Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa

Translated title of the contribution: Advanced energy production based on fossil and renewable fuels

Jouko Hepola, Esa Kurkela

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Selvityksen kohteena olivat kaasutus- ja polttotekniikat, yhdistetyt energian, polttoaineiden ja kemikaalien tuotantovaihtoehdot, korkealämpötilapolttokennot ja polttokennohybridit. Paineistetun leijukerrospolton potentiaali ja markkinanäkymät ovat heikentyneet mm. perinteisen höyryvoimalan kehityksen, maakaasukombitekniikan hyvän kilpailukyvyn, kiristyneiden päästönormien sekä kaasutuskombitekniikan kehitysnäkymien myötä. Hiilen paineistettuun pölypolttoon perustuva kombivoimalaitosprosessin kehitys on vielä alkuvaiheessa. Toistaiseksi maailmalla rakennetut happikaasutukseen perustuvat IGCC-laitokset ovat olleet luonteeltaan demonstraatiolaitoksia. IGCC-tekniikan oletetaan kaupallistuvan ensin öljynjalostamoihin integroiduissa pohjaöljyn kaasutussovelluksissa ja sitten kivihiilikäyttöisissä lauhdevoimaloissa. Ilmakaasutukseen perustuvalla, ns. yksinkertaistetulla kaasutuskombiprosessitekniikalla on toistaiseksi toteutettu vain yksi koelaitos, jonka koekäyttö saatiin päätökseen vuonna 1999. Teknisesti prosessi on valmis myös suuren kokoluokan demonstrointiin. Kehitteillä olevista mustalipeän kaasutusprosesseista teknisesti pisimmällä on Chemrec-prosessi. Ilmanpaineinen prosessi on demonstroitu ja paineistetun prosessin demonstrointi on käynnistymässä sekä Ruotsissa että Yhdysvalloissa. Mustalipeän kaasutus tarjoaisi mahdollisuuden nostaa sellutehtaiden energiantuotannon rakennusastetta huomattavasti. Katalyyttisen polton odotetaan kaupallistuvan aluksi maakaasua käyttävissä pienissä kaasuturbiineissa ja bensiiniä käyttävissä mikroturbiineissa. Katalyyttinen poltto voi olla vaihtoehto myös biomassan kaasutuskaasun poltossa syntyvän polttoaineperäisen NOx:n eliminoimisessa. Moottorivoimaloissa voidaan käyttää myös kiinteistä polttoaineista valmistettua kaasutuskaasua tai pyrolyysiöljyä. Tekniikan kaupallistumisen esteenä pienvoimalasovelluksissa ovat olleet tekniset ongelmat, erityisesti kaasun puhdistukseen ja öljyn laatuun liittyvät kysymykset. Kaasutustekniikalla tuotettua synteesikaasua voidaan käyttää erilaisten kaasumaisten tai nestemäisten polttoaineiden ja kemikaalien valmistamiseen sekä energiantuotantoon. Hyödyntämällä lähtöaineiden ja tuotteiden joustavan käytön yhteistuotanto tarjoaa huomattavasti taloudellisemman vaihtoehdon nykyisiin, pelkkää energiaa tuottaviin laitoksiin verrattuna. Yhdysvaltojen yhteistuotantoon tähtäävissä projekteissa on useita hankkeita, joiden tarkoituksena on muuntaa eri raaka-aineista peräisin oleva synteesikaasu polttoaineiksi ja kemikaaleiksi. Fischer-Tropsch-teknologialla on tarkoitus tuottaa polttonesteitä korvaamaan bensiiniä ja dieselpolttoaineita. Synteesikaasun metanointiprosesseilla pyritään monikäyttöisen teollisuuskemikaalin, metanolin, tuotantoon. Jos jo käynnistyneissä hankkeissa todetaan, että tutkitut prosessivaihtoehdot ovat sekä teknisesti että taloudellisesti toteutuskelpoisia, uusien yhteistuotantolaitosten rakentaminen ja käyttöönotto aloitettaneen. Yhteistuotantolaitosten rakentamisen seurauksena on mahdollista vähentää tehokkaasti myös kasvihuonekaasujen päästöjä, erityisesti hiilidioksidipäästöjä. Suomessa energian, polttonesteiden ja kemikaalien yhteistuotantolaitokset voisivat perustua maamme biomassavarantoihin, Happikaasutukseen perustuvasta biojalosteiden tuotannosta on kuitenkin suuressa kokoluokassa vähän kokemuksia. Puunjalostusteollisuuden ohella myös muu prosessiteollisuus voisi olla sopiva sijoituspaikka yhteistuotannolle. Korkealämpötilapolttokennot ja polttokennohybridit ovat 0,2-10 MW:n kokoluokan sähköntuotannossa ja yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa käyttökelpoisia teknologioita jo kymmenen vuoden kuluessa. Suurten polttokennovoimaloiden toteuttamisen aika on kauempana tulevaisuudessa. Kaikki merkittävimmät polttokennokehittäjät pyrkivät markkinoille aluksi maakaasukäyttöisillä tuotteilla. Tekniikoilla voidaan saavuttaa korkeampia sähköntuotannon hyötysuhteita pienemmin päästöin kuin nykyisillä tai kehitteillä olevilla kilpailevilla tekniikoilla, ts. Polttomoottoreilla ja turbiineilla. Lyhyellä aikavälillä polttokennovalmistajien tavoitteena ovat lähinnä täsmämarkkinat. Korkealämpötilakennojen ja polttokennohybridien tutkimus ja kehitys kohdistuvat polttokennomoduulien ja järjestelmän hinnan alentamiseen ja kennojen tehotiheyden nostoon. Suomessa korkealämpötilapolttokennoihin kohdistuva tutkimus ja kehitys on kotimaisen teollisuuden, Tekesin ja VTT:n kiinnostuksen seurauksena lisääntymässä. Suomen kannalta erityisen kiinnostava, hieman pitemmän aikavälin vaihtoehto on biomassan ja erilaisten jätteiden kaasutuskaasun käyttäminen korkealämpötilakennoissa ja polttokennohybrideissä. Ensimmäiset kaasutuskaasusovellukset toteutettaneen sulakarbonaattikennoilla. Näillä on jo saatu kokemuksia kaasutuskaasun käytöstä. Kennojen toimintalämpötila on myös sopivampi nykyisiin kiinteäoksidikennoihin verrattuna.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages69
ISBN (Electronic)951-38-6070-1
ISBN (Print)951-38-6069-8
Publication statusPublished - 2002
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Research Notes
PublisherVTT
No.2155
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

