Bioenergi idag och i framtiden...

Relevanta dokument
Biomassaförgasning integrerad med kraftvärme erfarenheter från en demoanläggning i Chalmers kraftcentral

Metso is a global supplier of sustainable technology and services

Lignin i pulverpannor

Framtida utmaningar att lösa inom förgasning av biomassa

Dalkia Facture biobränslepanna

processindustrin Thore Berntsson

Integrations- och Systemaspekter vid Produktion av Biomassabaserade Material/Kemikalier Föredrag vid Styrkeområde Energis seminarium,

Är passivhus lämpliga i fjärrvärmeområden?

Project KVV 8 in Värtan

Facilita'ng biomass conversion by thermal pretreatment

Framtidens Bioraffinaderi mycket. mer än papper och massa

Effektiva transporter En förutsättning för vår konkurenskraft En del av miljöproblemet - En del av lösningen

Etanol och biogas ur cellulosarika avfall. Utbildning om Resursåtervinning

Energisession Forskningen som drivkraft för en innovativ region. Thore Berntsson, professor Styrkeområdesledare för Chalmers Energi Initiativ

Drivmedel från skogen via förgasning Stockholm Fluidbäddförgasning. Lars Waldheim

Forskning för Innovationer och Affärer!

Produktion av bioolja i pannanläggningar erfarenheter och nästa steg

Enerwoods. Världens primärenergianvändning 2007 ( 500 Exajoul)

Gröna bränslen för tunga dieselfordon Patrik Thärnå

Skogliga(Bioraffinaderier( Skogen/(Nyckeln(3ll(e4(framgångsrikt( klimat(och(energiarbete(12(nov(piteå(( Magnus*Ma1sons*(((

Lågtemperaturfjärrvärme i nya bostadsområden P i samverkan med Växjö kommun, Växjö Energi AB och Växjö-bostäder AB

Biodrivmedel från sko sk g o sråvara Seminariedag Seminarieda BDX BD -företa eta en, Piteå A Piteå pril 2009 Lars Stigsson, KIRAM Stigsson,

Tillförsel av agrara råvaror till bioraffinaderiprocesser. Carina Gunnarsson,

En världsledande region i omställningen till drivmedel, energi och produkter från förnybar råvara

Växjö

BioDME Varför? Hur? När? Alternativa bränslen för tunga fordon Seminarium Visby, 5 juli 2011 Ingvar Landälv, CTO, Chemrec AB

Gasdagarna oktober 2010 Stenungsund

Panndagarna februari 2013, Helsingborg NextBAT - Ett skandinaviskt koncept för kommande generation avfallsförbränningsanläggningar Agenda

Projektets omfattning

Koldioxidinfångning ett riskabelt spel eller nödvändigt för klimatet?

Finns det hållbara drivmedel?

Skogen Nyckeln,ll e- framgångsrikt klimat och energiarbete. BioFuel Region 10 år Umeå Magnus Ma5sons Projektledare Forest Refine

Trepulver et grønt alternativ til olje og gass

Hållbarhet i tanken klimathot, energiomställning och framtidens drivmedel?

Svåra bränslen sänk temperaturen!

Utveckling av massaprocessen som navet i flera olika värdekedjor

Introduktion av biodrivmedel på marknaden

Alternativa drivmedel ett försök att bringa reda bland möjligheter och begränsningar med olika drivmedel och tillhörande fordonstekniker.

Biobränslebaserad kraftproduktion.

Supplier of complete biofuel installations

Biogas - en av framtidens energikällor

RÄCKER SKOGEN TILL FÖRGASNING? 20 oktober 2010 Jan Wintzell Pöyry Management Consulting AB

How to get a tree into a pipe?

