Utlokaliserad energiproduktion
Ulf-Peter Granö
2010
Förgasning av biomassa
2
Utlokaliserad energiproduktion
Förgasning av biomassa
Ulf-Peter Granö
Karleby 2010
3
Innehållsförteckning
Nr Avsnitt Sida
1. Inledning 4
2. Förnyelsebar energi – Grön energi 5
3. Fossil gas och Gas från biomassa 13
4. Förädling av bioenergiråvaror 17
5. En utlokaliserad CHP-förädling av biomassa 26
6. Mindre CHP anläggningar 32
7. CHP alternativ för energikooperativ 44
8. Integrerad förädling av biomassa 51
9. CHP genom direkt förbränning av biomassa 62
10. Förädling genom värme - Pyrolys 70
11. Förgasning av biomassa till bränsle 77
12. Fermentering av Bio-Syngas 82
13. Exempel på Logistik för biomassan 87
14. Utrustning för sönderdelning av biomassa 97
15. Eftertorkning av skogsflis för förgasning 106
16. Exempel på tillverkare av utrustning för
småskaliga CHP enheter
115
17. Exempel på tillverkare av förgasare för biomassa 130
18. Några använda termer och förkortningar 140
References 153
4
1. Inledning
I både Finland och Sverige finns stora mängder outnyttjade råvaror i form av skoglig biomassa.
När energipriserna stiger som en följd av bl.a. ökande råoljepriser och en allt större efterfråga,
har också intresset för alternativa energiråvaror satt fart på forskning och utvecklingen (FoU).
Ett intressant utvecklingsområde för uppföljning och utveckling är hur man kan utlokalisera
energiproduktionen och nyttja lokala råvaror från skogen och lantbruket. Genom småskaliga
lösningar kan man tänkas att i framtiden också svara för en betydande del av energiproduk-
tionen. Skörd, hantering och förädling lokalt av lokala energiråvaror för lokala och regionala
förbrukare.
Förädling av energiråvarorna kan omfatta ett stort antal olika bränsleråvaror eller längre
förädlade råvaror som slutprodukter i fasta eller flytande bränslen eller el och värme. Genom
samordning i hanteringen och produktionen genom energiterminaler, integrerad produktion och
nyttjande av lokala resurser kan synergifördelar nås. Genom en aktiv sökning för lämplig
kombination och tillämpningar kan man i förädlingen nå en högre nyttjandegrad av råvaran och
sidoprodukterna. På samma sätt kan avfall och outnyttjade sidoprodukter samtidigt minska på
miljöbelastningen.
På de följande sidorna ska en del åskådligt upplagda artiklar på ett praktiskt sätt försöka belysa
en del tema med målsättningen för en utlokaliserad energiproduktion. Det är min förhoppning
att sammanställningen av presentationerna ska bidra till att läsarens intresse väcks, och att det
bidrar till att praktiska beslut tas som påskyndar utvecklingen för småskalig och utlokaliserad
förädling av lokala råvaror till energiprodukter i olika former.
Ulf-Peter Granö
5
2. Förnyelsebar energi – Grön energi
För att få en övergripande bild av olika vägar och möjligheter ska här ges en kort översikt. På
basen av några schematiska bilder beskrivs i förenklad form en del av de många möjligheterna
som finns att tillgå.
Förnyelsebar energi men med inriktning mot biomassa
Biomassa och oljeväxter
Bioråvaror för grön energi från skogen och lantbruket kan komma från många olika
råvarukällor. I bilden på nästa sida kan också ses en grov översikt enligt följande;
Biomassa från skogen kan förenklat indelas i,
- Energived, av olika dimensioner från röjningar och gallringar.
- GROT, grenar och toppar från avverkningar.
- Energiskog, eller energiskog med kort rotation t.ex. odling av glasbjörk.
Energiväxter som odlas på åkermark,
- Rörflen, Hampa (fiberhampa för biomassa), elefantgräs, m.fl.
- Salix eller pil, odlas främst på åkermark och är en mellanform till energiskog.