fossils
energy
Olla

Keywords

  • energy production
  • pressurized combustion
  • gasification
  • coal
  • black liquor
  • IGCC
  • Coproduction
  • fuel cells
  • synthesis gas
  • catalytic combustors

Cite this

Hepola, J., & Kurkela, E. (2002). Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Research Notes, No. 2155
Hepola, Jouko ; Kurkela, Esa. / Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2002. 69 p. (VTT Tiedotteita - Research Notes; No. 2155).
@book{1276e937dbef43fda5399067ed8cc0e7,
title = "Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa",
abstract = "Selvityksen kohteena olivat kaasutus- ja polttotekniikat, yhdistetyt energian, polttoaineiden ja kemikaalien tuotantovaihtoehdot, korkeal{\"a}mp{\"o}tilapolttokennot ja polttokennohybridit. Paineistetun leijukerrospolton potentiaali ja markkinan{\"a}kym{\"a}t ovat heikentyneet mm. perinteisen h{\"o}yryvoimalan kehityksen, maakaasukombitekniikan hyv{\"a}n kilpailukyvyn, kiristyneiden p{\"a}{\"a}st{\"o}normien sek{\"a} kaasutuskombitekniikan kehitysn{\"a}kymien my{\"o}t{\"a}. Hiilen paineistettuun p{\"o}lypolttoon perustuva kombivoimalaitosprosessin kehitys on viel{\"a} alkuvaiheessa. Toistaiseksi maailmalla rakennetut happikaasutukseen perustuvat IGCC-laitokset ovat olleet luonteeltaan demonstraatiolaitoksia. IGCC-tekniikan oletetaan kaupallistuvan ensin {\"o}ljynjalostamoihin integroiduissa pohja{\"o}ljyn kaasutussovelluksissa ja sitten kivihiilik{\"a}ytt{\"o}isiss{\"a} lauhdevoimaloissa. Ilmakaasutukseen perustuvalla, ns. yksinkertaistetulla kaasutuskombiprosessitekniikalla on toistaiseksi toteutettu vain yksi koelaitos, jonka koek{\"a}ytt{\"o} saatiin p{\"a}{\"a}t{\"o}kseen vuonna 1999. Teknisesti prosessi on valmis my{\"o}s suuren kokoluokan demonstrointiin. Kehitteill{\"a} olevista mustalipe{\"a}n kaasutusprosesseista teknisesti pisimm{\"a}ll{\"a} on Chemrec-prosessi. Ilmanpaineinen prosessi on demonstroitu ja paineistetun prosessin demonstrointi on k{\"a}ynnistym{\"a}ss{\"a} sek{\"a} Ruotsissa ett{\"a} Yhdysvalloissa. Mustalipe{\"a}n kaasutus tarjoaisi mahdollisuuden nostaa sellutehtaiden energiantuotannon rakennusastetta huomattavasti. Katalyyttisen polton odotetaan kaupallistuvan aluksi maakaasua k{\"a}ytt{\"a}viss{\"a} pieniss{\"a} kaasuturbiineissa ja bensiini{\"a} k{\"a}ytt{\"a}viss{\"a} mikroturbiineissa. Katalyyttinen poltto voi olla vaihtoehto my{\"o}s biomassan kaasutuskaasun poltossa syntyv{\"a}n polttoaineper{\"a}isen NOx:n eliminoimisessa. Moottorivoimaloissa voidaan k{\"a}ytt{\"a}{\"a} my{\"o}s kiinteist{\"a} polttoaineista valmistettua kaasutuskaasua tai pyrolyysi{\"o}ljy{\"a}. Tekniikan kaupallistumisen esteen{\"a} pienvoimalasovelluksissa ovat olleet tekniset ongelmat, erityisesti kaasun puhdistukseen ja {\"o}ljyn laatuun liittyv{\"a}t kysymykset. Kaasutustekniikalla tuotettua synteesikaasua voidaan k{\"a}ytt{\"a}{\"a} erilaisten kaasumaisten tai nestem{\"a}isten polttoaineiden ja kemikaalien valmistamiseen sek{\"a} energiantuotantoon. Hy{\"o}dynt{\"a}m{\"a}ll{\"a} l{\"a}ht{\"o}aineiden ja tuotteiden joustavan k{\"a}yt{\"o}n yhteistuotanto tarjoaa huomattavasti taloudellisemman vaihtoehdon nykyisiin, pelkk{\"a}{\"a} energiaa tuottaviin laitoksiin verrattuna. Yhdysvaltojen yhteistuotantoon t{\"a}ht{\"a}{\"a}viss{\"a} projekteissa