INFO-140 Många möjligheter för att vidareförädla energiråvaror från skogen

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.


2/7

En grov versikt ver olika frdlingsled fr bioenergi 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


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.


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.


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


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

Documents

INFO-140 Många möjligheter för att vidareförädla energiråvaror från skogen