6
Från lantbruket
- Halm, Gräs, och andra växter som odlats för biogasproduktion.
Våt biomassa
- Gödsel och bio-avfall som t.ex. förstört ensilage i balar eller från silo.
Oljeväxter
- Rybs, Raps, Solrosor, Senap, Oljelin, m.fl., ur dessa kan biooljor pressas som i sin tur genom
omförestring kan bli till biodiesel.
Exempel på vägar för förädling av bioråvarorna
Termo-kemisk eller Bio-kemisk omvandling av biomassa
Beroende på typ av biomassan kan den förädlas genom en Termo-kemisk eller Bio-kemisk
process. Den mest vanliga för t.ex. Energived är att den används till förbränning för
uppvärmning.
Som ett annat exempel på förädling kan vara husdjursgödsel som råvara för fermentering eller
biogasproduktion. Biogasen som fås kan användas för produktion av värme men också
producera el genom en kolvmotor med generator.
7
En grov översikt över vägar för Termo-kemisk och Bio-kemisk omvandling av biomassa.
Alkohol Fermentering är en mera avancerad process för biomassa. För att den ska fungera
måste först biomassan kunna sönderdelas och prepareras så den spjälkas för att sockret blir
tillgängligt för fermenterings-processen. Beroende på typ av jästsvamp och bakteriekultur som
används kan Etanol- eller Butanol alkohol framställas.
Våt biomassa
För biogasproduktion genom en Anaerob Fermentering en våt biomassa som ofta är gödsel eller
bio-avfall från lantbruket. Kommuner och städer använder slam och kompost från samhälls-
avfall för sin biogasproduktion.
Biomassa
Från skogen fås GROT (grenar och toppar) från slutavverkningar har varit av stort intresse för
de stora kraftvärmeverken. I flera regioner, speciellt i Finland, har hyggesresterna under de
senaste åren börjat hanterats i buntar eller sk. risstockar. Nyare alternativ är energiskog med
8
kort rotation, t.ex. glasbjörk. Vedartad biomassa från åker är främst salix.
Från lantbruket kommer biomassa i form av halm och gräs, förutom den våta biomassan som är
gödsel och bio-avfall.
Fasta och gasformiga biobränslen
Man kan indela biobränslen som fås från första steget i förädling av biomassa i tre grupper,
- Fast bränsle
- Flytand bränsle
- Gasformigt bränsle
Flytande bränsle från en första stegs förädling av biobränsle kan närmast fås genom pyrolys,
som ger pyrolysolja. Till fasta bränslen brukar vi räkna olika typer av ved, flis, träpellets och
träpulver, dessa används främst för förbränning. Gasformiga bränslen från våt biomassa kan fås
genom bio-
gasproduktion vid en Anaerob Fermentering. Den andra formen för produktion av gas från
biomassa är genom förgasning. Vid förgasning upphettas biomassan i en reaktor med begränsad
syretillgång.
Indelningen fasta och gasformiga biobränslen för förbränning eller vidareförädling.
9
Förgasning av biomassa
Under de senaste åren har det varit ett enormt ökat intresse för utveckling av utrustning och
anläggningar för förgasning av biomassa. Förgasning av biomassa öppnar många vägar för
vidareförädling.
Historiskt användes förgasningen under kriget för drivning av fordon på gengas. Förgasning
och Fischer-Tropsch processen utvecklades i Tyskland på 1920-talet för att framställa syntetisk
dieselolja från stenkol och senare biomassa.
Flera vägar öppnas för användning och förädling av biomassa vi förgasning.
Förbränning av Bio-Syngasen från förgasningen är den enklaste metoden, för att det ställer de
lägsta kraven på rening av trägasen/rågasen. Används närmast för att producera värme. Vill
man också producera el kan en liten anläggning kombineras med en Stirling motor med
generator. I mindre CHP anläggningar kan andra alternativ vara en kombination med en ORC-
modul eller ev. en mindre ångturbin med generator.