on useita hankkeita, joiden tarkoituksena on muuntaa eri raaka-aineista per{\"a}isin oleva synteesikaasu polttoaineiksi ja kemikaaleiksi. Fischer-Tropsch-teknologialla on tarkoitus tuottaa polttonesteit{\"a} korvaamaan bensiini{\"a} ja dieselpolttoaineita. Synteesikaasun metanointiprosesseilla pyrit{\"a}{\"a}n monik{\"a}ytt{\"o}isen teollisuuskemikaalin, metanolin, tuotantoon. Jos jo k{\"a}ynnistyneiss{\"a} hankkeissa todetaan, ett{\"a} tutkitut prosessivaihtoehdot ovat sek{\"a} teknisesti ett{\"a} taloudellisesti toteutuskelpoisia, uusien yhteistuotantolaitosten rakentaminen ja k{\"a}ytt{\"o}{\"o}notto aloitettaneen. Yhteistuotantolaitosten rakentamisen seurauksena on mahdollista v{\"a}hent{\"a}{\"a} tehokkaasti my{\"o}s kasvihuonekaasujen p{\"a}{\"a}st{\"o}j{\"a}, erityisesti hiilidioksidip{\"a}{\"a}st{\"o}j{\"a}. Suomessa energian, polttonesteiden ja kemikaalien yhteistuotantolaitokset voisivat perustua maamme biomassavarantoihin, Happikaasutukseen perustuvasta biojalosteiden tuotannosta on kuitenkin suuressa kokoluokassa v{\"a}h{\"a}n kokemuksia. Puunjalostusteollisuuden ohella my{\"o}s muu prosessiteollisuus voisi olla sopiva sijoituspaikka yhteistuotannolle. Korkeal{\"a}mp{\"o}tilapolttokennot ja polttokennohybridit ovat 0,2-10 MW:n kokoluokan s{\"a}hk{\"o}ntuotannossa ja yhdistetyss{\"a} s{\"a}hk{\"o}n- ja l{\"a}mm{\"o}ntuotannossa k{\"a}ytt{\"o}kelpoisia teknologioita jo kymmenen vuoden kuluessa. Suurten polttokennovoimaloiden toteuttamisen aika on kauempana tulevaisuudessa. Kaikki merkitt{\"a}vimm{\"a}t polttokennokehitt{\"a}j{\"a}t pyrkiv{\"a}t markkinoille aluksi maakaasuk{\"a}ytt{\"o}isill{\"a} tuotteilla. Tekniikoilla voidaan saavuttaa korkeampia s{\"a}hk{\"o}ntuotannon hy{\"o}tysuhteita pienemmin p{\"a}{\"a}st{\"o}in kuin nykyisill{\"a} tai kehitteill{\"a} olevilla kilpailevilla tekniikoilla, ts. Polttomoottoreilla ja turbiineilla. Lyhyell{\"a} aikav{\"a}lill{\"a} polttokennovalmistajien tavoitteena ovat l{\"a}hinn{\"a} t{\"a}sm{\"a}markkinat. Korkeal{\"a}mp{\"o}tilakennojen ja polttokennohybridien tutkimus ja kehitys kohdistuvat polttokennomoduulien ja j{\"a}rjestelm{\"a}n hinnan alentamiseen ja kennojen tehotiheyden nostoon. Suomessa korkeal{\"a}mp{\"o}tilapolttokennoihin kohdistuva tutkimus ja kehitys on kotimaisen teollisuuden, Tekesin ja VTT:n kiinnostuksen seurauksena lis{\"a}{\"a}ntym{\"a}ss{\"a}. Suomen kannalta erityisen kiinnostava, hieman pitemm{\"a}n aikav{\"a}lin vaihtoehto on biomassan ja erilaisten j{\"a}tteiden kaasutuskaasun k{\"a}ytt{\"a}minen korkeal{\"a}mp{\"o}tilakennoissa ja polttokennohybrideiss{\"a}. Ensimm{\"a}iset kaasutuskaasusovellukset toteutettaneen sulakarbonaattikennoilla. N{\"a}ill{\"a} on jo saatu kokemuksia kaasutuskaasun k{\"a}yt{\"o}st{\"a}. Kennojen toimintal{\"a}mp{\"o}tila on my{\"o}s sopivampi nykyisiin kiinte{\"a}oksidikennoihin verrattuna.",
keywords = "energy production, pressurized combustion, gasification, coal, black liquor, IGCC, Coproduction, fuel cells, synthesis gas, catalytic combustors",
author = "Jouko Hepola and Esa Kurkela",
note = "Project code: N1SU00270",
year = "2002",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-6069-8",
series = "VTT Tiedotteita - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "2155",
address = "Finland",

