Slide 1

Bioenergikombinat
-integreringsmöjligheter för
fjärrvärmesektorn
Värmeforskdagar
25 januari 2008
Linus Hagberg
IVL Svenska Miljöinstitutet


Slide 2

Upplägg
 Slutsatser från två studier om
energikombinat
– Energikombinat – tekniktrender,
system, styrmedel (Värmeforsk)
– Fjärrvärmens roll för effektiv
produktion av biodrivmedel (Svensk
Fjärrvärme)

 Genomgång av tekniker
– Integreringsmöjligheter för
värmesektorn?
– Konsekvenser vid integrering?

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 3

Studierna
 Från befintliga/planerade projekt och forskningen:
– processbeskrivningar
– integreringsmöjligheter biodrivmedel – fjärrvärme
– massflöden
– energiflöden
– övriga samlokaliseringseffekter

– systemanalys

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 4

Rötning till biogas

Insatsmaterial

Produkter/
biprodukter

Olika typer av
organiskt material

Biogas

Ofta restflöden

Rötrest

Med fördel blött
material

biomull

Behov av
processenergi

Spillvärme/
energiflöde
ut

Lågvärdig värme
(t.ex. fjärrvärme)

Nej

El

biobränsle

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 5

Rötning till biogas
 Integreringspotential i energikombinat
–Relativt goda möjligheter
–Fjärrvärme/spillvärme är tillräckligt som
processenergi
–Ev. förbränning av rötrest
–Kan kombineras med etanolproduktion

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 6

Jäsning (stärkelse)
Insatsmaterial

Produkter/
biprodukter

Behov av
processenergi

Spannmål,
majs, potatis
m.m.

Etanol

Låg- och
mellantrycksånga

Smutsigt
kondensat/
ånga

El

Rent
kondensat

Drank
foder
biogas
biobränsle
CO2

Spillvärme/
energiflöde
ut

Kylvatten

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 7

Jäsning (stärkelse)

 Integreringspotential i energikombinat
– Mycket goda möjligheter
– Integrering av ång- och kondensatsystem
– Ökar KVV:s värmeunderlag
– Ev. drank till förbränning
– Ev. rötning av drank, rötrest till förbränning

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 8

Jäsning (cellulosa)
Insatsmaterial

Produkter/
biprodukter

Behov av
process-energi

Spillvärme/
energiflöde ut

Skogsråvara
Halm
Energigrödor

Etanol

Hög- och
mellantrycksånga

Smutsigt
kondensat/
ånga

El

Rent
kondensat

Drank
biobränsle
biogas
Lignin
biobränsle

Kylvatten

CO2

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 9

Jäsning (cellulosa)
 Integreringspotential i energikombinat
–
–
–
–
–
–

Mycket goda möjligheter
Integrering av ång- och kondensatsystem
Ökar KVV:s värmeunderlag
Förbränning av lignin och drank
Ev. lignin till pellets
Ev. rötning av drank, rötrest till förbränning

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 10

Förgasning
Insatsmaterial

Produkter/
biprodukter

Behov av
processenergi

Spillvärme/
energiflöde ut

Alla typer av
biomassa.

DME/metanol
SNG
FT-diesel
Vätgas
(Etanol)

El (ev. självförsörjande)

Stort
värmeöverskott
av lågvärdig
spillvärme för
fjärrvärme

Fokus på pellets,
GROT/flis

Produkt-/restgas

 el och värme
vid naturgaseldat
KVV eller internt i
kondensturbin

Självförsörjande på
ånga och
värme

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 11

Förgasning
 Integreringspotential i energikombinat
– Vissa möjligheter till processintegrering vid samtidig
nybyggnation av KVV i de fall kraftvärmekapaciteten
behöver byggas ut samt för naturgaseldade KVV.
– Stora möjligheter till integrering med fjärrvärmenät där
spillvärmen från biodrivmedelsproduktionen kan tas
tillvara.
– Minskar i de flesta fall värmeunderlaget för KVV.
– Ev. använda spillvärme för
lågtemperaturtorkning/pelletsproduktion.

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 12

Transesterifiering
Insatsmaterial

Produkter/
biprodukter

Behov av
processenergi

Vegetabilisk olja
(rapsolja,
palmolja,
sojabönsolja,
tallolja m.fl.)