10
Förgasning för gasmotorer eller mikroturbin
Förgasning av biomassa kan vara ett lämpligt alternativ för mindre CHP anläggningar som vill
producera kraftvärme (el och värme) från den lokala skogsbaserade biomassan. Det första
kravet är att man kan få en produktgas som är fri från tjära, för att undvika stora
driftsstörningar. Genom att använda förgasning för värmeproduktion eller i en CHP anläggning
kan man eliminerar stoftutsläppet i rökgaserna. De närmaste åren kan vi vänta nya skärpta
utsläppskrav som kommer att blir ett nyckelproblem för många av dagens mindre värmeanlägg-
ningar som använder fuktig flis som bränsle.
Förgasning kan ge råvaror till fordonsbränsle
Biomassa är en intressant framtida råvarukälla för produktion av syntetiskt bränsle. Bland de
största problemen idag är att kunna producera en Bio-SNG (Bio Syntetisk Naturgas) som är
garanterat helt fri från tjära och andra inte önskade ämnen. Genom den intensiva forskningen
och utvecklingen som pågår får vi räkna med att det fås fram effektivare och billigare processer
än vad vi har idag.
Exempel på principen för förädling av biomassa via förgasning till Biobränsle.
11
Förgasning för kemiska råvaror
Förutom att gasen från förgasningsprocessen kan fungera som råvara för FT-Diesel, efter att
den renats, finns ett stort antal andra alternativ. Av produktgasen kan utvecklas Metanol, Väte
och Bio-SNG.
Från den renade produktgasen kan ett stort antal kemiska råvaror tas fram. Speciellt kemiska
råvaror för plastindustrin är just nu av stort intresse och flera stora plasttillverkare är
involverade i förgasningsprojekt.
Ett stort antal olika råvaror och produkter kan utvecklas från förgasning av biomassa.
Medströmsförgasare för mindre anläggningar
Det har utvecklat ett stort antal olika typer av reaktorer eller förgasare för förgasning av
biomassa.
I stora anläggningar används ofta någon form av bubbelbädd. De två vanliga typer är BFB
(Bubbling fluidised bed) och CFB (Circulating fluidised bed). För förgasning av kol och
svartlut används ofta en EF (Entrained flow) förgasare, som kan hantera t.ex. slammat stenkol.
EF förgasaren kan också användas för biomassa.
12
För små anläggningar används ofta en förgasare med fast bädd. De finns i flera typer. Ett
alternativ är Medströms förgasaren (Downdraft gasifier) i den rör sig råmaterialet och
produktgasen i samma riktning, nedåt. Andra typer är Motströms förgasare (Updraft gasifier)
och Cross-draft förgasare. Flera olika variationer av Medströms förgasare förekommer. Vid
förgasning med temperaturer mellan 800-1200 Cº är ofta ett av problemen med produktgasen
att den innehåller mera eller mindre tjära. När förgasningstemperaturen går över 1200 Cº
minskar problemet med tjära och gasen blir renare och kan kallas för Bio-Syngas (CO, H2).
En grov Schematisk bild över reaktorn i en medströms förgasare.
13
3. Fossil gas och Gas från biomassa
En övergripande översikt över olika former av gas som kan fungera som drivmedel eller som
råvara för vidare förädling. Med hjälp av några schematiska bilder ska skillnaden mellan de
olika gaserna visas.
En jämförelse mellan fossila gaser och gaser från biomassa.
Fossil gas
Förutom naturgas framställs syntetisk naturgas (SNG) från stenkol och från olja. Förgasning av
stenkol sker ofta genom att det krossade stenkolet slammas upp, prepareras och injiceras i en så
kallad ”Entrained flow” förgasare.
Gas från biomassa
Som förnyelsebar energi räknas gas som producerats av biomassa. Som motsats till fossil gas
kan vi använda benämningen Grön gas. Gasen från biomassan kan enklast användas genom
förbränning. När gasen ska användas som bränsle för en gas- eller turbinmotor i en CHP
anläggning ställs krav på en viss rening. Speciellt gas som innehåller tjära kan ställa till stora
problem.