}

Hepola, J & Kurkela, E 2002, Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa. VTT Tiedotteita - Research Notes, no. 2155, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa. / Hepola, Jouko; Kurkela, Esa.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2002. 69 p. (VTT Tiedotteita - Research Notes; No. 2155).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa

AU - Hepola, Jouko

AU - Kurkela, Esa

N1 - Project code: N1SU00270

PY - 2002

Y1 - 2002

N2 - Selvityksen kohteena olivat kaasutus- ja polttotekniikat, yhdistetyt energian, polttoaineiden ja kemikaalien tuotantovaihtoehdot, korkealämpötilapolttokennot ja polttokennohybridit. Paineistetun leijukerrospolton potentiaali ja markkinanäkymät ovat heikentyneet mm. perinteisen höyryvoimalan kehityksen, maakaasukombitekniikan hyvän kilpailukyvyn, kiristyneiden päästönormien sekä kaasutuskombitekniikan kehitysnäkymien myötä. Hiilen paineistettuun pölypolttoon perustuva kombivoimalaitosprosessin kehitys on vielä alkuvaiheessa. Toistaiseksi maailmalla rakennetut happikaasutukseen perustuvat IGCC-laitokset ovat olleet luonteeltaan demonstraatiolaitoksia. IGCC-tekniikan oletetaan kaupallistuvan ensin öljynjalostamoihin integroiduissa pohjaöljyn kaasutussovelluksissa ja sitten kivihiilikäyttöisissä lauhdevoimaloissa. Ilmakaasutukseen perustuvalla, ns. yksinkertaistetulla kaasutuskombiprosessitekniikalla on toistaiseksi toteutettu vain yksi koelaitos, jonka koekäyttö saatiin päätökseen vuonna 1999. Teknisesti prosessi on valmis myös suuren kokoluokan demonstrointiin. Kehitteillä olevista mustalipeän kaasutusprosesseista teknisesti pisimmällä on Chemrec-prosessi. Ilmanpaineinen prosessi on demonstroitu ja paineistetun prosessin demonstrointi on käynnistymässä sekä Ruotsissa että Yhdysvalloissa. Mustalipeän kaasutus tarjoaisi mahdollisuuden nostaa sellutehtaiden energiantuotannon rakennusastetta huomattavasti. Katalyyttisen polton odotetaan kaupallistuvan aluksi maakaasua käyttävissä pienissä kaasuturbiineissa ja bensiiniä käyttävissä mikroturbiineissa. Katalyyttinen poltto voi olla vaihtoehto myös biomassan kaasutuskaasun poltossa syntyvän polttoaineperäisen NOx:n eliminoimisessa. Moottorivoimaloissa voidaan käyttää myös kiinteistä polttoaineista valmistettua kaasutuskaasua tai pyrolyysiöljyä. Tekniikan kaupallistumisen esteenä pienvoimalasovelluksissa ovat olleet tekniset ongelmat, erityisesti kaasun puhdistukseen ja öljyn laatuun liittyvät kysymykset. Kaasutustekniikalla tuotettua synteesikaasua voidaan käyttää erilaisten kaasumaisten tai nestemäisten polttoaineiden ja kemikaalien valmistamiseen sekä energiantuotantoon. Hyödyntämällä lähtöaineiden ja tuotteiden joustavan