View
241
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
8/8/2019 INFO-140 Mnga mjligheter fr att vidarefrdla energirvaror frn skogen
1/7
INFO frn projektet
BIOENERGI FRN SKOGEN2003-2007
Ett
Interregprojektsom delfinansieras av EUROPEISKA UNIONEN
140
Frdlade brnslervaror till fasta, flytande och gasformigabrnslen.
Trdbaserade rvaror kan frdlas p flera olika stt. Den mestvanliga frdlingen r olika former av fasta biobrnslen. Men ocksgasformiga brnslen utvecklas fr att producera nyttjas fr att bl.a.el. Flytande brnslen r just nu inne i en intensiv forskning ochutveckling. En sammanfattande versikt ver olika alternativ;
Fasta biobrnslen frn skogen r ,Ved, trflis, trpellets samt GROT och stubbar
Gasformiga biobrnslen kan tas fram genom,
Frgasning, med hjlp av vrme Anaerob bakterieprocess
Flytande biobrnslen r de mest avancerade och kan tas framp olika stt, genom en vidarefrdling efter en; Tr-frgasning Alkoholfermentering Anaerob nedbrytning
Frvtskning (Pyrolysolja)
MetoderEn grov uppdelning av hur energirvaror frn skogen kan anvndas
fr bde enkla och avancerade slutprodukter kan vara fljande,
1. Direkt frbrnning, i form av,
Ved, trflis, trpellets samt GROT och stubbar
2. Omvandling med vrme (pyrolys) Pyrolys karbonisering Frgasning Frvtskning
3. Biokemisk omvandling (bakterier) Alkoholfermentering
Anaerob nedbrytning Aerob nedbrytning, med lufttilltrde - tret ruttnar och det blir till
kompost.
Det finns mnga mjligheter fr att vidare-frdla energirvaror frn skogenUnder de senaste ren har bioenergirvaror frn skogen brjatintressera allt fler frdlare och forskare som ser nya mjligheteratt vidarefrdla biobrnslen, s de i en nnu strre utstrckning
kan erstta de fossila brnslen.Frutom att nyttja trdrvaran fr uppvrmning finns idag mngaandra intressanta utvecklingsmjligheter fr flera alternativ tilllngre frdlade biobrnslen.
8/8/2019 INFO-140 Mnga mjligheter fr att vidarefrdla energirvaror frn skogen
2/7
En grov versikt ver olika frdlingsled fr bioenergi frn skogen
8/8/2019 INFO-140 Mnga mjligheter fr att vidarefrdla energirvaror frn skogen
3/7
Direkt frbrnningVid direkt frbrnning anvnds olika typer av brnsle frn skogen.Med frbrnningen vill man ofta skapa,
Vrme Vrme och nga Vrme och producera el
Produktion av vrme och el
Olika alternativ frkommer vid direkt frbrnning fr att i kombina-tion producera vrme och el (CHP). Dels med det gamla sttet att
producera el via vattennga som driver turbin med generator somalstrar elstrm. En nyare metod r en s.k. ORC-anlggning.
En lokal vrme och elproduktion i CHP anlggningar
Fr mindre anlggningar, som kan finnas i kommuner och drivas avenergikooperativ, finns nyare varianter av CHP anlggningar somfungerar enligt ORC principen.Fr smskalig elproduktion finns idag att tillg nyutvecklade Stirlingmotorer med generator som passar fr villor och mindre lokalavrmeanlggningar.
Stirling motor
Fr mycket sm anlggningar finns
alternativet med en modern Stirling motormed generator som producerar elstrm.Olika storlekar frekommer, mellan 1-75kW-el
Se INFO 72, 76 och 95
ORC enheter finns i olika storleksklasser. De byggs som kompletta system imoduler och kopplas i vrmeanlggningen till en flis eller pelleteldadvrmepanna. I Mellaneuropa finns redan ett 50-tal anlggningar i drift.
ORC
En kompakt
och mindreanlggningr en ORCanlggning.Den tillverk-as som enegen enhet
eller modulp fabrik .
Den nya varianten av CHP anlggningar som kallas fr OrganicRancine Cycle eller ORC har ett slutet systemet dr en organisk oljafungerar som drivmedium fr turbinen. Se ocks i INFO 52, 72 och 76.
En pellet eldad kraftvrmepanna p 15 kW vrme,med en Stirling motorn ovanp vrmepannan somproducerar ca 1 kW el. Uppvrmningen strs inteav strmavbrott p elntet.