14
Två huvudgrupper
Produktion av gas från biomassa kan ske enligt två principer, Förgasning och Anaerob
Fermentering. Som tumregel har varit att en träfiber baserad biomassa främst används till
förgasning.
De två huvudvägarna för gas från biomassa, förgasning och anaerob fermentering.
Förgasning
Förgasning är en termo-kemisk omvandling av biomassa genom upphettning och begränsad
syretillförsel till temperaturer så biomassan omvandlas till gas form. Förgasningen brukar
indelas i en låg- och en hög förgasningsprocess, där emellan finns en medelhög temperatur zon.
- Förgasning med låg temperatur, 800-1000 ºC
- Förgasning med medelhög temperatur, 100-1200 ºC
- Förgasning med hög temperatur, 1200-1400 ºC
I engelskspråkig litteratur brukar man ofta kalla den producerade gasen för Produkt gas från
förgasning under 1000 ºC. Medan gas från reaktorer med temperaturer över 1200 ºC kallas för
Bio-Syngas. För att gasen vid dessa temperaturer så gott som helt består av H2 (väte) och CO
(kolmonoxid), förutom CO2 (koldioxid) och H2O (vatten).
15
Exempel på tre alternativ för användning av Bio-Syngas/Bio-SNG i mindre CHP anläggningar för produktion av
el och värme.
Anaerob Fermentering
Genom att låta bakterier i en syrefri miljö spjälka biomassan bildas biogas (se bilden på nästa
sida). Olika typer av bakterier används, beroende på temperaturnivån i reaktorn. Bakterierna är
känsliga för temperaturvariationer och kan bara verka inom ett begränsat temperaturområde.
Man brukar skilja mellan att använda en normal Mesofil miljö i reaktorn eller en högre
Termofil bakteriemiljö.
Temperaturområden i biogasreaktorn,
- Psykofil, 15-30 ºC
- Mesofil, 35-40 ºC
- Termofil, 55-65 ºC
I samband med biogasproduktion används en hygienisering (t.ex. 70 grader under en timme)
för att sterilisera råvaran och förhindra smittospridning.
16
Översiktsbild över flera vägar för användning och förädling av gas från biomassa. Omvandling med värme -
Förgasning och genom det andra alternativet genom en biokemisk omvandling - Anaerobisk Fermentering.
Ökat intresse för gasproduktion
Under de senaste åren har intresset för produktion av gas från biomassa haft en kraftig ökning.
Biogasproduktion från främst stallgödsel är intressant för att genom processen kan förutom
energin tas tillvara men också rötresterna medför mindre luktproblem vid spridning.
Förgasning av biomassa är av stort intresse för mindre CHP anläggningar (kraftvärme) på
landsbygden. Genom förgasning kan man undvika stoftutsläpp med rökgaserna som ofta kan
vara ett stort problem vid normal förbränning av fuktig träflis.
17
4. Förädling av bioenergiråvaror
Under de senaste åren har intresset kraftigt ökat för användningen av lokala biobränsleråvaror,
samt att vidareförädla dessa. Förädling av bio-råvaror kan ske på flera olika sätt. Det
traditionella och mest vanliga förädlingssättet har varit förbränning för att få värme för
uppvärmning.
Idag siktar många lokala värmeproducenter och energikooperativ mot att både producera el och
värme i mindre kombinerade anläggningar (CHP) Se närmare i de översikter som följer.
Sammanfattande översikt
I bilden under kan ses en grov översikt, som sammanfattar exempel på olika vägar för förädling
av de olika bioråvarorna. Bioråvarorna kan komma från skog, jordbruk, gödsel och avfall från
lantbruk, samhällsavfall eller vara avfall från t.ex. processindustrin.
Genom förbränning skapas värme som främst användas för uppvärmning och som
processvärme för företag och industrin. Värmen från förbränningen kan också användas för att
producera elström genom olika CHP processer.