Energibolaget som lokal aktör för ökad hållbarhet

Den hållbara framtiden är vår viktigaste marknad. Sören Eriksson

GoBiGas. Gothenburg Biomass Gasification Project. Elforsk 28 okt 2010 Malin Hedenskog

Fullskalig demonstration av förgasning av SRF för el och värmeproduktion i Lahti

Nya karaktäriseringsmetoder för fasta bränslen - Malbarhet, tändvillighet och sintring

Sampling and sample reduction of solid biofuels

Europas framtida energimarknad. Mikael Odenberger och Maria Grahn Energi och Miljö, Chalmers

Självuppvärmning. Med vår kompetensbredd och unika expertis skapar vi nytta för många

VÄRMELASTER FRÅN TERMISK STRÅLNING I ROSTERPANNOR HENRIK HOFGREN

Klimatpåverkan av rötning av gödsel

Hur Valmet hanterar risker i konstruktionsarbetet. Peder Elden

Transformator konferens Stavanger /4 Sammanställning av kunskapsläget I Vattenfall och utvecklingen I Sverige

Piteå. Welcome to. Piteå. The New Energy Center in Europe

Development status for syngas from solid forest residues via entrained flow gasification

Motorer och turbiner för elproduktion Energikontor Sydost, Växjö Tomas Ekbom

Produktion av bioolja i pannanläggningar erfarenheter och nästa steg

Skogsindustrins möjligheter med förgasning Roine Morin Chef Koncernstab Miljö och Energi

ETANOL- RÅVARA O BIOBRÄNSLE. Ylwa Alwarsdotter Senior Vice President Market dev SEKAB

NAODEN S PRESENTATION. Index B 15/06/2018 Editor : D. ALLANIC Approver J. BILHEUR

Klimatsmartare bilar och bränslen ett försök att bringa reda bland möjligheter och begränsningar med olika bränslen och fordonstekniker.

GoBiGas Projektet Till vilken nytta för näringslivet? Carina Bergsten Produktägare Biogas Göteborg Energi AB

Bioenergi Sveriges största energislag!

Seminarium Praktisk Förbränningsteknik Fluidbäddpannor. Södertälje Jan Olofsson

Luftvärmare, kylprodukter och högtemperatur processkylaggregat - Förordning 2016/2281 Branschmöte 15 februari 2018 Carlos Lopes, Lina Kinning

Krokig väg till framgång för talloljedieseln

Framtidens drivmedel

Why Steam Engine again??

Kolfiber från lignin, ett exempel på nya biobaserade produkter. Peter Axegård, Director Biorefining Innventia

Fossilförbannelse? Filip Johnsson Institutionen för Energi och Miljö Pathways to Sustainable European Energy Systems

Results 11. esearch. MÄTNING AV GROTFLIS Daniel Nilsson, Mats Nylinder, Hans Fryk och Jonaz Nilsson

Energieffektivisering

Indikatorer för utvecklingen av de Europeiska energisystemen

Nenet Norrbottens energikontor. Kjell Skogsberg

På väg mot fossilfria el- och transportsystem Filip Johnsson, Lisa Göransson, Henrik Thunman Energy & Environment, Chalmers

Finns det klimatfördelar med att bygga i trä?

Minusutsläpp genom Bio CCS/BECCS. Anders Lyngfelt

Nya produkter från skogsråvara. Birgit Backlund, Innventia

Fordonsbränslen från skogsråvara. Olika tekniker, utvecklingsstatus, kostnader och behov av skogsråvara

Contracting division of Läckeby Water Group. Anaerob behandling av industriella avloppsvatten Daniel Ling 27 Januari 2011

Integrerad torkning av biobränsle i kraftvärmeanläggningar och skogsindustri

Läget inom Processum och pilotpark Norrland Solander Symposium

2,4 TWh producerad och använd biogas år 2020

Förvaltningens förslag till beslut. Tunga fordon (totalvikt över 3,5 ton) a) Enbart drivmedel el. Denna kategori omfattar elfordon.

Framtiden är vår viktigaste marknad

Strategier för minskade koldioxidutsläpp inom energisystemet exempel på framtidens drivmedel

Transporters samhällsekonomiska nytta och kostnader - Kan detta mätas i monetära medel? Magnus Swahn

Koldioxidinfångning och lagring (CCS)

Celsius - konkurrenskraftig och hållbar fjärrvärme och fjärrkyla till Europas städer.

