LIIKENTEEN TOISEN SUKUPOLVEN BIOPOLTTOAINEET

1. KAASUTUS AVAINTEKNIIKKANAUUSISSA BIOPOLTTOAINEISSALiikenteen toisen sukupolven biopolttoaineet11.10.2006Esa Kurkela

2. Paperi/sellutehdaskaukolämpövoimalaitos Biopolttonestetehdas LIIKENTEEN TOISEN SUKUPOLVEN BIOPOLTTOAINEET

3. Lahden kaasutin, 1998 -> Värnamon ja Tampereen pilotit, 90-luku SUOMALAISEN KAASUTUSTEKNIIKAN TILANNE VUONNA 2006 • Leijukerroskaasutus voimalaitos-sovelluksissa ja meesauuneissa • johtava asema maailmassa • Novel-kiinteäkerroskaasutus moottorivoimalaitoksiin • edistyksellisin pienen kokoluokanCHP-tekniikka biomassalle • Kaasun katalyyttinen puhdistus • ainutlaatuinen osaaminen • keskeistä useissa sovelluksissa • Johtava biomassan kaasutusryhmittymä • KTM:n, Tekesin ja VTT:n pitkäjänteinenpanostus jo 1980-luvulta lähtien • yritysten ja VTT:n yhteistyö • keskeinen asema EU:n ohjelmissa • globaalit kontaktit • Huimat markkinanäkymätpidemmällä aikajänteellä

4. POLTTONESTETUOTANNON INTEGROINTI PROSESSITEOLLISUUTEEN TAI KAUKOLÄMMITYKSEEN - suomalainen ratkaisu liikenteen biopolttoaineille Paperi, sellu Voima- laitos Prosessihöyry ja sähkö Sellu- ja paperi- tehdas Kaasutus ja kaasunpuhdistus polttokaasua+ höyryä Kuivaus- energia synteesi-kaasu Biomassan käsittely ja kuivaus Puu, pelto-biomassat,turve ja kierrätys- polttoaineet kuori,metsä-tähteetmuu bio- massa FT-synteesilaitos happi + höyry Synteettinenbiodiesel

5. Gas to amisol scrubber 1500 k mol/h 29 bar SYNTEESIKAASUA TURPEESTA JA PUUSTA KEMIRAN AMMONIAKKITEHTAALLA, 1989-91 KAASUTIN 140 MW Peat from MoDo Steam steam dryer HTW gasifier Benzene from Waste naphthalene heat extraction boiler 10bar Peat crush 750- moisture 15 % 950°C Benzene scrubber To naphthalene Water Steam extraction scrubber Oxygen Recycle gas VTT:n UCG-projektissa kehitetään 2. sukupolven kaasutusprosessi CFB-kaasutin - laaja polttoainepohja, ei tuhkaongelmia - hyvä hiilikonversio jo alhaisessa lämpötilassa Katalyyttinen puhdistus- tervaongelmien eliminointi - korkea synteesikaasusaanto - oikea H2/CO-suhdeKuumasuodatus, tuhkan hapetus, kaasun jäähdyttimen design Sludge separation Dust Ash • Paineistettu höyry/O2-kaasutus • Demonstroitu 1989-90-luvuilla Oulussa turpeella (ammoniakiksi) ja Saksassa ruskohiilellä (metanoliksi) • Polttoaineen esikäsittelystä myös teollisia kokemuksia

6. SYNTEESIKAASUA BIOMASSASTAUusi koelaitteisto VTT:llä Otaniemessä PFB-kaasutin Sivuvirtalaitteille:- loppupuhdistus- vedyn valmistus- FT-synteesi- polttokennokäyttö Suodatin Polttoaineen syöttö Katalyyttinenreformeri Jäähdytin Happi • Polttoaineteho 500 kW • Paineistettu leijukerroskaasutin • Ilmakaasutus IGCC-voimalaitoksiin • Höyry/O2-kaasutus synteesikaasusovelluksiin • Uudet kaasun suodatus- ja jäähdytystekniikat • Hiilivetyjen katalyyttinen reformointi Höyry Ilma

