Transcript Biogas för värme- och elproduktion

Biogas för
värme- och elproduktion
Anna-Karin Jannasch
Malmö, 15 november 2012
www.sgc.se
Innehåll
• Presentation Svenskt Gastekniskt Center AB
• Genomgång av olika befintliga & framtida
gasbaserade teknologier för småskalig:
1. värmeproduktion
2. kraftvärmeproduktion
• Slutsatser
www.sgc.se
Svenskt Gastekniskt Center AB
• Grundades år 1990
• Kontor i Malmö med 6 anställda
• Omsättning 20 MSEK/år
• Ägs av energibolag med intresse för gas, nationella nätägaren samt
branschorganisationen Energigas Sverige
www.sgc.se
SGCs verksamhet
• Samordnar branschgemensam utveckling kring energigaser genom
att:
– Driva forsknings-, utvecklings- och demonstrationsprojekt
tillsammans med företag och Energimyndigheten
– Medverka i standardisering
– Representera Sverige i internationella nätverk rörande förnybara
energigaser
– Sprida kunskap om energigaser genom hemsida, broschyrer,
rapporter och föredrag
– Skapa kontaktytor och nätverk för kunskapsutbyte
SGC:s hemsida www.sgc.se
www.sgc.se
SGC:s kansli
www.sgc.se
Martin Ragnar
VD
Distribution och lagring
Jörgen Held
Förgasning och bränslesyntes
Anna-Karin Jannasch
Kraft/Värme samt
Förgasning och bränslesyntes
Tobias Persson
Biogasteknik
Mattias Svensson
Gasformiga drivmedel
Aurora Tamas
projektassistent
Tekniker för gasbaserad
småskalig värmeproduktion för bostäder
• Gaspannor
• Gasvärmepumpar
• Hybrider
www.sgc.se
Tekniker för gasbaserad småskalig
värmeproduktion för
industri/verkstäder/restauranger/butiker
• IR-strålare
• Luftvärmare
www.sgc.se
Kondenserande gaspannor
•
Verkningsgrad ≈ 105 % (LHV) på årsbasis
•
Låga emissioner
•
Bränsleflexibla (biogas/naturgas, gasol)
•
Finns som vägghängda & golvpannor, utan resp. med integrerad vvb
•
Produktionskapacitet från några enstaka till några hundra kW/panna
•
Modulerande brännare (25-100 %)
•
Kan kaskadkopplas upp till ca 1 MW
•
Pris ca 60 000 kr (10-20 kW), inkl. installation & moms
Källa: Weishaupt
www.sgc.se
Kondenserande luftvärmare
• Inget vattendistributionssystem krävs
• Verkningsgrader omkring 100 %
• Bränsleflexibla (biogas/naturgas/gasol)
• Finns som modulerande (30-100 %)
• Säljes av Robur, Ambirad, Reznor (30-100 kW)
• Utvärdering av tekniken pågår hos Dansk
Gastekniskt Center (DGC A/S)
Källa: Robur
www.sgc.se
Under utveckling: Katalytiska gaspannor
Katalytisk förbränning med patenterad
katalysatorteknik:
•Hög effekttäthet, 85 % mindre volym än
konventionella → Signifikant mindre
materialåtgång & lägre produktionskostnad
•Bränsleflexibel
•Skalbar och flexibel design
Källa: pågående SGC-projekt HeatCore/Catator
www.sgc.se
HYBRID: Gaspannor & solvärme
Tillopp
gasvärme
Retur
gasvärme
Tillopp
solvärme
Retur
solvärme
Styrning
Solvärme
Kallvatten
www.sgc.se
VVB
GASPANNA
VVB speciellt avsedd för gaspanna
i kombination med solvärme (Källa:
Viessman Werke)
Gasvärmepumpar
Fyra typer finns där biogas/naturgas kan utnyttjas:
• Elektriska kompressionsvärmepumpar med inbyggd gaspanna
• Gasdrivna kompressionsvärmepumpar
• Gasdrivna absorptionsvärmepumpar
• Gasdrivna zeolit(adsorptions)värmepumpar
www.sgc.se
Finns ej på den
svenska
marknaden än….
