Integrerad förädling av Biomassa Ulf-Peter Granö Karleby - Kokkola 2010
Apr 04, 2015
Integrerad förädling
av Biomassa
Ulf-Peter Granö
Karleby - Kokkola
2010
Integrerad förädling av biomassa
Småskalig och utlokaliserad
förädling av biomassa har
goda möjligheter att i
framtiden bli en viktig nyckel i
ett regionalt miljötänkande.
Genom forskning för ny
teknik, anpassad till utlokali-
serade förädlingsprocesser,
kan den lokala biomassa
råvaran förädlas för lokala-
och närregionens kunder
och förbrukare. Det finns ett
ökat intresse för att integrera,
och på olika sätt koppla ihop
förädlingsprocesserna för att
öka samordningen, och på
så sätt skapa positiva
synergieffekter.
Närvärme/lokalvärme har i
många regioner utvecklats
genom aktiva energikooperativ
och energientreprenörer. Det
finns utrymme för många fler
utlokaliserade små värme- eller
kraftvärmeenheter (CHP) som
samordnar uppvärmningen av
skolor, servicehus, ålderdoms-
eller seniorbostäder, industri-
hallar, radhus, lantbruksbygg-
nader eller grupper av bostad-
shus (villor) i kommuncentra,
byar och husgrupper. För att få
fart på utvecklingen är en av
förutsättningarna att man inom
kommun- och regionförvalt-
ningen är positiv och stöder
nyttjandet av lokala biobränslen.
Närvärme från biomassa
Närvärme alternativt kraftvärme från Biomassa
Ulf-Peter Granö
Från skogen
Biomassa
En mindre lokal värmeanläggning
CHP=Combined Heat and Power (kraftvärme - el och värme)
Värmekunder
En mindre lokal CHP anläggning
Elkunder
El (kWe)
Värme
(kWth)
Närvärmeproduktion Kraftvärmeproduktion
IntegreringsmöjligheterSamordning av verksamheter kring en värmeenhet för närvärme kan ske på olika sätt och utvecklas allt efter
som. Därför är det redan i etableringsstadiet av närvärmeenheten viktigt att försöka placera denna så att
man kan göra en framtida utveckling på ett smidigt sätt. Det behövs markutrymmen och fungerande logistik i
vägar samt el- och värmeförbin-delser i form av ledningar och rör.
Några exempel på verksamheter i paletten för integrering kan vara;
Flistorkning
CHP enhet (kraftvärme, el + värme)
Energiterminaler med en Integrerad hantering av biomassaråvaror och förädlade råvaror
Förgasning av biomassa
Solenergi
Geoenergi
Pelletproduktion
Biogasproduktion från lantbruk
Biogasproduktion från närsamhälle
Förädling till råvaror för fordonsbränsle
Vad som ska ingå beror främst på den lokala utvecklingen och intressen.
Integreringen utvecklas ofta stegvist, och är beroende på i vilken följd man vill ta de olika bitarna när man
utvecklar den lokala verksamheten. Vad som prioriteras beror främst på intresset inom t.ex. det lokala energi-
kooperativet samt närområdets behov och efterfråga.
En integrerad lokal Energiproduktion
Ulf-Peter Granö
Från skogen
Biomassa
Lokal
värmeanläggning
CHP=Combined Heat and Power (kraftvärme - el och värme)
Flistorkning
Mindre
CHP anläggning
El (kWe)
NärvärmeproduktionKraftvärmeproduktion
Energiterminal
Råvaror - Produkter
Värme (kWth)
Bio-Syngas
Förgasning av Biomassa
Pellet-tillverkning
Solenergi
Geoenergi
Värme (kWth)
Energiterminaler med en Inte-
grerad hantering biomassa-
råvaror och förädlade råvaror
Ett följande steg i utvecklingen
kring lokala enheter för
närvärme eller lokalvärme är
integrering i terminalhantering
av biomassa.
En terminal eller i första hand
ett hårdgjort plant område som
helst asfalterats i anslutning till
byggnaden för värme eller CHP
enheten.
Terminalen kan utrustas med
enkla hallbyggnader för mellan-
lagring av bioenergiråvaror och
produkter.
Lokala Energiterminaler
Ulf-Peter Granö
Från skogen
Biomassa El (kWe)Värme (kWth)
Energiterminal
Bioenergiråvaror - Produkter
Värme (kWth)
Integrering med lokal Energiterminal
Lokal
värmeanläggning
Närvärmeproduktion
Mindre
CHP anläggning
Kraftvärmeproduktion
Träflis Träpellets
Träbiomassa Sågspån
Ved
Lagerhall för produkter
StubbarGROT-
buntar
Den lokala enheten för när-
värme kan förbättra verknings-
graden för bränsleråvaran
genom flistorkning för den
egna förbrukningen men också
för ev. försäljning. Från värme
enheten kan ofta spillvärme
nyttjas för torkningen
alternativt kombi-nerat med
sol- eller i vissa fall geoenergi
(jord- och berg-värme).