7. SYNTEESIKAASUA BIOMASSASTAProjektin vaihe I : 1.1.2004 – 31.5.2007 • Kaasutusmenetelmän valinta ja kehittäminen • Kaasun puhdistuksen tutkimus ja kehitys • Koetoiminta 500 kW:n laitteistolla Otaniemessä • Teknis-taloudelliset tarkastelut • Integrointi metsäteollisuuteen, kaukolämpölaitoksiin tai öljyn jalostukseen • Teollinen kokoluokka 150 – 300 MW • Vaiheiden II & III demolaitosten esisuunnittelu • 50 MW:n kaasutin ja sivuvirtademolaitos • 250 MW:n tuotantolaitos • Kumppanit ja rahoitus • VTT, TKK, Foster Wheeler, Neste Oil, Andritz, Vapo, PVO, StoraEnso, M-real, MetsäBotnia, UPM ja Rintekno • kokonaisbudjetti noin 4 M€ • päärahoittajat Tekes ja VTT

8. Ensimmäinen tuotantolaitos - 250 MW:n polttoaineteho - 105 000 tonnia/a dieseliä - 3 % Suomen liikennepolttoaineesta - käynnistyminen 2012-14 Oulunturve- ammoniakki- laitos 1985 Kaasutuksen voimalaitossovellukset(Lahti, Corenso, Värnamo, Kokemäki) Uudet sovellukset- polttokennot, uudet voimalat - vihreä maakaasu, vety- vihreät kemikaalit Teollinen demo- laitos: 30-50 MW - öljyn/maakaasun korvaus - käynnistyminen 2009 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Jatkotutkimus: - prosessin optimointi - jätteiden kaasutus - vedyn/CH4:n valmistus Kaasun- puhdistuksen kehitys Synteesi- kaasutuksen T&K 1980-luvulla Biopolttonesteen tuotantolaitoksetmetsäteollisuuden tai lämpö- voimalaitosten yhteydessä - dieseltuotanto: 50 -150 000 tn/tehdas - sivutuotteena prosessihöyryä ja poltto- kaasua tehtaan/voimalan käyttöön SYNTEESIKAASUTUS-TEKNIIKAN KEHITYSPOLKU VTT:n synteesi-kaasutuksen 500 kW:npilot

9. 70 Fully integrated, off-gas replaces 60 fossil fuel 50 Stand-alone, 40 excess steam to condensing FT-Liquids Production Costs, EUR/MWh 30 turbine 20 10 0 5 10 15 20 Biomass Fuel Price, EUR/MWh Esimerkki teknistaloudellisista laskelmistaFT-POLTTONESTEEN ARVIOIDUT TUOTANTOKUSTANNUKSET200 MW:n polttoaineteho, paperitehtaaseen integroitu vs. stand-alone -tehdas Level of excise Level of excise tax on diesel tax on diesel and gasoline and gasoline Current Finnish Current Finnish price level of diesel price level of diesel and gasoline and gasoline (excluding taxes (excluding taxes and distribution) and distribution) Lisäksi FT-polttoaineen loppujalostus dieselpolttoaineeksi: noin 4 EUR/MWh 200 MW:n laitoksen investointikustannus on noin 200 M€

10. Hiili Kaasutus Öljy 600…1000 oC + kaasunpuhdistus Ilma BIOMASSAN KAASUTUSTEKNIIKAN SOVELLUKSET DieselöljyVetyBiometaaniKemikaalit SynteesikaasuH2+CO Biomassa Polttokennot KaasuturbiinitMoottoritKattilatProsessiuunit Polttokaasu Jätteet Höyry O2

11. KIITOKSET • KTM:lle, Tekesille ja VTT:lle pitkäjänteisestä kaasutusalan tutkimuksen ja uuden tekniikan demonstroinnin tukemisesta • Hankkeeseen osallistuville yrityksille projektin suuntaamisesta ja jatkohankkeiden pohjustamisesta • Projektin avainhenkilöille hyvistä ideoista ja yhteistyöstä TKK:Outi KrauseHanne RönkkönenTia Viinikainen Foster Wheeler:Juha PalonenTimo ErikssonMarkku Itäpelto VTT:Pat McKeoughPekka SimellMinna KurkelaMatti ReinikainenKai SipiläHarri LuomalaJarmo RutanenEsa NoroahoM-L Koskinen-Soivi Neste Oil:Juha JakkulaSteven Gust PVO:Jorma IsotaloPentti Arhippainen