Arbetsprincip Gas-VP kontra eldriven VP
Motordriven VP med mekanisk
kompression
www.sgc.se
Absorptions-VP via gaspanna i kombination med
spetsvärme från gaspanna
Utvärdering av Sveriges första gasvärmepump
pågår i Limhamn, Malmö
• Samarbetsprojekt mellan E.ON Gas, BioGas Syd, Malmö stad, DGC samt
SGC, utvärdering pågår 10 jan – 31 dec 2012
• 35 kW (luft-vatten VP, Robur)
• Kombineras med kondenserande gaspanna för spetslast (19-85 kW,
Milton), ackumulatortank 300 L
• Verkningsgrader 120-130 %, med potential att nå 140 %
• Ljudnivån 70 dB @ 1m, 42 dB @ 9 m
• Pris 170 000 kr (35 kW, inkl. utrustningen)
www.sgc.se
E.On Gas utvärderar gaspanna med Zeolitvärmepump i
västra hamnen, Malmö
Solfångare
Gaspanna med zeolitvärmepump
Varmvattenberedare
•
•
•
•
www.sgc.se
Effekt adsorptionsvärmepump 1,6-4,8 kW
Effekt kond. gaspanna 17 kW
Verkningsgrad 130-140 %
Säljes av Vaillant
Varför välja en gasdriven VP?
Någon ekonomisk vinst jfr med eldriven VP inte uppenbar……
• Få rörliga delar
& driftkostnader
Låga underhåll-
• Ersätter förädlad energiform (el) med en
primär energikälla
www.sgc.se
Principen för småskalig kraftvärme för en bostad
www.sgc.se
Varför småskalig kraftvärme (eng. -CHP)?
10 % förluster
100 %
bränsle
-CHP
35 % el
55 % värme
60 % förluster
5 % transmissionsförluster
Kolkraft,
kärnkraft
100 %
bränsle
35 % el
Värmeproduktionen tillvaratas
Transmissionsförlusterna undviks
Sårbarheten minskar
-CHP kompatibel med förnybar energi
www.sgc.se
Tekniker för småskalig kraftvärme
OBS! Finns ej på den svenska marknaden
•
•
•
•
www.sgc.se
Gasmotorer
Gasturbiner
Stirlingmotorer
Bränsleceller
marknadsmognad tilltar
Gasmotorer - Ottomotorer
•
Kommersiella enheter finns från ca 1 kW el och
uppåt (Honda/Vaillant, Dachs, Viessman, Baxi m.fl)
•
Modulerande 30-100%
•
el ≈ 20-35 %, tot =85-90 % (CHP), paketeras
vanligtvis med kond.gaspanna & ackumulatortank
•
Bränsleflexibla (naturgas/biogas, gasol)
•
Högre emissioner än övriga teknologier (ca 10 x jfr
med Stirling)
•
Något bullrigare, 44-60 dB@1-2 m
•
Pris /kWel:
www.sgc.se
20 000 kr (flerfamiljbostäder)
70 000 kr (småhus)
Vaillant EcoPower 1,0
Gasturbiner
•
Endast ett fåtal leverantörer (mestadels
prototyper!) och ett fåtal storlekar
•
el ≈ 25 %, tot ≈ 80 % (Capstone 30 kW el)
•
Finns för naturgas/biogas, gasol, flytande
bränslen
•
Rel. låga emissioner (någonstans mittemellan
förbränningsmotorn & stirlingmotorn)
•
65 dB@10 m
•
Högt luftöverskott - svårt att utnyttja
restvärmen i avgaserna effektivt
•
Kräver trycksatt bränsle (> 4 bar)
•
Aktuellt för större fastigheter
•
Pris omkring 450 000 kr (Capstone 30 kW el)
www.sgc.se
Capstone C30 microturbine
Stirlingmotorer
•
Finns ett fåtal kommersiella enheter från ca 0,5 kW el
och uppåt (WhisperTech, Baxi, m.fl)
•