Förgasning av biomassa är en form av Pyrolys, man får ut syngas. Biomassan förgasas genom
en styrd process i en reaktor med begränsad syretillgång. Principen är den samma som för
18
gengasproduktion men i ett modernare utförande. Vid förgasning av biomassa fås en syntetisk
gas, som också kallas syngas. Med en träbaserad råvara som bränsle i förgasningen får vi en
syngas som vi kan kalla för trägas. Gasen som kommer ut från förgasningsreaktorn är en rågas
som går genom en första filtrering, tvättning och kylning, resultatet är en sk. Produktgas,
syngas eller trägas.
Översikt
För att ge en övergripande och grov översikt över förädling av bioenergiråvaror från skog och
jordbruk finns bilden på nästa sida. För direkt förbränning kan olika träbaserade bränslen
användas. Träpellets är ett av de mest attraktiva bränslen vid övergång från olja för upp-
värmning av villor.
Förutom direkt förbränning kan förädlingen ske genom Omvandling med värme eller genom en
Biokemisk omvandling.
Fasta, flytande och gasformiga bränslen
o De fasta biobränslen från skogen är, ved, träflis, träpellets samt GROT och stubbar
o Gasformiga biobränslen kan tas fram genom,
- Förgasning, genom värme
- Anaerob bakterieprocess
19
Bioråvaror från skogen kan förädlas till olika fast, gasformiga eller flytande biobränslen
o Flytande biobränslen är avancerade och fås fram på olika sätt, t.ex. genom en
vidareförädling efter en;
- Trä-förgasning
- Alkoholfermentering
- Anaerob nedbrytning
- Förvätskning (Pyrolysolja)
Förädling av biomassa genom värme
Målsättningen med förädling genom omvandling med värme (pyrolys) har varit olika under
åren, och ofta har användningen varit knuten till tillgången på fossila bränslen. Tre vägar vid
pyrolys;
o Förgasning (trä-förgasningen utvecklades först under kriget för gengasdrift)
o Förvätskning ger pyrolysolja
o Pyrolys – karbonisering, används för träkolsframställning
Trä-förgasning
20
Genom förgasning av biomassa kan man få en användbar produktgas som är en intressant
gasråvara, den kan användas för direkt förbränning eller för en vidareförädling.
Bland de mest intressanta alternativen, med sikte mot bränsle eller kemiska råvaror, är Trä-
förgasning av skogsbaserade bioenergiråvaror.
Syngasen eller produktgasen kan användas för en vidare förädling efter rening och anpassning.
Användningsområden är bl.a.;
o Direkt förbränning för värmeproduktion
o Gasbränsle för elproduktion med,
- kolvmotor/gasmotor
- gasturbin
- bränsleceller
o Förädling och uppgradering till,
- fordonsbränsle
- kemiska råvaror
21
Det finns många alternativ för användning av trägasen/produktgasen från en förgasningsanläggning.
Bränsleceller
Trägasen från av skogsbaserade bioenergiråvaror kan redan nu efter rening användas i
bränsleceller i CHP anläggningar för el och värmeproduktion. Utvecklingen av bränsleceller
går snabbt. I Tyskland har företaget MTU under några år tillverkat bränsleceller för
elproduktion för både natur-, bio- eller trägas. Det är fullt möjligt att idag använda renad bio-
och trägas som bränsle i bränsleceller.
Montering av ett bränslecellpaket MTU CFCs fabrik i Tyskland. Bild. MTU CFC
22
Grön Kemi
Genom en kemisk förädling av syngasen eller produktgasen, kan en mängd olika råvaror och
olika produkter tas fram. De största förväntningarna finns i anslutning till fordonsbränsle som
ersättning till de fossila bränslena. När biomassa från skogen är råvara konkurrerar inte denna
med de åkergrödor som passar för livsmedelsproduktion. Genom att utveckla den Gröna Kemin
kan man minska beroendet av de fossila oljeprodukterna, de lokala bioenergiresurserna kan
nyttjas bättre, vilket kan öka sysselsättningen och självförsörjningsgraden i regionen.