Integrering - med en lokal Flistorkning
Integrering för Torkning av träflis
Ulf-Peter Granö
Träflis
Bandtork - Bäddtork
Körbar Planbottentork Silotork
Multi-Bandtork
Roterande trumtork
Närvärmeproduktion
Lokal
värmeanläggning
CHP - kraftvärme
Utlokaliserade CHP enheter för el- och närvärme kan utformas på flera olika sätt, mycket beroende på
inom vilken storlek på elproduktion man eftersträvar. En viktig faktor är det garanterade el-priset eller
el-bidrag.
Några exempel på typ av enhet kan vara,
Direkt förbränning av träflis/pellets + Stirling
Direkt förbränning av träflis/pellets + ORC (Organic Rankine Cycle)
Direkt förbränning av träflis/pellets + liten ångturbin
Förgasning + direkt förbränning + Gasmotor eller Mikroturbin
Förgasning + direkt förbränning + ORC
Förgasning + Gasmotor (kolvmotor)
Förgasning + Mikroturbin
Biogas + Gasmotor
Biogas + Mikroturbin
Kombinerad Bio-Syngas och Biogas + Gasmotor eller Mikroturbin
Integrering med Förgasning av biomassa
Ulf-Peter Granö
ORC
Fuktig träflis
Torkad träflis
Värme
(kWth)
El (kWe)
Förgasnings-
reaktor
Gasifisering av
biomassa
Kylning och rening
Produktgas
Bio-Syngas
Mindre CHP enhet
Stor
Värmepanna
Förbränning
Stirling
Biomassa
Ångturbin
CHP genom direkt förbränning av Bio-Syngas
CHP= Combined Heat and Power
Integrering med Förgasning av biomassa
Ulf-Peter Granö
Fuktig träflis
Torkad träflis
Värme
(kWth)
Förgasnings-
reaktor
Gasifisering av
biomassa
Kylning och rening
Produktgas
Närvärme-
anläggning
Stor Värmepanna
Förbränning
Biomassa
Direkt förbränning av produktgasen för värmeproduktion
Ett intressant alternativ till direkt
förbränning av biomassa i form
av träflis är att först förgasa bio-
massan. Förgasningen öppnar
nya möjligheter till en
förbränning med minimala stoft-
utsläpp.
Ska den integrerade anläggningen
endast producera värme går
produkt-gasen/rågasen direkt till
pannan för förbränning. Värme-
pannan kan utrustas med värme-
växlare för en ORC enhet och på
så sätt får man en CHP
anläggning, som producerar både
el och värme.
Man kan också välja en annan
linje för den integrerade
produktionen av el och värme i
CHP anläggningen. Den kylda och
renade produktgasen, eller sk.
Bio-Syngasen kan användas
direkt till en gasmotor (kolvmotor)
eller mikroturbin som driver en
generator.
Integrering med Förgasning av biomassa
Integrering med Förgasning av biomassa
Ulf-Peter Granö
Fuktig träflis
Torkad träflis
Värme
(kWth)
El (kWe)
Förgasnings-
reaktor
Gasifisering av
biomassa
Kylning och rening
Produktgas
Bio-Syngas
Mindre CHP enhet
Biomassa
CHP med Bio-Syngas till Gasmotor eller Mikroturbin + generator
Gasmotor + generator
Mikroturbin + generator
Bio-Syngas
CHP= Combined Heat and Power
Integrerad CHP med Förgasning av biomassa
Ulf-Peter Granö
Fuktig träflis
Torkad träflis
Värme
(kWth)
El (kWe)
Förgasnings-
reaktor
Gasifisering
av biomassa
Kylning och rening
Produktgas
Bio-Syngas
Mindre CHP enhetBiomassa
Gasmotor + generator
Mikroturbin + generator
Bio-Syngas
CHP= Combined Heat and Power
Integrering med - en lokala Pelletproduktion
1. Cyklon för torkad
och mald träflis.
2. Blandnings och doceringsenhet,
3. Pelletpress,
4. Transportör upp till kylare,
5. Pelletskylare,
6. Transportör till pelletsilo,
7. Pelletsilo,
8. Säckningsutrustning för småsäck,
9. Inplastare för småsäck på lastpall,
10. Träpellets i småsäck på lastpall.
En mindre pelle-teringsanläggning i drift, SPC (Sweden Power Chippers Ab)
En terminal med värmeenhet för
närvärme och flistork ger goda
möjligheter att också integrera
småskalig tillverkning av träpellets.