el ≈ ≈ 5-15 %, tot ≈ 90-100 %, paketeras vanligtvis
med kond. gaspanna & ackumulatortank
•
Bränsleflexibla, kan också kombineras med solenergi
(Ripasso Energy (30 kWel), CleanErgy(10 kWel))
•
Tyst teknologi, < 45 dB @ 1 m
•
Relativt låga emissioner (ca 1 /10 jfr med Ottomotorn),
låga underhållskostnader (ca 1/3-1/4 jfr med
Ottomotorn)
•
Stort värmelager eller värmeunderlag behövs, d v s
aktuellt som grundlast för större fastigheter med högt
värmebehov
•
Pris 90 000 -140 000 kr/kW el
www.sgc.se
Baxi Ecogen m-CHP
Bränsleceller – elektrokemisk energiomvandling
• Early market (Japan, Sydkorea, Tyskland, England)
• Kommersiell enhet (ENEFARM) i Japan sedan
2009, ca 30 000 enheter sålda sedan 2005
• Brittiska tillverkaren Ceres Power har en framtida
order på drygt 70 000 enheter fram till år 2014 på
uppdrag av British Gas, Calor Gas, Bord Gais
• Design för framförallt småhus (1 kW el/2kWv),
enstaka större prototyper för flerfamiljshus finns
www.sgc.se
forts. Bränsleceller
•
el =30-45 (60) %, tot = 85-90 %, paketeras vanligen med kond. gaspanna
& ackumulatortank
•
Mycket tyst teknologi < 40 dB@1m
•
Extremt låga emissioner
•
Bränsleflexibla (naturgas/biogas, gasol)
•
Kvarstående utmaningar: livslängd & kostnad
•
Pris omkring 150-200 kSEK/enhet (1 kW el) (2012)
40-60 kSEK/enhet (1 kW el) (2015-2016) ?
www.sgc.se
Framtidens panna: hybrid bränslecell & värmepump?
Extra elkraft
v;90-120%
v;200-250%
COP=3
Elkraft, 30-40%
VP
COP=5
Bränsle,
100%
elkraft, 30-40%
FPS/
VP
FC
Värme av hög
kvalité,60-70%
Värme av låg kvalité,
60-70%
6 kW värme
10 kW värme
(Källa: SGC-rapport 223, 251)
1,5 kW värme
www.sgc.se
Slutsatser
•
Globalt stor satsning på utveckling av gasbaserade energieffektiva
tekniklösningar för både småskalig värme- och kraftvärmeproduktion
•
Ökat inslag av olika hybridlösningar inriktat mot förnybar energi
•
Genom att kombinera småskalig kraftvärme (gasmotor/stirling/bränslecell)
med värmepump finns potential att nå termiska verkningsgrader på 200-300
%
•
Sverige är IDAG inte en prioriterad marknad för leverantörerna p g a mycket
begränsat gasnät, historiskt sett låga elpriser, väl utbyggt fjärrvärmenät…
•
I framtiden? Elpriset på väg uppåt, uppbyggnad av lokala gasnät med
biogas, tillgång till LNG, möjlighet att exportera el till nätet… marknaden för
småskaliga gasbaserade tekniker för småskalig produktion av
värme/kraftvärme bör växa även i Sverige!
www.sgc.se
Vill du veta mer?
• ”Gasanvändning i bostäder och lokaler”, kan beställas från www.sgc.se
Sammanställning av gasapparater som finns tillgängliga på svenska och
danska marknaden:
• gasapparater.sgc.se
• gasidithus.dk
Hjälpmedel för val av gaspanna:
• gaspro.dgc.dk
• boilerinfo.eu
www.sgc.se
Tack för uppmärksamheten!
[email protected], tel: 040-680 07 63
www.sgc.se
www.sgc.se