Genom den så kallade Gröna Kemin kan flera intressanta produkter utvecklas för framtiden.
Bio-raffinaderi
Intresset för en längre förädling av förnyelsebara råvaror som biomassa har fått ett enormt
intresse efter att de fossila bränslena stigit kraftigt i pris. Men det är tjäran i trägasen som är
bland det största problemet de flesta företag brottats med för att rena från gasen. Att rena
produktgasen från tjäran har varit invecklat och svårt. ”Tjärfria reaktorer” är under utveckling.
23
Från Trägas till flytande bränsle
Produktgasen från träråvaror kan idag genom ett par olika processer fungera som råvara för
tillverkning av flytande bränsle. Den mest kända processen är FT eller Fischer-Tropsch. FT
utvecklades redan under kriget i Tyskland. I dag har tekniken förfinats och man pratar om en
andra och tredje generationens processer.
EniTecnologie-IFP:s pilotanläggning i Frankrike använder nya Fischer-Tropsch processer. Bild, IFP, Frankrike.
24
Mindre enheter för raffineringen
Ett bra alternativ är att förgasningen och raffineringen ordnas i närheten av en CHP anläggning,
då kan man effektivt nyttja värmen från förgasningsprocessen och uppgraderingen av
produktgasen. På så sätt kan man både säkra att lågvärdig gas och värmen som produceras i
anläggningen kan nyttjas i CHP anläggningen och dess fjärrvärmenät.
Mindre anläggningar som förgasar biomassa passar främst för produktion av el och värme i
anslutning till lokala CHP anläggningar. Speciellt om man har tillgång till en av de framtida
förgasningsreaktorerna som kan använda fuktigt eller torrt biobränsle och samtidigt producera
en trägas utan tjärpartiklar. För CHP enheter med förgasning av biomassa som kräver torkning
av bränslet samt också måste ha en effektiv rening från tjära, måste vara en tillräckligt stor
anläggning för att få lönsamhet i gasproduktionen.
Synergieffekter kan nås genom ett effektivare nyttjande av värmen genom att placera förgasningen och förädlingen
i närheten av en CHP anläggning. Mindre anläggningar för förgasning passar främst för elproduktion och bör
vara integrerad med en lokal fjärr- eller närvärmeanläggning.
25
En av de mest lämpliga principerna för mindre förgasare eller reaktorer för biomassa är den så kallade
Medströmsförgasaren, eller på engelska Downdraft gasifier.
Projektet HighBio
Genom projektet HighBio – Interreg Nord forskas det kring tekniken för förgasning med en
Medströmsförgasare. Den finska Pilotanläggningen som används i projektet har utvecklats och
fungerar på så sätt att man kunnat eliminera problemet med tjärpartiklar i den Produktgas som
produceras.
26
5. En utlokaliserad CHP-förädling av biomassa
I de finska och svenska skogarna finns det stora mängder outnyttjade biobränsleresurser. Dessa
kunde nyttjas, förutom för el och värme också som råvaror för fordonsbränsle och som kemiska
råvaror i framtiden. Teknikutvecklingen går snabbt framåt, idag forskas det över hela världen
för enkla och driftsäkra lösningar för förädlingsprocesserna.
Småskaliga lösningar för att förädla biomassan från närområdet för förbrukarna i den
närliggande regionen har inte fått de utvecklingsresurser som varit önskvärda. Tyvärr är det
speciellt ofta i Finland de stora aktörerna som syns och hörs vilket också gjort att både
nationella och EU stöd ofta riktats till dessa. Myndigheter och beslutsfattare har inte haft
intresse eller förmåga att se den verkligt stora potential som finns i småskaliga lösningar för
t.ex. Kraftvärmeproduktion.
Närvärme från biomassa
Med s.k. närvärme eller lokalvärme avses värme till flera fastigheter, bostadshus eller företag
som distribueras från en gemensam värmeenhet. I kommun eller tätortscentrum kan det också
finnas någon större förbrukare som en skola, vårdcenter, ålderdomshem, kyrka, mm som är
ansluten till närvärmenätet. I Finland finns i många kommuner energikooperativ
(energiandelslag) som ansvarar för produktionen av värmen ”i rören” till dessa närvärmenät.