käytön yhteistuotanto tarjoaa huomattavasti taloudellisemman vaihtoehdon nykyisiin, pelkkää energiaa tuottaviin laitoksiin verrattuna. Yhdysvaltojen yhteistuotantoon tähtäävissä projekteissa on useita hankkeita, joiden tarkoituksena on muuntaa eri raaka-aineista peräisin oleva synteesikaasu polttoaineiksi ja kemikaaleiksi. Fischer-Tropsch-teknologialla on tarkoitus tuottaa polttonesteitä korvaamaan bensiiniä ja dieselpolttoaineita. Synteesikaasun metanointiprosesseilla pyritään monikäyttöisen teollisuuskemikaalin, metanolin, tuotantoon. Jos jo käynnistyneissä hankkeissa todetaan, että tutkitut prosessivaihtoehdot ovat sekä teknisesti että taloudellisesti toteutuskelpoisia, uusien yhteistuotantolaitosten rakentaminen ja käyttöönotto aloitettaneen. Yhteistuotantolaitosten rakentamisen seurauksena on mahdollista vähentää tehokkaasti myös kasvihuonekaasujen päästöjä, erityisesti hiilidioksidipäästöjä. Suomessa energian, polttonesteiden ja kemikaalien yhteistuotantolaitokset voisivat perustua maamme biomassavarantoihin, Happikaasutukseen perustuvasta biojalosteiden tuotannosta on kuitenkin suuressa kokoluokassa vähän kokemuksia. Puunjalostusteollisuuden ohella myös muu prosessiteollisuus voisi olla sopiva sijoituspaikka yhteistuotannolle. Korkealämpötilapolttokennot ja polttokennohybridit ovat 0,2-10 MW:n kokoluokan sähköntuotannossa ja yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa käyttökelpoisia teknologioita jo kymmenen vuoden kuluessa. Suurten polttokennovoimaloiden toteuttamisen aika on kauempana tulevaisuudessa. Kaikki merkittävimmät polttokennokehittäjät pyrkivät markkinoille aluksi maakaasukäyttöisillä tuotteilla. Tekniikoilla voidaan saavuttaa korkeampia sähköntuotannon hyötysuhteita pienemmin päästöin kuin nykyisillä tai kehitteillä olevilla kilpailevilla tekniikoilla, ts. Polttomoottoreilla ja turbiineilla. Lyhyellä aikavälillä polttokennovalmistajien tavoitteena ovat lähinnä täsmämarkkinat. Korkealämpötilakennojen ja polttokennohybridien tutkimus ja kehitys kohdistuvat polttokennomoduulien ja järjestelmän hinnan alentamiseen ja kennojen tehotiheyden nostoon. Suomessa korkealämpötilapolttokennoihin kohdistuva tutkimus ja kehitys on kotimaisen teollisuuden, Tekesin ja VTT:n kiinnostuksen seurauksena lisääntymässä. Suomen kannalta erityisen kiinnostava, hieman pitemmän aikavälin vaihtoehto on biomassan ja erilaisten jätteiden kaasutuskaasun käyttäminen korkealämpötilakennoissa ja polttokennohybrideissä. Ensimmäiset kaasutuskaasusovellukset toteutettaneen sulakarbonaattikennoilla. Näillä on jo saatu kokemuksia kaasutuskaasun käytöstä. Kennojen toimintalämpötila on myös sopivampi nykyisiin kiinteäoksidikennoihin verrattuna.