Bild: SPM -Stirling Power Module
8/8/2019 INFO-140 Mnga mjligheter fr att vidarefrdla energirvaror frn skogen
4/7
Tr-frgasande pelletbrnnare
Ett nytt alternativ fr frbrnningav trpellets kan vara den tr-frgasande pelletbrnnaren. Den
kan ofta direkt monteras pvrmepannan dr oljebrnnarensitter idag. Den lilla mngd askasom bildas kan hanteras putsidan av vrmepannan, underpelletbrnnaren.Brnnaren utrustas med samma
typ av styrsystem som froljebrnnaren, med temperaturenute och i rren reglerar pellet-brnnarens arbete.Se INFO 89.
Frdling av bioenergi till gasformiga eller flytandebrnslen
Det finns olika lsningar fr att n en hgfrdling av bioenergi till
gasformiga eller flytande brnslen. Alternativen kan indelas i tvhuvudgrupper, beroende p hur processen fr omvandling gr till,
1. Omvandling med vrme (pyrolys)
2. Biokemisk omvandling (bakterier)
Tr-frgasningTrgas som tidigare kallades fr gengas har anvnts i motorerunder perioder med brist p flytande brnsle.
Idag har trgasen ftt nya mjligheter genom nya typer av tr-frgasare eller reaktorer. Trgasen r inte stabil fr lagring utan skaanvndas direkt. Trgasen kan anvndas och frdlas p olika stt,t.ex.;o Direkt frbrnning i en vrmeanlggningo Efter rening frn tjra, anvndas fr gasdrift och elproduktiono Rening och anpassning ger brnsle fr brnsleceller som kan
anvndas fr elproduktiono Genom rening och processning till flytande fordonsbrnsle
Omvandling med vrmeVid omvandling med vrme kan mlsttningen fr slutproduktenvara mycket olika. Att med vrme omvandla organiskt material somtr till andra energibrarekallas vanligtvis fr pyrolys.
Fr att skilja t de olika mlsttningarna kan man indela omvandlingmed vrme i tre grupper,
o Pyrolys, karbonisering fr trkolframstllningo Tr-frgasning fr att f syntetisk gas trgaso Frvtskning som ger pyrolysolja
Fretaget Pyto-Man Oy har utvecklaten tr-frgasande pelletbrnnare somkan erstta oljebrnnaren i villor.Effektomrdet r 15-50 kW.
8/8/2019 INFO-140 Mnga mjligheter fr att vidarefrdla energirvaror frn skogen
5/7
Mikrokraftvrmeverk (MCHP)
Ocks fr riktigt sm enheter eller mikrokraftvrmeverk kan en
renad trgas anvnda som brnsle. Det frutstter dock attproduktionen av trgas sker alldeles intill fr att trgasen r instabil
och inte kan lagrasutan mste anvn-
das direkt.Se INFO 76, 95.
Renad trgas i sm kraftvrmeverk (CHP)
En frn tjra renad trgas kan anvndas i sm kraftvrmeverk frproduktion av elstrm. De sm anlggningarna kan vara utrustademed,
Kolvmotor Mikroturbin Brnsleceller
Mikroturbin med gene-rator frn Capstone,som kan drivas medrenad biogas ellertrgas. Storleken pMikroturbinenheten rofta under 200 kW-el.
.
Montering av ett brnslecellpaket i MTU CFCs fabrik i Tyskland.Bild. MTU CFC
Brnsleceller
Utvecklingen av brnsleceller grsnabbt. I Tyskland har fretagetMTU under ngra r tillverkatbrnsleceller fr elproduktion frnatur- , bio- eller trgas. Det rfullt mjligt idag att anvndarenad bio- och trgas som
brnsle i brnsleceller.
Trgas i sm kraftvrmeverk med kolvmotor
Intresset fr smskalig produktion av el i anslutning till en nr- ellerfjrrvrmeanlggning intresserar mnga finska energikooperativ.
Teknikutvecklingen ger redan idag mjligheter att anskaffa den typav anlggning som producerar och nyttjar trgas fr drivning av enmotor som driver en elgenerator.
Frgasningsreaktor
I Lestijrvi, Finland, r energikooperativet aktiv. Drbyggs en mindre CHP-anlggning som producerar
trgas frn torkad flis. Trgasen kyls, tvttas medrapsoljedimma, och driver en 12 cylindrig, 45 ldieselmotor, som i sin tur driver en generator.Kraftvrmeanlggningens ger 370 kW-el frutom dedrygt 2 MW-t (vrme).
Ett litet mikrokraftvrmeverkmed en encylindrig kolvmotorfr gasdrift. CHP enhet frnSachs r p 5,5 kW-el.
