6. 625/01/2017 6 Kotitalous- ja maatilakokoluokan ratkaisut  Hybridit pääasiassa lämmityssektorilla, jossa bioenergia on luonnollinen energialähde  Suurin potentiaali kl-verkon ulkopuolella  Öljy- ja sähkölämmityksen korvaaminen  Eri lämmönlähteiden joustava integrointi ja robusti operointi  Saksassa jo 60% kaikista pellettikattiloista yhdistetty aurinkolämpöön  Kasvua oletetaan myös Suomeen  Investoinnit markkinaehtoisia  Kotitalouden lämmityskäyttäytyminen: 1. Bioenergiaa peruskuormaan 2. Bioenergiaa huippukuormille © Ekolämmöx © GreenEnergy Finland
  7. 7. 725/01/2017 7 Suuren kokoluokan esimerkkejä Ref. Lichtenegger, K. et al. 2016 2-suuntainen kaukolämpö, BiNe2+ projekti, Itävalta Suuren kokoluokan aurinkolämpöjärjestelmä asuinalueelle, itävalta © Erneuerbare Energie Maailmalla demot ja kaupallistuminen pidemmällä, mutta Suomestakin löytyy jo esimerkkejä
  8. 8. 825/01/2017 8 Esimerkkiä Tanskasta: Case Løgumkloster  Aurinkolämpölaitoksia kl-tuotantoon jo yli 60 kpl Tanskassa  Biomassa + aurinkolämpö + lämpöpumppu + kaasu tyypillinen yhdistelmä  Vuotuinen aurinko-osuus tyypillisesti ~25%  Savosolarin 15 m2 suurkeräimet! © SavoSolar © SavoSolar © Jouko Lampila
  9. 9. 925/01/2017 9 Savon Voima: Aurinko+biomassa –pilotti  Ensimmäinen aurinko+biomassa –hybridipilotti Suomessa, jolla korvataan öljyä kl:n tuotannossa  Puupellettikattila; 500 kWth  Aurinkolämpökeräimet (Savosolar); 8 kW, 12 m2  Sähkökattilan; 70 kW  Ei lämpövarastoa  Aurinkolämpökeräimet esilämmittävät kl-verkon paluuvettä  Korkea hyötysuhde aurinkolämmölle  Vuotuinen aurinkoenergia 3-4 MWh, keskittyy kesäkuukausille Puupellettien korvaus ja biomassan säästäminen myöhempään käyttöön © Kari Vesterinen, Savon Voima Oyj
  10. 10. 1025/01/2017 10 Integroidut uusiutuvan energian hybridit
  11. 11. 1125/01/2017 11 Integroidut uusiutuvan energian hybridit Integraatiohyödyt?
  12. 12. 1225/01/2017 12 Integrointihyödyt  Lämpöintegroinnilla parempi hyötysuhde  Esimerkki: prosessisyötteiden (vesi, ilma,…) esilämmitys aurinkolämmöllä ennen polttoa, kaasutusta, pyrolyysiä jne.  Alempi investointi laitteiden yhteiskäytöllä  Esimerkki: yhteinen höyrypiiri  Korkeampi resurssitehokkuus (sama tulos vähemmällä määrällä biomassaa)  Esimerkki: Uusiutuvan energian integroidut biojalostamot
  13. 13. 1325/01/2017 13 Biomassan käytön resurssitehokkuuden parantaminen  Termiset biojalostamot hyvin energiatehokkaita (>80 % (LHV))  Kaikkea hiiltä ei kuitenkaan saada hyödynnettyä  resurssitehokkuudessa vielä parantamisen varaa. hiili ylijäämä hiili vety Polttoaine Metsätähde
  14. 14. 1425/01/2017 14 Polttoaine CO H2 CO2 Metsätähde H2 Biomassan käytön resurssitehokkuuden parantaminen  Termiset biojalostamot hyvin energiatehokkaita (>80 % (LHV))  Kaikkea hiiltä ei kuitenkaan saada hyödynnettyä  resurssitehokkuudessa vielä parantamisen varaa.
  15. 15. 1525/01/2017 15  Prosessi voidaan suunnitella, joko  Joustavaksi: varastoidaan ylijäämä sähköä polttonesteisiin  Jatkuvaksi: maksimoidaan biomassan käytön resurssitehokkuus  hiilikonversio 30 %  80 %  >95 %* O2 Polttoaine Konversio CO H2 CO2 Metsätähde H2Elektrolyysi Konversio Biomassan käytön resurssitehokkuuden parantaminen *Source: Hannula, I. 2016. Hydrogen enhancement potential of synthetic biofuels manufacture in the European context: A techno-economic assessment, Energy, Volume 104, Pages 199-212, ISSN 0360-5442, http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2016.03.119.
  16. 16. 1625/01/2017 16 Potential of RES hybrids in biofuels supply
  17. 17. 1725/01/2017 17 Potential of RES hybrids in biofuels supply With RES integration from 16%  41% of demand* *I. Hannula, Hydrogen enhancement potential of synthetic biofuels manufacture in the European context: A techno-economic assessment, Energy, Volume 104, 1 June 2016, Pages 199-212, ISSN 0360-5442, http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2016.03.119.
  18. 18. 1825/01/2017 18 Biomassan hajautettu aurinkokuivaus Hajautetun aurinkokuivauksen hyödyt:  Kuljetuskustannusten aleneminen / kannattavan hankinta-alueen kasvu  Aurinkoenergian “varastointi” biomassaan / kestävän bioenergiaresurssin kasvattaminen  Hajautettu varastointi ja parempi laadun hallinta varastoinnin aikana  Polton hyötysuhteen paraneminen  Laadukas syöte uusiin termo-kemiallisiin prosesseihin  Päästöjen väheneminen tuotantoketjussa ja poltossa VTT:n aurinkolämpökeräimet (12 m2, n 10 kWpeak) Koekuivurilla voidaan kuivata aurinkolämpöä hyödyntäen erilaisia biojakeita n. 1 m3 erissä ja analysoida kannattavuutta
  19. 19. 1925/01/2017 19 Havaintoja  Integroitujen bioenergiahybridien tekninen potentiaali valtava, ei merkittäviä rajoitteita.  Bioenergiahybridit jo markkinoilla kotitalouskokoluokassa  Standardisoitujen rajapintojen puute edellyttää päällekkäisiä säätöjärjestelmiä jotka lisäävät kustannuksia  Biomassan aurinkokuivaus ja VRE-integroidut biojalostamot potentiaalisia konsepteja energian kausivarastointiin  Bioenergiahybridin tärkein etu on mahdollisuus maksimoida kunkin energialähteen potentiaali (järjestelmätason resurssitehokkuus)  Integrointihyödyt tärkeä ajava voima hybrideille:  Taloudellinen: laitteistojen yhteiskäyttö  Tekninen: parempi hyötysuhde  Bioenergiahybridien kustannuksia ja hyötyjä vaikea arvioida tasoitetun tuotantokustannuksen (LCOE) kautta. Järjestelmä pitää määritellä  erittäin monimutkaista!
  20. 20. TECHNOLOGY FOR BUSINESS

×