Biodiesel (FAME) Låg- och
mellantrycksånga
Glycerol

Animaliskt fett

Lågvärdig
värme

Metanol

El

Alkali-katalysator

Spillvärme/
energiflöde ut

Rent
kondensat

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 13

Transesterifiering
 Integreringspotential i energikombinat
–
–
–
–

Goda möjligheter
Integrering av ång- och kondensatsystem
Ökar KVV:s värmeunderlag
Integrering med oljepressningsanläggning ger stor
ökning av ångbehov

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 14

Vätebehandling
Insatsmaterial

Produkter/
biprodukter

Behov av
processenergi

Spillvärme/
energiflöde ut

Vegetabilisk olja
och/eller
animaliska fetter

Biodiesel
(ex. NExBTL)

Hög- och
mellantrycksånga

Ånga

Vätgas

Propan
Andra lätta
kolväten

Lågvärdig
värme
El

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008

Rent
kondensat


Slide 15

Vätebehandling
 Integreringspotential i energikombinat
– Relativt goda möjligheter
– Integreras lämpligen med befintligt raffinaderi p.g.a.
behovet av vätgas, servicesystem och infrastruktur
– Integrering med KVV ger högre värmeunderlag samt
möjlighet att förbränna biprodukter. Dock fordras höga
tryck

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 16

Förvätskning (termisk
depolymerisering)
Insatsmaterial

Produkter/
biprodukter

Behov av
processenergi

Spillvärme/
energiflöde ut

Restoljor
(mineraloljor eller
vegetabiliska)

Dieselprodukt

Mellantrycksånga

Rent
kondensat

Plast
FoU pågår kring
biomassa i
fastfas.

Lätta kolväten
Kolmassa

El

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 17

Förvätskning (termisk
depolymerisering)
 Integreringspotential i energikombinat
–
–
–
–

Goda möjligheter
Integrering av ång- och kondensatsystem.
Ökar KVV:s värmeunderlag
Biprodukter kan förbrännas

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 18

Systemanalys: Metod

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 19

Antaganden
 Hypotetiskt fjärrvärmenät
– 315 MWvärme maxeffekt
– Varaktighetsdiagram utifrån normalt fj.v.nät

 Kraftvärmeverket (KVV)
– Maxeffekt 230 MWbr , 110% totalverkn.grad, alltid RGK

 Värmeverk (VV)
– Producerar värmen / ångan KVV inte kan producera

 Biodrivmedelsanläggning
– Förgasning, 240 MWbr,160-170 MW SNG
– Etanol, 150 MWbr (vete), 80 MW Etanol

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 20

Integreringen
 Etanolanläggningen:
– Ånga från KVV (15 bar), kondensat till fjärrvärme
– elprod. före ångleverans
– 650 GWh etanol/år, drank torkas till foder

 Förgasningsanläggning:
– Inget externt ång/värmebehov
– Spillvärme till fjärrvärme (ca 24 % av tillfört bränsle)
– 1400 GWh SNG/år

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 21

Integrering: Etanol
KVV+VV

KVV+VV+etanol

 KVV kan användas mer vid ökat ång- och
värmebehov
 VV används mindre (kan dock variera)
Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 22

Integrering: SNG

KVV används mindre vid ökad
spillvärmeleverans
VV används mindre (kan dock variera)
Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 23

Verkningsgrader
150%

100%
Värme

 Enbart kraftvärme betydligt bättre
totalverkningsgrad

Producerad el

50%

Biodrivmedel
Använd el

0%

GROT/flis

-50%

 Integrering ger högre
totalverkningsgrad jämfört med
separata anläggningar

-100%
SNG

 Etanol: elproduktion ökar, baslast för
KVV året runt
 Förgasning: elprod och driftstid i KVV
minskar

Bio-KVV

SNG + bio-KVV SNG + bio-KVV +
(ej integrerat) nettoförändring i
VV (integrerat)

150%

Förbrukad el
Ånga

100%

GROT/flis/vete
kärnor
Foderpellets

50%

Värme

0%

Producerad el
-50%

Biodrivmedel

-100%
Etanolprod

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008

Bio-KVV

Etanol + bio-KVV (ej Etanol + bio-KVV +
integrerat)
nettoförändring i
VV (integrerat)


Slide 24

Diskussion och slutsatser

 Möjligheter till flexibilitet
 Möjlighet till energieffektiva lösningar
 Möjlighet till tillvaratagande av KVV:s
värmeöverskott – framtida affärsmöjligheter
 Möjlighet till tillvaratagande av spillvärme
 Kombinat ofta stora anläggningar – kräver stora
fjärrvärmenät

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 25

Diskussion och slutsatser
 Möjlighet att optimera driften miljömässigt,
ekonomiskt och kvalitetsmässigt
 Förlängd driftstid för KVV vid integration med de
flesta biodrivmedelsteknikerna

 Tillvaratagande av spillvärme minskar värmeunderlag
och driftstid för KVV
 En genomtänkt plan ger kombinatet större
möjligheter till flexibel drift
 Utvidgade energikombinat (tex. cellulosaetanol,
biogas, pellets och kraftvärme)

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008


Slide 26

Tack!

[email protected]

Bioenergikombinat
Linus Hagberg, 25 januari 2008