8/8/2019 INFO-140 Mnga mjligheter fr att vidarefrdla energirvaror frn skogen
6/7
Anaerob nedbrytning
Biogas bildas vid en anaerob nedbrytningsprocess som startar avenzymer som de hydrolytiska bakterierna har utsndrat (kallas ocks
fr hydrolys). Drefter startar en fermentering eller jsningen medsyrabildningen. Till sist sker en syranedbrytning och metangasbildas. Metangasen renas och komprimeras och kallas fr Biogas.
Biogas kan anvndas fr,
o Eldning fr uppvrmningo Drivning av fordon
o Som rvara fr att tillverka flytande fordonsbrnsle
Biogas till flytande brnsle
Trgas till DME
Renad trgas kan genom en DME syntes, separation och reningomvandlas till DME, Dimethyl ether. DME kan anvndas som
brnsletillsats i diesel och bensin. Innan tr-frgasningen skatrflisen prepareras p rtt stt fr att passa fr den efterfljandeDME processen.
EniTecnologie-IFP:s pilotanlgg-ning i Frankrike anvnder nyaFischer-Tropsch processer.
Bild, IFP, Frankrike.
Biogas frn trdrvarorkan genom ett par olikaprocesser fungera som
rvara fr flytande brnsle.
Den mest knda process-en r FT eller Fischer-Tropch. FT utvecklades iTyskland under kriget.
I dag har tekniken frfinats
och man pratar om enandra generationensprocesser.
Biokemisk omvandlingMed en biokemisk omvandling bryts trdrvarorna ner. Den mest
knda processen r att trdrvaran ruttnar. Det r en aerob bak-terieprocess dr syre finns tillgnglig. Slutprodukten blir kompost ochenergin gr frlorad.Men vi kan styra den biokemiska omvandlingen med positivabakterieprocesser.
I den biokemiska omvandlingen kan man skilja mellan,
o Alkoholfermentering till etanol eller butanolo Anaerob nedbrytning till biogas
8/8/2019 INFO-140 Mnga mjligheter fr att vidarefrdla energirvaror frn skogen
7/7
Alkoholfermentering
Fermentering av biomassa fr att f alkoholer som flytande brnsle-rvaror sker med olika bakteriekulturer i en anaerob milj (utansyre).
Under de senaste ren har intresset klart kat p olika hll i vrldenfr att utveckla nya processer och ta fram effektivare bakterie-kulturer fr att framstlla bl.a. Etanol och Butanol frn trflis. Detfinns flera lovande frsk p gng och de frvntas snart att skalasupp och omsttas fr kommersiellt bruk i strre skala. Genomalkoholfermentering kan flera olika rvaror fr flytande
fordonsbrnsle framstllas idag, t.ex. Etanol och Butanol.
Ulf-Peter GranTel.: 00-358-6-8294239
Syntetiskt brnsle frn biomassa (BTL)
En intensiv och intressant brnsle-forskning pgr inom EU och i USA
Idag pgr vldigt mnga forsk-ningsprojekt med mlsttningen attvidareutveckla olika tekniker och
metoder fr att framstlla flytandebiobrnsle frn skogsrvaror. Flerafinska och svenska laboraorie-anlggningar har skalats upp.Inom en mycket snar framtid r manklar fr nsta steg, nmligen att startaproduktion i strre skala. Med
kommersiella andra-tredje genera-tionens teknik, ska man frdla trflistill flytande fordonsbrnsle.
Framstllning av syntetiskt brnsle frnbiomassa kan ske genom frdling avrvaror som Etanol och Butanol menocks av Metanol som tagits framav biogas, syntetisk gas eller trgas.BTL r en frkortning av, Biomass to liquid.
Etrar frn alkoholer som biobrnslervara
Biobrnsleforskningen p mnga hll menar att det finnsintressanta etrar som kan fs frn alkoholer. Alkoholer som genomfermentering har framstllt frn trdrvaror. Etrarna kan ocks varaframtida brnslervaror i fordonsbrnsle. Det terstr att lsa ochminimera problemen med etrarnas negativa miljpverkan. Somexempel p intressanta etrar r,
- Ethyl-tert-butyl ether (ETBE)- Methyl-tert-butyl ether (MTBE)
Andra intressanta alkoholrvaror fr framtida fordonsbrnslen frn bio-massa r t.ex.,
- Isopropyl alkohol (IPA)
- Sec-butyl alkohol (SBA)- Tert-butyl alkohol (TBA)- Blandade alkoholer
Recommended