GoBiGas demonstration. Henrik Thunman Chalmers tekniska högskola

Transkript

1 GoBiGas demonstration Henrik Thunman Chalmers tekniska högskola

2 DEMONSTRATION TEKNIK

3 Basteknik 88 MW CFB Multibränslepanna från Valmet Referrens:

4 Basteknik

5 Basteknik Skorsten Bränslematning CFB- Panna Konvektionsstråk Filter Rökgaskondensor Luft Fläkt

6 Basteknik Luft CFB- Panna

7 Basteknik BFB- Panna Luft Luft CFB- Panna

8 Från förbränningsanläggningar till förgasare Fackla/ Skorsten BFB- Förgasare / Panna Tork Ånga Koks Luft Värme Från Tork CFB- Panna

9 Flexibilitet Pannor körda var för sig CFB-panna bränsleeffekt 50 MW (55% fuktigt bränsle, värme 58 MW) Kommersiella storlek MW BFB-panna Bränsleeffekt 100 MW (55% fuktigt bränsle, värme 115 MW) Kommersiella storlek MW Sammankopplade skapar de en MW biomassa förgasare Flexibilitet i drift demonstrerad på Chalmers

10 Exempel demonstrationer av tekniken som syftar till anläggningar 100 MW+ Valmet Göteborg, Göteborg Energi, Chalmers, Akademiska Hus Valmet GoBiGas, Göteborg Energi Valmet Joensuu, Fortum IHI, Japan, offererar anläggningar upp till 1000 MW

11 Ytterligare integration som krävs Fackla/ Skorsten BFB- Förgasare / Panna Tork Fint Aska 1. Kalium och Svavel tas upp i panndelen och släpps i förgasaren 2. Kaliumet och Svavlet återförs till panndelen via finmaterialet från filtret efter förgasaren Polyaromater Sot/Fint Från Tork Koks Värme 3. Det kalium och svavel som inte tas upp i panndelen avlägsnas som aska eller återförs till förgasaren CFB- Panna

12 Styrning av kemin i förgasare Kalium/Svavel/Kalcium från biomassan är processens katalysatorer och måste vara i rätt balans för att processen ska fungera För att processen ska fungera krävs att bädd- och murmaterial är mättat med kalium Svavel För att hålla rätt balans och mätta systemet vid uppstart tillförs Kalium/Svavel/Kalcium artificiellt Kalium

13 Balansering av Kalium/Svavel/Kalcium Fackla/ Skorsten Kalk (Kalcium) BFB- Förgasare / Panna Tork Fint Aska Sot/Fint Koks Värme Svavel/Kalium Från Tork CFB- Panna

14 Prestanda förgasningsprocess -Baserat på mätdata från GoBiGas Bränsle (träpellets) 100 MW BFB- Förgasare / Panna Metan (CH 4 )/Eten (C 2 H 4 ) Syngas (H 2 / CO) Koldioxid (CO 2 ) 30.6 (21.2/9.4) MW 50.3 (29.5/20.8) MW Träkol 15.6 MW Ånga BTX (Bensen/Toluen/Xylen 3.7 MW Värme Polyaromater (Huvudsakligen Naftalen) 2.3 MW Total: MW Från CFB-pannan, i framtiden tidvis direktuppvärmd med el, X MW

15 Produktion av slutprodukt BFB- Förgasare / Panna Kompressor Restflöden Syntesprocess CO 2 Kolväten CFB- Panna

16 Den sista länken BFB- Förgasare / Panna Kondensering BTX BTX (Bensen, Toluen, Xylen) Kompressor Syntesprocess CO 2 Kolväten CFB- Panna

17 Power2Gas eller Power2Liquids BFB- Förgasare / Panna Kondensering BTX Kompressor H 2 från elektrolys Syntesprocess XCO 2 Kolväten CFB- Panna

