Ekogen pienEkogen pienEkogen pienEkogen pien----CHPCHPCHPCHP----voimalaitoksen kehittäminenvoimalaitoksen kehittäminenvoimalaitoksen kehittäminenvoimalaitoksen kehittäminenvoimalaitoksen kehittäminenvoimalaitoksen kehittäminenvoimalaitoksen kehittäminenvoimalaitoksen kehittäminen

TkT Lasse Koskelainen

Teknologiajohtaja

Ekogen Oy

www.ekogen.fi

Keski-Suomen energiapäivä 30.1.2012

Lähtökohta: Globaali Lähtökohta: Globaali Lähtökohta: Globaali Lähtökohta: Globaali liiketoimintaympäristöliiketoimintaympäristöliiketoimintaympäristöliiketoimintaympäristö

• Erityisesti sähkön tarve kasvaa enemmän kuin BKT

– Kehittyvät maat erityisasemassa

– Paikallisen tuotannon merkitys painottuu

• Sähkön ja lämmön yhteistuotanto (CHP) on tehokkain tapa hyödyntää biomassaa

• Biomassa on tärkein uusiutuvan energian resurssi

• Uusiutuvan energian tukimuodot kehittyvät kaikilla alueilla

• Uudet ratkaisut edellyttävät uudenlaista verkottumista ja integroitumista

– Uusia toimijoita energiamarkkinoille

– Uudet liiketoimintamuodot

• Blue Ocean –strategia: liiketoiminta-alue jossa ei ole kilpailua

Keski-Suomen Energiapäivä 2012 230.1.2012

Teknologian kehittäminenTeknologian kehittäminenTeknologian kehittäminenTeknologian kehittäminenAvainasiatAvainasiatAvainasiatAvainasiat:

• Teknologia biomassan hyödyntämiseksi

• Lähienergiantuotanto: Kokoluokka <1 MWe

• Sähkön ja lämmön yhteistuotanto

• Modulaarinen rakenne, standardiratkaisut• Modulaarinen rakenne, standardiratkaisut

• Uudet liiketoimintamallit

• Systeemi-innovaatioiden hyödyntäminen

• Puhtaan energiantuotannon verkostot

• Kansainvälisesti kilpailukykyinen teknologia

Keski-Suomen Energiapäivä 2012 330.1.2012

Kehitystyön vaihtoehdotKehitystyön vaihtoehdotKehitystyön vaihtoehdotKehitystyön vaihtoehdotTeknologiaTeknologiaTeknologiaTeknologia Kokoluokka, kWKokoluokka, kWKokoluokka, kWKokoluokka, kWeeee PolttoainePolttoainePolttoainePolttoaine

Biomassan kaasutus + moottori = ”Häkäpönttö”

30 - 150 Puu ym. biomassa

Biokaasulaitos + moottori/turbiini

>20 Kaatopaikkakaasu, jätelietteet, kasvijäte

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 4

moottori/turbiini jätelietteet, kasvijäte

Höyryvoimalaitos >2000 Kiinteä. neste, kaasu

ORC-voimalaitos 50 - 5000 Kiinteä. neste, kaasu

Stirling-moottori 5 - 50 Kiinteä. neste, kaasu

EFGT-voimalaitos +mikroturbiini

30 - 600 Kiinteä. neste, kaasu

Mikroturbiini 30 – 600 Neste, kaasu

VaatimuksetVaatimuksetVaatimuksetVaatimukset

TeknologiaTeknologiaTeknologiaTeknologia

• Toimiva voimakone

– Mikroturbiini

• Yksinkertainen teknologia

KäyttöympäristöKäyttöympäristöKäyttöympäristöKäyttöympäristö

• Erilaisten kiinteiden biomassojen käyttö

• Kytkentä sähköverkkoon tai teknologia

• Sähköntuotannon hyötysuhde >20%

• Mahdollisuus kaukokäyttöön tai paikalliseen operointiin

• Helppo huollettavuus

sähköverkkoon tai saarekekäyttö

• Lämpöverkkoliitäntä vesikaukolämpöön tai kiinteistöön

• Soveltuvuus kehitysmaakäyttöön

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 5

EkoCHP pienvoimalaitos

• Sähkön ja lämmön yhteistuotanto (CHP)

