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 !