En fliseldad närvärmeenhet på 1,6 MWth som sköts av energikooperativet i Kälviä.
Minska stoftutsläppen
I många av de mindre värmeenheterna har man inte haft krav eller resurser för att ha effektiva
27
system för rökgasrening. Ofta är det fråga om olika typer av cykloner, tvättar och skrubbers
som används i olika kombinationer för rening av rökgasen.
Ett nytt alternativ för mindre värmeenheter som använder träflis som bränsle kan vara att först
förgasa biomassan och därefter bränna trägasen i värmepannan. Genom rätt teknik för
förgasning avlägsnas stoftrester från trägasen (produktgasen) i samband med den primära
gasreningen.
Vid eldning med Bio-Syngasen (renad trägas) blir förbränningen effektiv och fullständig, vilket
resulterar i minimala stoftutsläpp. För uppgradering av den befintliga värmeanläggningen med
en förgasningsutrustning kan det behövas en betydande omändring av transportörer och
förstorning av pannrummet. Moduler med förgasare är under utveckling.
CHP enheter (CHP=Combined Heat and Power)
Mindre kraftvärmeenheter, eller såkallade CHP enheter, producerar också el. förutom värme.
Det finns många olika alternativ och principer för hur en småskalig elproduktion i anslutning
till en närvärmeenhet kan ordnas.
De vanligaste två huvudgrupperna kan vara genom,
o Omvandling från värmeenergi till el och värme
o Förgasning
28
Omvandling av värmeenergi till el och värme
Två nämnbara metoder för omvandling av småskalig värmeenergi till el är;
o Stirling
o ORC (Organic Rankine Cycle)
CHP enheter med Stirling
Produktion av el med Stirling är främst för mindre CHP-anläggningar och kan nyttja
värmeenergin direkt från pannan eller från rökgaserna.
CHP enheter med en ORC modul
Mindre kraftvärmeenheter (0,2 - 2,0 MWe) kan bestå av en integrerad ORC- modul som
omvandlar värmeenergi till både el och värme.
29
Förgasning
Förgasning av biomassa för värme och el (CHP)
De vanligaste typerna av mindre förgasare är
o Medströms förgasare (Downdraft gasifiers)
o Motströms förgasare (Updraft gasifiers)
o Genomströms förgasare (Crossdraft gasifier)
Integrerad enhet
För att kunna använda trägasen eller den sk. produktgasen i en motor krävs att gasen är i det
närmaste fri från tjära och tjärpartiklar. I de mindre förgasarna kan man lättare styra och hålla
en stabil temperatur i förgasningsprocessen. Vid temperaturer på 1.000 ˚C eller högre sker
också en viss ”krackning” av tjäran. Den råa gasen, produktgasen, behöver renas och kylas.
Reningen kan ske med vatten- eller/och med olja renande enheter, sk. skrubbers. Den renade
gasen är en Bio-Syngas, - en syntetisk gas från biomassa. Med rätt rening och kylning kan
gasen nyttjas som gasbränsle i en kolv- eller turbinmotor i en CHP enhet.
30
CHP-kombinat för Trägas och Biogas
Framtida utlokaliserade CHP enheter kommer i vissa områden att kunna dra fördel av en
samordnad råvarupool, som kan beså av råvaror för biogas och skoglig biomassa för förgasning
för trägas och Bio-Syngas. Båda gaserna kan nyttjas till en kolv- eller turbinmotor i en CHP
enhet.