Vid den typen av integrering kan
man också styra de bättre
fliskvalitéerna för pellettillverkning
för i första hand lokala kunder och
förbrukare.
Integrering med en lokal Biogasanläggning
En lokal CHP enhet kan också byggas för integrering med en biogasproducerande enhet. Biogas från
lantbruk kan nyttjas för drivning av en gasmotor eller mikroturbin och producera el och värme.
Biogasen från en närbelägen biogasanläggning kan ledas i gasledningar till CHP anläggningen, alternativt
att biogasanläggningen byggs i anslutning till närvärme-anläggningen.
Det är skäl att skilja mellan de två typerna av biogas-anläggningar som förekommer utgående från
råvaran;
Biogas från lantbruksråvaror (gödsel, biomassa avfall och gräsväxter)
Biogas från samhällsavfall (samhällsslam och ev. komposterbara hushållssopor)
CHP-kombinat för Trägas och Biogas
Ulf-Peter Granö
Fuktig träflis
Torkad träflis
Förgasnings-
reaktor
Gasifisering
av biomassa
Kylning och rening
Produktgas
Bio-Syngas
Mindre lokal CHP enhet
Biomassa
Gasmotor + generator
Mikroturbin + generator
Bio-Syngas
CHP= Combined Heat and Power
El (kWe) Värme (kWth)
Anaerob
Fermentering
Biogasproduktion
BakterierBiogas
Energiväxter- Rörflen
- Hampa, mfl.
Våt biomassa - Gödsel
- Bio-avfall, mm
Specifik biomassa
Trägas/Rågas är Produktgas, den renas till Bio-Syngas
Integrering med lokal Biogasanläggning
Ulf-Peter Granö
Fuktig träflis
Torkad träflis
Förgasnings-
reaktor
Gasifisering av
biomassa
Kylning och rening
Produktgas
Bio-Syngas
Mindre lokal CHP enhet
Biomassa CHP anläggning
Bio-Syngas samt Biogas till Gasmotor eller Mikroturbin
+ generator
Gasmotor + generator
Mikroturbin + generator
Bio-Syngas
CHP= Combined Heat and Power
El (kWe) Värme (kWth)
Energiväxter- Rörflen
- Hampa, mfl.
Anaerob
Fermentering
Biogasproduktion
Våt biomassa - Gödsel
- Bio-avfall, mm
Specifik biomassa
BakterierBiogas
Integrering, Trägas- och Biogas-CHP
Ulf-Peter GranöCHP= Combined Heat and Power
För en småskalig värme-
enhet för närvärme kan en
kombinering eller integrering
med solfångare ge ett
lämplig värmetillskott. Idag
finns flera typer av effektiva
solfångare för att kombinera
uppvärmningen av hus.
Den lokala värmeenhetens
byggnad kan redan i
planeringsstadiet anpassas
för solfångare och placeras
med tanke på bästa
instrålningseffekt från solen.
I Mellaneuropa är det rätt
vanligt att kombinera flis-
eldning med t.ex. solfångare
av olika slag.Ett par exempel från Österrike på närvärmeanläggningar som kombinerat träflis med solvärme.
T.v. Med solpanelerna monterade på taket. Anläggningen till höger är en CHP enhet utrustad med
solfångare monterade på ett separat stativ.
Bild. Bioenergy-in-motion.com.
Integrering med Solenergi
Värmeenergin från berggrunden
kan vara ett utmärkt komple-
ment till vissa lokala värme-
enheter. Beroende på mängden
värme som man vill ta ut från
berggrunden borras det antal
borrhål på 100-200 meter djup
som man beräknat att behövs.
För att lyckas med planeringen
måste man anlita de företag och
organisationer med tillräckligt
med sakkunskaper redan i ett
tidigt skede. Med geoenergi
avses; bergvärme, sjövärme och
markvärme, som alternativt
också kan användas eller
kombineras för kylning.
Från borrhålen i berget överförs värmen till vattnet i rören som gåt till värmepumpen som därefter
höja temperaturen och överför värmen till en värmeväxlare som värmer vattnet i
närvärmesystemet eller i husets värmetank.
Integrering med - Geoenergi
Ulf-Peter Granö
Från skogen
Biomassa
Lokal värmeanläggning
Integrering med Solenergi och Geoenergi
Solenergi
Närvärmeproduktion
Geoenergi
Bergvärme
(kWth)
Solvärme
Geoenergi - Bergvärme
Rörledningar till borrhål
Värme i berget
Borrhål
P
VärmeöverföringVärmeöverföring
Ulf-Peter Granö
Värme-
tank
Värme-
pump
I framtiden kommer det att
möjligt att p ett eller annat sätt
integrera en förädling av Bio-
Syngas och Biogas till råvaror
för fordonsbränsle. Genom en
integrering kan troligtvis främst
råvaror för flytande bränsle
vara av intresse. Fortfarande
är det bekymmer med att på
ett rationellt och lönsamt sätt
kunna avlägsna icke
önskvärda föroreningar och
molekyler från biogaserna.