Nya drivmedel. Maria Grahn. 23 november 2017

Strategisk Innovationsagenda Teknikläge förgasning och pyrolys

Bioenergi för energisektorn - Sverige, Norden och EU. Resultat från forskningsprojekt Bo Rydén, Profu

STATISTIK FRÅN JORDBRUKSVERKET

Kunskap om markkolsbidrag har betydelse för beräkning av biomassatillgång och växthuseffekt

Hampaförpackningar Idag och imorgon

Bioraffinaderi Öresund etablering av en pilotanläggning och en Öresundsregional plattform för bioraffinering

SEKAB IN SHORT. SEKAB: Founded: Head quarter: Turn over 2010: Employees: Owners: Outsourcing:

GoBiGas demonstration. Henrik Thunman Chalmers tekniska högskola

Transkript:

Energi Sommarkurs för kemi- och fysiklärare 5.6.2013 Vasa Bioenergi idag och i framtiden... Mikko Hupa Åbo Akademi Turku, Finland

Förbränning av en träpartikel 800 C, luft

Fuel Particle Burning Stages H 2 O CO, CO 2, H 2 O Combustion of a solid fuel Solid fuel Air Drying C x H y O 2 CO, CO 2 O 2 Pyrolysis/ devolatilisation and gas combustion Char combustion Ash

Fray Bentos, Uruguay (Andritz)

Alholmens Kraft fluidicerad bädd panna 590 MW (545 C 165 bar) Torv, bark, REF, skogsavfall, sågspån, kol, olja Metso Power

Bubbling Fluidized Bed Boiler (Metso Power) E.ON UK Steven s Croft Power Station Lockerbie UK Steam Fuels 126 MW th 48 kg/s 137 bar 537 C Start-up 2007 Wood chips, sawdust, bark, recycled wood

Bioenergiteknologi Finlands styrkor Storskalig biomassaförbränning fluidicerade bäddar Svartlut sodapannor Dieselmotorer biobränslen Nya tekniker: förgasning, pyrolys...

FBC video

Fuel Solid Fuel Characteristics Typical Water content (Wt %) Heating Value (MJ/kg) Density (kg/m 3 ) Straw 15 14 15 100 Straw + grains 15 14 15 200 Grains 15 15 700 Straw pellets 8 16 600 Wood chips 40 10 11 200 300 Saw dust 20 15 160 Wood pellets 6 17 18 660 Coal 10 25-28 800-1000 The energy specific volume of straw (vol/mj) is approx. 20 times coals!

Träbiomassan består av... Lignin Cellulosa Hemicellulosa

Bioenergialternativ Värme & el Förbränning Värme och el Syntesga s(co + H 2 ) Fischer-Tropsch Metanolsyntes Vattengasreaktion Kolväten - dieselolja Metanol, DME Väte Biomassa Pyrolys etc Bioolja Avlägsning av syre Zeolitiprocessering Flytand bränslen Fermentering Etanol Socker Lignin Dehydrering Vattenlösningsprocess er Ligniprocessering Aromatiska kolväten Flytande alkener, H 2 Eterifierad bensin

Termisk omvandling av biomassor Värme genom förbränning (ca 1000 C): C,H,O(biom.) + O2 CO2 + H2O + Q

Bioenergialternativ Värme & el Förbränning Värme och el Syntesga s(co + H 2 ) Fischer-Tropsch Metanolsyntes Vattengasreaktion Kolväten - dieselolja Metanol, DME Väte Biomassa Pyrolys etc Bioolja Avlägsning av syre Zeolitiprocessering Flytand bränslen Fermentering Etanol Socker Lignin Dehydrering Vattenlösningsprocess er Ligniprocessering Aromatiska kolväten Flytande alkener, H 2 Eterifierad bensin

Vad händer vid förgasningen? Water Flyktiga gaser tjäror H 2, CO Torkning Pyrolys Koksförgasning Biomassapartikel Torr partikel Koks Aska CO 2, H 2 O

