Transcript Puun kaasutus ja piensähkön tuotanto

Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Puukäyttöisten ajoneuvojen määrä vuonna 1942 eri maissa
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Puukäyttöisten ajoneuvojen määrä Suomessa (Puukaasun aika s. 143)
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Pilkkeitä syntyy Reisijärvellä naistenkin voimin 1941.
Kuvassa mm. Tuomon äiti Aino Pesola. (Puukaasun aika s. 134)
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Biologinen biokaasu
Syntyy mätänemistuotteena kaikessa
biomassan hajoamisessa. Kaasu koostuu
pääosin metaanista.
Voidaan tuottaa hallitusti biokaasureaktorissa
mm. eläinlannasta
Terminen ”biokaasu” (synteesikaasu)
Syntyy polttoaineen palaessa liian vähällä
palamisilmalla. Kaasu koostuu häkäkaasusta
ja vedystä.
Voidaan tuottaa hallitusti kaasutusreaktorissa
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Biomassan kaasutus osana palamisprosessia
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
Myötävirtakaasutin < 1MWth
13.06.2013 Y.Muilu
Myötävirtakaasuttimen
periaatekuva
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
Vastavirtakaasutin 1-30MWth
13.06.2013 Y.Muilu
Ristivirtakaasutin
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
Leijupetikaasutin 20-500 MWth
13.06.2013 Y.Muilu
Kiertopetikaasutin 20-120 MWth
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
PYROLYYSIPROSESSI
Normaali palaminen
Myötävirtakaasutus
Palamisilmaa
riittävästi
Kaasutusilmaa
vähän
Vesihöyry, hiilidioksidi, noki
Tuli
Tuotteet:
Hake
Tuotteet:
•Lämpö
•Tuotekaasu:
•Savukaasut
•Sähkö
•Tuhka
•Lämpö
”Ahjo
”
•Tuhka
Hake
Häkä, vety, puhdistimessa
poistuva noki -> Moottori
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
ESIMERKKI. Puukaasuauto
Omistaja Eero Kangasoja
Ajettu 130 000 km, Suurin
nopeus 120 km/h, Polttoaineen kulutus 1 l haketta / km,
Hakevarasto 200 l = 200 km
Centrian tutkijat avustivat
uuden kaasutusteknologian
patentoimisessa (GASEK Oy).
Patentti USA:han, Eteläkoreaan
ja Suomeen on myönnetty
kesällä 2012.
Hakkeen kaasutukseen perustuva GASEK Oy:n CHP – laitos
tuottaa sähköä ja lämpöä talvella 2010 -35 °C pakkasella
3.4.2013/YMu
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Kangasojan CHP laitteiston kytkentäkaavio
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
EK kaasun teknisiä ominaisuuksia:
• Polttoaineeksi käy ilmakuiva hake, kosteus alle 45 %
• Kaikki puulajit soveltuvat (mänty, kuusi, koivu, paju, leppä, haapa, pihlaja, paju,
kataja? jne.)
• Polttoaine haketetaan normaaleilla hakkureilla (homehtumisrajakosteus on
maks. 25)
• Tuotekaasu lähes tervatonta
• Tuotekaasu soveltuu joko suoraan polttoon tai CHP käyttöön
• Rakenne on yksinkertainen ja helppo huollettava
• Ei tulipalovaaraa (jäännös lietettä)
• Käytön aikana laitteistossa alipaine -> ei häkävaaraa
• Seisonnassa ei vuotoja
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Energiatekniikan laboratorion
CHP - laitos
Tutkimushankkeessa hyödynnetään
Energiatekniikan tutkimuslaboratorion pilotmittakaavaista CHP kaasutuslaitosta
Kuvassa CENTRIA:n
myötävirtakaasutuslaitos ja 8 sylinterinen
5,4 L kaasumoottori
3.4.2013/YMu
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Energiatekniikan laboratorion
CHP - laitos
Sievin laboratoriossa olevan CHP- laitteiston lämpöteho on 50 kWth ja sähköteho 20 kWe
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Wood chip storage
Wood chip screw conveyor
Gasifier
Raw gas pipe
Scrubbers
Water tank
Ash barrel
Engine 8.4 liter
Generator 50 kW
Start up pipe
Exhaust pipe
Heat exchanger for exhaust gas
Cooler
Heat exchanger
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Kokemäen kaasutuslaitos
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Stirling moottorilla
varustettu CHP - laitos
Energiatekniikan tutkimuslaboratorion puuhakkeen pilotmittakaavainen
kaasutuslaitos, kaasupoltin ja
Stirling moottori
• Sähköteho 9 kWe
• Lämpöteho 50kWth
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
13.06.2013 Y.Muilu
Stirling moottorilla
varustettu CHP - laitos
Mikro-CHP käytössä Stirlingmoottorilla on merkittäviä etuja IC
moottoreihin verrattuna.
• Stirling moottorin huoltoväli
5 000 – 8 000 tuntia on
huomattavasti pitempi kuin Ottomoottorilla.
• Stirling- moottorin pakokaasupäästöt voivat olla jopa 10 kertaa
pienemmät kuin Otto-moottorilla.
• Stirling moottori on asennettu
Centrian Sievin laboratorioon.
Solo Stirling-moottorin sähköteho on 9 kWe
lämpöteho 26 kWth
Lähde: Handbook Biomass Gasification. 2005. Puukaasun aika. Stuart Köhler. 2007.
Puun kaasutus ja
piensähkön tuotanto
Kiitos
mielenkiinnosta!
13.06.2013 Y.Muilu