Basprogram Systemteknik

Transkript

1 Basprogram Systemteknik Allmän inriktning Basprogrammet systemteknik har under programperioden sin tyngdpunkt i en mer långsiktig utveckling av energisystemlösningar, som skall möta kraven på resurshushållning och energieffektivisering. Programmets fokus ska ligga på energiomvandlingsprocesser, dock med en helhetssyn på energianvändningen. Utvecklingen ska inriktas på optimering av energianläggningar och industriella processer. Primärt är det anläggningarnas utveckling som ska vara styrande för projekten. Varierande elpriser, energiskatter och klimatrelaterade styrmedel som elcertifikat och handel med utsläppsrätter leder till utfasning av fossila bränslen och ett ökat intresse för produktion av olika biobränslebaserade energibärare. Nya styrmedel kan leda till ökad konkurrens om bränsleråvaran, vilket då ställer krav på att anläggningarna måste vara bränsleflexibla. Det är en förutsättning för att kunna utnyttja olika typer av bränslen inklusive bränslen som är svåra att hantera och/eller elda. Osäkerhet i framtida energipriser ställer också krav på att anläggningarna ska vara flexibla gällande produktion av el, värme och andra produkter. Ett brett bränsle- och produktsortimentet och höga miljökrav leder till mer komplexa och dyrare anläggningar. Detta innebär ett ökat behov av hög verkningsgrad, hög tillgänglighet, lång livslängd, hög säkerhet, miljövänlig produktion och hög lönsamhet, d.v.s. nya krav på effektiva anläggningar och en effektiv systemuppbyggnad. Forskningsprogrammet syftar således till att utveckla flexibla anläggningar som kan anpassas till framtida behov och krav. Ökade avkastningskrav ställer höga krav på att både bränslet och anläggningen utnyttjas effektivt. Samtidigt ställs allt större krav på anläggningens tillgänglighet och säkerhet. Genom integration med andra verksamheter eller genom att utveckla nya produkter inom företaget är det möjligt att skapa energisystem som optimerar användningen av råvara/bränsle, såsom energikombinat anpassade efter lokala eller regionala förhållanden. Helhetssynen ska skapas genom att samverka och bilda allianser med andra organisationer vars forskning ligger inom näraliggande områden. Programmet för perioden koncentreras till följande huvudområden: Hållbar bränsleförsörjning nya koncept och råvaror Resurshushållning Energikombinat lokala och regionala energilösningar Sid 1 (5)

2 Avgränsningar Värmeforsks basprogram är inriktat på frågor och problem i energiomvandlingsanläggningar. I första hand omfattar programmet verksamhet innanför produktionsanläggningarnas staket. Det nya systemteknikprogrammet kan dock i vissa fall utvidgas till att omfatta även frågor om logistik för bränsleförsörjning eller olika kombinatlösningar, där företag inom energibranschen samverkar med andra industrier och organisationer. Primärt är det energianläggningarnas utveckling som ska stå i fokus. Huvudprincipen är att det inom programmet ska drivas projekt som kan tillämpas i anläggningarna inom fem år, men enstaka undantag kan ges för prioriterade områden. Den praktiska tillämpbarheten ska dock ligga inom rimlig tidsrymd. För att tillgodose långsiktiga värden och få till stånd projekt inom prioriterade områden ska tidsperspektivet för tillämpning i större skala bedömas från fall till fall. Avgränsningar mot andra organisationer såsom SGC, Avfall Sverige, Elforsk, JTI och Svensk Fjärrvärme med flera ska beaktas i det fall det förekommer överlappande verksamhet. En strävan ska dock vara att projekt inom programmets prioriterade områden kommer till stånd. Informationsutbyte och samarbete med angränsande områden ska eftersträvas, men ska inte begränsa verksamheten. Forskningsprojekt inom programmet ska vara tillämpbara i anläggningar större än 2 MW th. Övergripande mål Det övergripande målet för systemteknikprogrammet är att bidra till utveckling av effektiva och hållbara bränslebaserade system för produktion av el, värme och andra produkter, med låg miljöpåverkan och optimal resursanvändning. Hållbar bränsleförsörjning nya koncept och råvaror Kraven på minskad klimatpåverkan och ökad återvinning innebär att intresset för biobränslen ökar. En ökad efterfrågan på biobränslen i Europa påverkar marknaden för biobränslen i Sverige. En föränderlig marknadssituation kräver flexibla anläggningar som kan utnyttja olika typer av bränslen. Nya bränslen skapar ett behov av teknikutveckling i hela kedjan där logistiken är en viktig del för att få ett effektivt system med god ekonomi. Frågor som rör förbränningsteknik ligger primärt inom Värmeforsks program för Anläggnings- och förbränningsteknik. Många förnybara bränslen har en alternativ användning som råvara i skogsindustrin, för framställning av alternativa drivmedel eller som foder och livsmedel. Här öppnar sig många intressanta möjligheter att få till stånd lösningar där man får ut största möjliga nytta av bränsleråvaran. Sid 2 (5)