Vad händer vid förgasningen? Produktgas/syntesgas Water Flyktiga gaser tjäror H 2, CO Torkning Pyrolys Koksförgasning Biomassapartikel Torr partikel Koks Aska CO 2, H 2 O

RETURN LEG Förgasning Fluidicerad bädd -reaktor REACTOR UNIFLOW CYCLONE 850 C GASIFICATION AIR FAN FUEL FEED 900 C AIR PREHEATER COOLING WATER HOT LOW CALORIFIC GAS (750-650 C) BOTTOM ASH COOLING SCREW BOTTOM ASH Foster Wheeler

Product Gas for power boilers Vaskiluodon Voima Oy, City of Vaasa, Finland Substituting coal for biomass 140 MW th biomass gasifier Gasifier adjoined to an existing coal-fired boiler (560 MW th ) Gasification plant operational 12/2012 Instrumentation, electrification and automation Product gas Dried biomass Wet biomass Biomass receiving and pre-handling Large-scale belt dryer CFB gasifier 140 MW fuel Existing PC boiler

Bioenergialternativ Värme & el Förbränning Värme och el Syntesga s(co + H 2 ) Fischer-Tropsch Metanolsyntes Vattengasreaktion Kolväten - dieselolja Metanol, DME Väte Biomassa Pyrolys etc Bioolja Avlägsning av syre Zeolitiprocessering Flytand bränslen Fermentering Etanol Socker Lignin Dehydrering Vattenlösningsprocess er Ligniprocessering Aromatiska kolväten Flytande alkener, H 2 Eterifierad bensin

Termisk omvandling av biomassor Värme genom förbränning (ca 1000 C): C,H,O(biom.) + O2 CO2 + H2O + Q Biodiesel genom förgasning & syntes (ca 900 C): C,H,O(biom.) + H2O/O2 CO + H2

Termisk omvandling av biomassor Värme genom förbränning (ca 1000 C): C,H,O(biom.) + O2 CO2 + H2O + Q Biodiesel genom förgasning & syntes (ca 900 C): C,H,O(biom.) + H2O/O2 CO + H2 (2n+1) H2 + n CO CnH(2n+2) + n H2O

Biodiesel Production in Pulp Mill

Biomass Gasifier for Biodiesel Demo by Stora Enso Neste in Varkaus, Finland

Bioenergialternativ Värme & el Förbränning Värme och el Syntesga s(co + H 2 ) Fischer-Tropsch Metanolsyntes Vattengasreaktion Kolväten - dieselolja Metanol, DME Väte Biomassa Pyrolys etc Bioolja Avlägsning av syre Zeolitiprocessering Flytand bränslen Fermentering Etanol Socker Lignin Dehydrering Vattenlösningsprocess er Ligniprocessering Aromatiska kolväten Flytande alkener, H 2 Eterifierad bensin

Biomassans pyrolys Lätta gaser Biomassa Upphettning (inget syre) 400 C Gaser Kondensering Koks Pyrolysolja (Atte Aho et al. 2009)

Attes laboratoriepyrolysator 450 C 400 C -20 C

Product Distribution in Pyrolysis Oil Production yield [%] 100 Mass balance 90 80 70 60 gas coke water 50 40 30 20 10 0 non-catalytic H-Fer-20 Fe-H-Fer-20 H-Y-12 Fe-H-Y-12 H-Beta-25 Fe-H-Beta-25 oil char (Atte Aho et al. 2008)

Pyrolysolja Blanding av organiska vätskor och vatten Aldehyder, syror, alkohol, ketoner, fenoler Över 200 föreningar Sammansättning beror av råvaran Sur - ph 2,5 Förändras, åldras (viskositet!)