Integrerad förädling av Bio-Syngas och Biogas
En Integrerad förädling av Bio-Syngas och Biogas
Ulf-Peter Granö
Fuktig träflis
Torkad träflis
Förgasnings-
reaktor
Gasifisering av
biomassa
Kylning och rening
Produktgas
Bio-Syngas
Integrerad förädling
Biomassa Syntetiska bränsleråvaror
för fordonsbränslei en Integrerad
förädlingsanläggning
Bio-Syngas
CHP= Combined Heat and Power
Energiväxter- Rörflen
- Hampa, mfl.
Anaerob
Fermentering
Biogasproduktion
Våt biomassa - Gödsel
- Bio-avfall, mm
Specifik biomassa
BakterierBiogas
Syntetiska
bränsleråvaror
Som administratör och ansvarig för
mindre lokala värme- eller CHP
enheter kan ett lokalt energi-
kooperativ vara en bra lösning.
Medlemmarna i ett energikoopera-
tiv kan vara skogsägare, entrepre-
nörer, kommunen, lokala organisa-
tioner och kunder.
Energikooperativ fungerar ofta som säljare av ”värme i rören” till kommunen,
företag eller privata.
Av erfarenhet fungerar energi-
kooperativ som säljer ”värme i
rören” till kommuners skolor,
åldringshem, radhus mm, mycket
bra i Finland.
Dessa energikooperativ kunde
vara bland de som är med och
vidare utvecklar sin verksamhet
genom integrering för en vidare-
förädling av biomassa.
Det kunde t.ex. vara, en energi-
terminal, flistorkning, pelletering,
förgasning mm.
Energikooperativ
Det finns många bra exempel
på lokala energiföretagare som
samordnar hanteringen av
skoglig biomassa till flis och
också producerar värme i egna
eller kommunala värmeanlägg-
ningar.
Duktiga energiföretagare, en-
treprenörer eller mindre företag
med intresse och kunskaper
inom bioenergi och för
produktion av värme och el
behövs i framtiden. Dessa kan
vara en viktig aktör för utveck-
ling av den lokala förädlingen av
biomassa. I vissa fall kan också
kommunen vara en delägare i
ett energiproducerande företag,
eller driva ett eget energibolag.
Energiföretagare och entreprenörer
Energientreprenörer skördar och förädlar biomassa
Ulf-Peter Granö
Från skogen
Biomassa
Skörd
Sönderdelning
Värme / CHP
Transport
Fälttorkning
Hantering Förädling
Energientreprenör Energiföretagare
Möjligheterna att integrera på
olika sätt finns. Nu är det de
enskilda energikooperativen eller
entreprenörerna som får försöka
välja de mest intressanta delarna
till sin terminal- och förädlings-
palett, för den lokala hanteringen
av den lokala biomassa råvaran
som finns.
Många möjligheter är öppna
Förädling av bioråvaror Material Process Produkt Energi- Tillgänglig
omvandling energi
Skogsråvaror
-Träråvaror
- GROT
- Odlade
energiväxter
Jordbruksråvaror
- Gräsråvaror
- Rörflen, Hampa,mm
- Oljefrön
- Spannmål . . . . . . . . . . .
Gödsel och avfall
- Husdjursgödsel
- biologiskt avfall
Samhällsavfall
- Gödsel
- Processavfall
Förbränning Värme
Värme för uppvärmning och process
Värmepanna
CHP
Biogasproduktion
Värme
Biogas (metangas)
Gasmotor + gen. El
VärmeVärme
PyrolysBio-Syngas Trägas (Kolmonoxid och Väte)
Gasmotor + gen.
VärmeEl
Värme
Alkoholfermentering
Biogasproduktion
Pyrolysolja
Biogasproduktion
Separering -> fast Fast bränsle
Alkohol Tekniskt bränsleBTL, GTL
Bränsleråvaror
Fordonsbränsle
Oljepressning Växtolja
Omförestring
Växtolja
Biodiesel Fordonsbränsle
Oljor
Värmepanna
CHP
Värme
Tekniskt bränsleGTL
Fordonsbränsle
El
Värmepanna
Värme
So
len
s s
tråla
r –
Fo
tosyn
tes, 6 C
O2
+6 H
2O
→C
6H
12O
6+
6O
2
Ulf-Peter Granö
Kemiska råvarorKemiska produkter
CHP=Combined Heat and Power
BTL=Biomass to liquid
GTL=Gas to liquid
Ulf-Peter Granö
Karleby – Kokkola
Tack !