3 Programmet ska bidra till att utvecklingen av nya bränslen för energiproduktion styrs från prima skogsråvara till nyttjandet av enklare biobränslen, dels för att minska anläggningarnas bränslekostnader men framförallt för att undvika konkurrens om skogsindustrins råvaror. Prisutvecklingen på bränsleråvaror kan leda till att mer svåreldade eller förorenade bränslen används i anläggningar för energiproduktion. Detta ställer krav på utveckling av flexibla anläggningar som kan hantera ett bredare bränsleurval och mer komplexa bränslen. Programmet syftar till att öka bränsleflexibiliteten i energiföretagens och skogsindustrins anläggningar. et är att identifiera, hantera och använda nya och svåra bränslen. Nya koncept ska identifieras och utvecklas. Inom detta huvudområde ska även konsekvenser av olika styrmedel utredas. Inom bränsleområdet bedöms följande projekt vara intressanta: Inventering av möjliga bränsleråvaror med avseende på logistik, systemutformning, miljö, ekonomi, styrmedel och risker. Ett viktigt område är bränsleflexibilitet och möjligheten att kunna använda olika bränslemixar. Exempel på annan verksamhet är logistik för t.ex. bränsle in och aska ut. Optimering av systemet bränsle, anläggning och produkt. Ett problemområde är målkonflikten mellan optimering av anläggningarna för högt elutbyte och kravet på bränsleflexibilitet. Ett högt elutbyte innebär ofta höga ångdata, vilket i sin tur begränsar valet av bränslen på grund av riskerna för överhettarkorrosion. Resurshushållning Ökade krav på återvinning och hushållning med naturresurser tillsammans med höga avkastningskrav innebär att anläggningarna måste vara effektiva och ha hög verkningsgrad och tillgänglighet. Höga råvarupriser, t.ex. stål, och komplexa anläggningar som klarar ett brett bränslesortiment ger högre kostnader. Genom att öka drifttiden kan ekonomin förbättras. Det gäller att få största möjliga utbyte per insatt råvara eller form av bränsle genom energieffektivisering i befintliga anläggningar. Det kan uppnås med ökad totalverkningsgrad, slutna system, ökat utnyttjande av spillvärme eller minskad förbrukning av el, bränsleråvara, vatten och kemikalier. Sid 3 (5)

4 et är att ta fram koncept och utveckla teknik för effektivisering och resurshushållning vid produktion av el och värme. Det kan exempelvis gälla att effektivisera utnyttjandet av bränsle sett över ett större system. Syftet kan också vara att öka anläggningarnas el- och totalverkningsgrad, minimera förbrukningen av insatsråvaror i processerna och nyttiggöra restprodukterna. Systemstudier för att kartlägga resursflöden och identifiera, värdera och genomföra åtgärder som skapar effektiv resursanvändning i anläggningarna bedöms vara intressanta. Exempel på områden: Spillvärmeutnyttjande eller förädling av spillvärme. Ett exempel kan vara drift av absorptionsvärmepumpar för fjärrkyla. Energieffektivisering t.ex. genom att minska intern el- och värmeförbrukning i energianläggningar och skogsindustrins processer. Här kan man t.ex. identifiera hur ånga kan ersätta el i anläggningarna. Optimering av insatt råvara för att uppnå största möjliga nytta i form av produkter Systemstudier av effektiv energiproduktion (högt alfavärde, bränsleflexibilitet, nya koncept med separateldad överhettare, hur höga prestanda och besvärliga bränslen påverkar tillgängligheten i pannor m.m.). Systemstudier för nyttiggörande av restprodukter såsom aska och värme från förbränningsanläggningar eller återföring av växtnäring från rötningsanläggningar. Det kan också handla om produktifiering, t.ex. bränslepellets från restprodukter etc. Teknik- och systemutvecklingsstudier för effektiv användning av värme. et är en ökad efterfrågan på produkten värme under framförallt låg- och mellanlastperioder för att möjliggöra högre elverkningsgrad. Utreda marginaleffekter vid ökad värmeförbrukning (värme till/från energikombinat, absorptionskyla etc.). Sid 4 (5)

5 Energikombinat lokala och regionala energilösningar Synergier finns mellan energiföretag och tung processindustri, som antingen kräver energi i form av ånga eller el eller som ger värme och/eller andra biprodukter som kan nyttiggöras av energiföretaget. Genom samarbete med andra branscher och sammankopplingar av industrier med fjärrvärmenäten och/eller kraftvärmeverk finns goda möjligheter att skapa effektiva energisystem. Totalverkningsgraden blir högre än för en anläggning där enbart processånga produceras och den årliga drifttiden kan förlängas i jämförelse med en anläggning för fjärrvärme. Lokala odlare kan satsa på energigrödor när det finns ett långsiktigt samarbete med ett kommunalt energiverk, en biogasanläggning eller en industri som producerar alternativa drivmedel. et är att studera energikombinatlösningar där synergieffekterna ger effektiva energisystem och god hushållning med resurser. I arbetet skall hänsyn tas till lokala och regionala förutsättningar som påverkar möjliga samverkansformer mellan energiföretag och annan industri. Resultaten skall vara generellt tillämpbara och fokus ska ligga på industriella processer och system. Systemstudierna ska vara tillämpbara även i andra applikationer än en specifik lokal lösning. Projekt som bedöms intressanta inom området är: Inventering av möjliga energikombinat i samverkan med andra industrier än Värmeforsks medlemsföretag Ta fram goda exempel på det optimala lokala och regionala energikombinatet. Det kan vara processindustri som levererar spillvärme till ett fjärrvärmenät eller köper ånga från ett energiföretag. Det kan också röra sig om samarbete mellan biogasanläggningar och lantbrukare eller avloppsreningsverk och energiföretag. Både biogasanläggningar och avloppsreningsverk behöver processvärme. Ett exempel är att leda värme från fjärrvärmenätet till kommunala avloppsreningsverk där fjärrvärmen kan ersätta biogas för uppvärmning. Biogasen kan istället användas som drivmedel eller för elproduktion. Identifiering och avhjälpande av hinder för olika typer av kombinat och samarbeten. Sid 5 (5)