Bio-oil Carbohydrates, cellulose and hemicellulose Furans, cyclopentanones Open chain acids, aldehydes, ketones and alcohols Lignin Alkyl, methoxy, carbonyl and hydroxy substituted phenols C H 3 HO O 5-(hydroxymethyl)furan-2-carbaldehyde O 3-methylcyclopent-2-en-1-one HO O CH 3 O 1-hydroxypropan-2-one O H 3 C OH acetic acid HO O hydroxyacetaldehyde C H 3 O HO 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde O

Träbiomassan består av... Lignin Cellulosa Hemicellulosa

Termisk omvandling av biomassor Värme genom förbränning (ca 1000 C): C,H,O(biom.) + O2 CO2 + H2O + Q Biodiesel genom förgasning & syntes (ca 900 C): C,H,O(biom.) + H2O/O2 CO + H2 (2n+1) H2 + n CO CnH(2n+2) + n H2O Bio-olja genom pyrolys (400-500 C): C,H,O(biom.) + Q Tjäror, oljor, vatten + CO,CO2...

Utmanande biomassor Miscanthus (AUT) Reed (FIN) Wheat straw (DEN) Suger cane bagasse (THA)

Fuel analysis

Wire Mesh Grid Heater Electrically heated wire mesh in a reactor purged with N 2 Small and welldefined samples Close temperature control 2 x 2 mm J Werkelin, M Hupa, Retention of ash-forming matter after fast pyrolysis of small biomass Samples, in Impacts of Fuel Quality on Power Production & Environment, Saariselkä, Finland

New reactor design 2010 Double wire mesh improved heat transfer N 2 through the mesh remove pyrolysis gases Smaller sample sizes 50 mg 10 mg

Temperature History of the Wire Mesh 1000 800 600 400 200 0 Temp ( C) Set temperature Current temperature 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Time (s) Heating time Rate: 1000 K/s Holding time 1-4 sec. Cooling time Initially fast Residence time

Potassium Retention in Mesh Pyrolysis - Raw Data J Werkelin, M Hupa, Retention of ash-forming matter after fast pyrolysis of small biomass Samples, in Impacts of Fuel Quality on Power Production & Environment, Saariselkä, Finland

1000 800 600 Retention of Biomass Potassium in Pyrolysis - Wire Mesh Tests (1000 K/s) Liq.conc.(μg/l) Retention (%) 1200 120% Straw 850 C 1000 C 100% 80% 60% 400 200 40% 20% 0 0% 0 1 2 3 4 Holding time at end temperature Time (s) (sec) J Werkelin, M Hupa, in Impacts of Fuel Quality on Power Production & Environment (2010)

Retention of Biomass Potassium in Pyrolysis - Wire Mesh Tests (1000 K/s) Liq.conc.(μg/l) Retention (%) 1200 120% 1000 800 600 400 Straw 850 C 1000 C 100% 80% 60% 40% Liq.conc.(μg/l) Retention (%) 600 120% 500 400 300 200 Bagasse 850 C 1000 C 100% 80% 60% 40% 200 20% 100 20% 0 0% 0 1 2 3 4 Holding time at end temperature Time (s) (sec) Time (s) 0 0% 0 1 2 3 4 Holding time at end temperature (sec) J Werkelin, M Hupa, in Impacts of Fuel Quality on Power Production & Environment (2010)

Retention of K (%) Retention of K (%) Retention of Potassium in Pyrolysis - Summary Primary release in 850 C Primary release in 1000 C 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Straw Reed Miscant. Bagasse 0 1 2 3 4 Holding time (s) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Straw Reed Miscant. Bagasse 0 1 2 3 4 Holding time (s) J Werkelin, M Hupa, in Impacts of Fuel Quality on Power Production & Environment (2010)

Fuel analysis

Bioenergialternativ Värme & el Förbränning Värme och el Syntesga s(co + H 2 ) Fischer-Tropsch Metanolsyntes Vattengasreaktion Kolväten - dieselolja Metanol, DME Väte Biomassa Pyrolys etc Bioolja Avlägsning av syre Zeolitiprocessering Flytand bränslen Fermentering Etanol Socker Lignin Dehydrering Vattenlösningsprocess er Ligniprocessering Aromatiska kolväten Flytande alkener, H 2 Eterifierad bensin

Bioenergy - Olika biomassor olika egenskaper olika potentiella processer - Stort antal alternativa tekniker - De flesta under utveckling få kommerciellt tillgängliga The Devil will be in the (chemical) details!