AB - Selvityksen kohteena olivat kaasutus- ja polttotekniikat, yhdistetyt energian, polttoaineiden ja kemikaalien tuotantovaihtoehdot, korkealämpötilapolttokennot ja polttokennohybridit. Paineistetun leijukerrospolton potentiaali ja markkinanäkymät ovat heikentyneet mm. perinteisen höyryvoimalan kehityksen, maakaasukombitekniikan hyvän kilpailukyvyn, kiristyneiden päästönormien sekä kaasutuskombitekniikan kehitysnäkymien myötä. Hiilen paineistettuun pölypolttoon perustuva kombivoimalaitosprosessin kehitys on vielä alkuvaiheessa. Toistaiseksi maailmalla rakennetut happikaasutukseen perustuvat IGCC-laitokset ovat olleet luonteeltaan demonstraatiolaitoksia. IGCC-tekniikan oletetaan kaupallistuvan ensin öljynjalostamoihin integroiduissa pohjaöljyn kaasutussovelluksissa ja sitten kivihiilikäyttöisissä lauhdevoimaloissa. Ilmakaasutukseen perustuvalla, ns. yksinkertaistetulla kaasutuskombiprosessitekniikalla on toistaiseksi toteutettu vain yksi koelaitos, jonka koekäyttö saatiin päätökseen vuonna 1999. Teknisesti prosessi on valmis myös suuren kokoluokan demonstrointiin. Kehitteillä olevista mustalipeän kaasutusprosesseista teknisesti pisimmällä on Chemrec-prosessi. Ilmanpaineinen prosessi on demonstroitu ja paineistetun prosessin demonstrointi on käynnistymässä sekä Ruotsissa että Yhdysvalloissa. Mustalipeän kaasutus tarjoaisi mahdollisuuden nostaa sellutehtaiden energiantuotannon rakennusastetta huomattavasti. Katalyyttisen polton odotetaan kaupallistuvan aluksi maakaasua käyttävissä pienissä kaasuturbiineissa ja bensiiniä käyttävissä mikroturbiineissa. Katalyyttinen poltto voi olla vaihtoehto myös biomassan kaasutuskaasun poltossa syntyvän polttoaineperäisen NOx:n eliminoimisessa. Moottorivoimaloissa voidaan käyttää myös kiinteistä polttoaineista valmistettua kaasutuskaasua tai pyrolyysiöljyä. Tekniikan kaupallistumisen esteenä pienvoimalasovelluksissa ovat olleet tekniset ongelmat, erityisesti kaasun puhdistukseen ja öljyn laatuun liittyvät kysymykset. Kaasutustekniikalla tuotettua synteesikaasua voidaan käyttää erilaisten kaasumaisten tai nestemäisten polttoaineiden ja kemikaalien valmistamiseen sekä energiantuotantoon. Hyödyntämällä lähtöaineiden ja tuotteiden joustavan käytön yhteistuotanto tarjoaa huomattavasti taloudellisemman vaihtoehdon nykyisiin, pelkkää energiaa tuottaviin laitoksiin verrattuna. Yhdysvaltojen yhteistuotantoon tähtäävissä projekteissa on useita hankkeita, joiden tarkoituksena on muuntaa eri raaka-aineista peräisin oleva synteesikaasu polttoaineiksi ja kemikaaleiksi. Fischer-Tropsch-teknologialla on tarkoitus tuottaa polttonesteitä korvaamaan bensiiniä ja dieselpolttoaineita. Synteesikaasun metanointiprosesseilla pyritään monikäyttöisen