• Polttoaineena pelletti tai puuhake

• Pieni kontteihin asennettu voimalaitosyksikkö• 100 kWe sähkötehoa

• 300 kWth lämpötehoa

Tyypilliset käyttökohteet:Tyypilliset käyttökohteet:

• Paikallinen sähkö ja lämpö 50-100 kotitaloudelle /laitos• PK –teollisuus, mm. puutuoteteollisuus

• Lämpöyrittäjäkohteet– Järjestelmien korvaaminen -> Lisänä sähköntuotanto

• Kasvihuoneet, maatilat

• Liikekeskukset taajamien ulkopuolella

• Urheilu- ja vapaa-ajan keskukset, hotellit

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 6

EkoCHP käyttöympäristö

• Paikallisten voimavarojen hyödyntäminen uusiutuvan energiantuotannossa

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 7

EkoCHP pienvoimalaitos

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 8

EkoCHP laitosVoimalaitoskontti• Polttoainevarasto

• Tulipesä

• Korkealämpötilasiirrin

• Muut lämmönsiirtimet

• Vesikattila

Turbec T100

• Vesikattila

• Apulaitteet

• Turbiini ja sähkölaitteet

– Generaattori

– Taajuusmuuttaja

• Automaatio

Keski-Suomen Energiapäivä 2012 9

Optiot• Rinnakkaiskattila 0,5 – 2 MW

• Lämpövaraaja

30.1.2012

EkoCHP-pienvoimalaMikroturbiini, ulkoinen lämmöntuonti

Mikroturbiiniyksikkö: Kompressori, rekuperaattori, turbiini,

generaattori, taajuusmuuttaja

Air heater

G

1) Micro turbine unit T100

Frequency

converter

50 HzGenerator

7) Convection part

6) Radiation heat

exchanger

Air in

0,72 kg/s

330 kW

220 kW 113 kW

100 kWe

1090oC

950oCRecuperator

TurbineCompressor

2) Secondary air blower

130...200 g/s

270 oC

588 oC

0,55 kg/s

4) Secondary air

heater 60 kW

Ilmankuumennin: Säteily- ja konvektio-osa

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 10

5) Furnace

Water boiler

Pure air

150 kW 150 kW

Warm water300 kWth

12) Circulation

blower

8) Heat net pump

2...3 kg/s

11) Flue gas

blower

13) Flue gas

cleaner

9) Water

preheater

10) Water

heater

Fuel feeder

3) Primary air blower

130...200 g/s

15...50%

0,3...0,5 kg/s

heater 60 kWkonvektio-osa

Tulipesä: Polttoaineen syöttö, biomassapoltin

Vesikattila:

- ilma/vesi-kattila

- Lämmön talteenottokattila

Savukaasujärjestelmä:

- Savu- ja kiertokaasupuhallin

- Hiukkassuodatin

Innovaation tiekarttaEkoCHP pienvoimalaitos

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 11

YhteistyökumppanitYhteistyökumppanitYhteistyökumppanitYhteistyökumppanit

Yrityksen kehittäminen• Teknologian kehittäminen: LUT

Energia, Lappeenranta– Prosessin ja liiketoiminnan

kehittäminen

• Oheispalvelujen kehittäminen– Ekogen

Tuotteen toteutus• Suunnittelutyö

– Esisuunnittelu: CKTI, Pietari

– Detaljisuunnittelu: Rejlers Oy

• Voimakone: Turbiini T100,Turbec

• Poltin ja polttoainejärjestelmä: Ariterm Oy, Saarijärvi– Ekogen

• Rahoitus– Tekes

– Finnvera

• Kansainvälistyminen– Finpro

Ariterm Oy, Saarijärvi

• Teräsrakenteet: Karjalan Konepaja, Parikkala

• Lämmönsiirrin: Facor Oy, Lappeenranta

• Muuraukset: Tekmur Oy, Rajamäki

• Kokoonpano: Facor Oy, Lappeenranta

• Koeajot: Lappeenrannan Energia Oy

30.1.2012 Keski-Suomen Energiapäivä 2012 12