18 GoBiGas-anläggningen och dess kostnader BFB-förgasare (panna) 140 Mkr (varav bränslematning 75 Mkr ) CFB-panna 150 Mkr (varav rökgasrening 75 Mkr) Kondensering BTX 125 Mkr Kompressor 125 Mkr Valmet (Licens från Repotec) Jacobs Process Teknik: Haldor Topsøe Syntesprocess 345 Mkr Byggnad/Bottenplatta 140 Mkr Explosionsvägg 50 Mkr Kringsystem 85 Mkr Driftsättning 330 Mkr Total kostnad 1490 Mkr

19 Gothenburg Biomass Gasification Project (GoBiGas) Biometanproduktion Projekt planerat i två faser 20 MW Metan (32 MW bränsle) MW Metan ( MW bränsle) Första fasen för att bygga erfarenhet för att kunna optimera den kommersiella anläggningen i fas 2 Prestanda mål Biomassa till Biometan 65 % Biomassa till Energi 90 % 8000 timmars drift per år

20 DEMONSTRATION MARKNAD

21 Biogasmarknaden Biogas i Norge drygt 1000 kr/mwh Produktionskostnad GoBiGas Fas 1 demonstration ca 700 kr/mwh vid ett biomassa pris på 230 kr/mwh Produktionskostnad kommersiell anläggning (5-10 ggr större) kr/mwh vid ett pris på biomassa på 190 kr/mwh Biogas Nederländerna kr/mwh Samma nivå som RME, HVO Biogas i Sverige ca 570 kr/mwh, överskott på den svenska marknaden, pga av biogas från Danmark Bensin/Diesel 310 kr/mwh Naturgas ca 180 kr/mwh

22 De magiska prisrelationerna mellan fasta/gas/flytande bränslen 8 Bensin&Diesel / Olja ~ 1,1 vid raffinaderi Olja/Kol ~ Gas/Kol ~ 3 2 Olja/gas ~ För biomassa baserade alternativ RME 850 SEK/MWh Biogas 570 SEK/MWh Biomassa 180 SEK/MWh RME/Biomassa = 4,7 Biogas/Biomassa = 3,2 DVS priserna ligger i förväntat intervall! Palmolja/Tallolja till transportbränsle motsvarar värdeökningen för transportbränsle från råolja

23 Breddning av marknad via ny produkter/nya råvaror Metan (CH 4 )/Eten (C 2 H 4 ) Syngas (H 2 / CO) Koldioxid (CO 2 ) Träkol BTX (Bensen/Toluen/Xylen 30.6 (21.2/9.4) MW 50.3 (29.5/20.8) MW 15.6 MW 3.7 MW 20.3 MW extra syngas (max) Grön vätgas/metan, eller Kolväten C2-C8/metan Grön koldioxid Gröna BTX Polyaromater (Huvudsakligen Naftalen) 2.3 MW Gröna Polyaromater Idag Biomass Bränslen I framtiden Biomass/ Återvunnet material

24 Metaniseringen är en Fischer-Tropsch process Kan byta katalysatorer i GoBiGas-processen för att producera en mix av mer värdefulla kolväten tillsammans med metan Interesting area for biomass Exempel: GoBiGas Exempel: Gas to Liquid process Shell i Qatar Picture taken from: Catalysts for Production of Lower Olefins from Synthesis Gas: A Review, Hirsa M. Torres Galvis and Krijn P. de Jong*, dx.doi.org/ /cs ACS Catal. 2013, 3,

25 Mer teknisk information Utförlig utvärderingen av själva GoBiGas processen finns presenterad i Alberto Alamias avhandling Forskningen kopplad till detta projekt är en del av Svenskt förgasningscentrum (SFC) och är publicerad i mer än 12 avhandlingar och mer än 100 vetenskapliga publikationer Forskningen har finsarieras av: Energimyndigheten, EU via ERA-net, Göteborg Energi, E.ON, Valmet, Akademiska Hus, Stena Metall, Chalmers Energi Initiative, SGC