teollisuuskemikaalin, metanolin, tuotantoon. Jos jo käynnistyneissä hankkeissa todetaan, että tutkitut prosessivaihtoehdot ovat sekä teknisesti että taloudellisesti toteutuskelpoisia, uusien yhteistuotantolaitosten rakentaminen ja käyttöönotto aloitettaneen. Yhteistuotantolaitosten rakentamisen seurauksena on mahdollista vähentää tehokkaasti myös kasvihuonekaasujen päästöjä, erityisesti hiilidioksidipäästöjä. Suomessa energian, polttonesteiden ja kemikaalien yhteistuotantolaitokset voisivat perustua maamme biomassavarantoihin, Happikaasutukseen perustuvasta biojalosteiden tuotannosta on kuitenkin suuressa kokoluokassa vähän kokemuksia. Puunjalostusteollisuuden ohella myös muu prosessiteollisuus voisi olla sopiva sijoituspaikka yhteistuotannolle. Korkealämpötilapolttokennot ja polttokennohybridit ovat 0,2-10 MW:n kokoluokan sähköntuotannossa ja yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa käyttökelpoisia teknologioita jo kymmenen vuoden kuluessa. Suurten polttokennovoimaloiden toteuttamisen aika on kauempana tulevaisuudessa. Kaikki merkittävimmät polttokennokehittäjät pyrkivät markkinoille aluksi maakaasukäyttöisillä tuotteilla. Tekniikoilla voidaan saavuttaa korkeampia sähköntuotannon hyötysuhteita pienemmin päästöin kuin nykyisillä tai kehitteillä olevilla kilpailevilla tekniikoilla, ts. Polttomoottoreilla ja turbiineilla. Lyhyellä aikavälillä polttokennovalmistajien tavoitteena ovat lähinnä täsmämarkkinat. Korkealämpötilakennojen ja polttokennohybridien tutkimus ja kehitys kohdistuvat polttokennomoduulien ja järjestelmän hinnan alentamiseen ja kennojen tehotiheyden nostoon. Suomessa korkealämpötilapolttokennoihin kohdistuva tutkimus ja kehitys on kotimaisen teollisuuden, Tekesin ja VTT:n kiinnostuksen seurauksena lisääntymässä. Suomen kannalta erityisen kiinnostava, hieman pitemmän aikavälin vaihtoehto on biomassan ja erilaisten jätteiden kaasutuskaasun käyttäminen korkealämpötilakennoissa ja polttokennohybrideissä. Ensimmäiset kaasutuskaasusovellukset toteutettaneen sulakarbonaattikennoilla. Näillä on jo saatu kokemuksia kaasutuskaasun käytöstä. Kennojen toimintalämpötila on myös sopivampi nykyisiin kiinteäoksidikennoihin verrattuna.

KW - energy production

KW - pressurized combustion

KW - gasification

KW - coal

KW - black liquor

KW - IGCC

KW - Coproduction

KW - fuel cells

KW - synthesis gas

KW - catalytic combustors

M3 - Report

SN - 951-38-6069-8

T3 - VTT Tiedotteita - Research Notes

BT - Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Hepola J, Kurkela E. Energiantuotannon tehostaminen fossiilisiin ja uusiutuviin polttoaineisiin perustuvassa energiantuotannossa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2002. 69 p. (VTT Tiedotteita - Research Notes; No. 2155).