31
Eltariffer för grön elenergi är nödvändiga
För att skapa ekonomiska förutsättningar för småskaliga CHP enheter krävs att politiker och
myndigheter inser behovet av eltariffer. Det är främst fråga om småskaliga CHP enheter som
använder förnyelsebar energiråvaror från skog och lantbruk. Mindre enheter som producerar el
av biomassa genom förgasning, direkt förbränning eller via biogas, har en enorm potential
för en lokal råvaruförädling, sysselsättning, miljöhänsyn och den lokala självförsörjningen av el
och värme. Dessa småskaliga, utlokaliserade, CHP-enheter kan skapa nya möjligheter för att
minska på oljeberoendet och minska på den fossila utsläppsbelastningen.
32
6. Mindre CHP anläggningar
Många mindre värmeproducenter och energikooperativ funderar kring lämpliga alternativ för
att lokalt producera både el och värme i mindre kombinerade anläggningar (CHP). De kraftigt
stigande olje- och elpriserna har påskyndat utvecklingen och planeringen mot en högre lokal
självförsörjning. Man vill bättre nyttja de lokala bränsleråvarorna för uppvärmning men också
för elproduktion i mindre enheter.
Olika tekniker förekommer
Det finns ett antal olika alternativ också för mindre CHP enheter. Främst i Tyskland och
Österrike har man de längsta erfarenheten av elproduktion i mindre CHP anläggningar för
biobränsle.
Systemlösningarna för mindre CHP kan i stort indelas i tre huvudgrupper;
o Direkt förbränning med integrerad el-produktion
o Trä-förgasning med kombinerad el-produktion
o Biogasproduktion med en kombinerad el-produktion
CHP med direkt förbränning
En av mest vanliga metoderna i större anläggningar (10-500 MWe) är att producera el via en
ångturbin och generator. Däremot är en av de nyare metoderna för elproduktion via en s.k.
ORC-anläggning.
33
Alternativ för elproduktion vid direkt förbränning kan vara;
o Ångturbin 1-100 MWe, nyutvecklade små ångturbiner från 100 kWe
o ORC, storlekar mellan 200 kWe - 2 MWe
o Stirling motor, under 100 kWe
Ångturbin
Ångturbiner är vanliga i stora anläggningar för elproduktion, 10-500 MWe. Idag finns nyare
och mindre ångturbinenheter som är mera kompakta och med högre verkningsgrad än tidigare.
Modulerna för ångturbinen anpassas, monteras och kopplas till pannan och fjärrvärme- samt
elnätet på plats. Mindre ångturbiner har tagits fram i storlekar från 100 kWe för industriellt
bruk.
En ångturbin i industriell CHP anläggning
Elproduktionen i en ångturbin ligger ofta mellan 5-20% av den totala energiproduktionen,
största delen av energin måste kunna användas som hög- och lågtrycks ånga, samt värme för ett
fjärrvärmenät.
Ångturbinerna brukar indelas i tre typer
o Kondenserande ångturbin (Condensing Steam Turbines), främst för industrin, den kombi-
neras ofta med en mottrycksturbin.
o Mottrycksturbin (Back-pressure turbines), passar främst processindustrin, men också för
mindre CHP anläggningar..
34
o Extraction turbin (Extraction turbines), kan variera uttaget av högtrycksånga efter indu-
strins behov och producera mera eller mindre el.
Många olika varianter och kombinationer av ångturbiner förekommer.
Ångturbiner och utrustning finns idag för mindre CHP anläggningar 0,5-1 MWe. Som exempel
kan nämnas t.ex. Dresser-Rand’s flerstegs ångturbin. Den finns i effekter från 500 kWe uppåt.
En ångturbin roterar snabbt (upp till 17.000 rpm), kräver hög ångtemperatur (upp till 600 ºC)
och högt ångtryck (upp till 140 bar).
Stirling motorer främst i små CHP anläggningar
En Stirling motors värmepanel monteras ofta direkt till värmepannans eldstad eller
rökgasutlopp. Utvecklingen av Stirling motorerna har under de senaste åren skett i storlekar
mellan 9 - 75 kWe, dessa är närmast avsedda för värmepannor i storlekar som är mellan 100–
800 kW.
Den minsta Stirling på 9 kWe har en encylindrig motor, medan man i enheten på 75 kWe har en
Stirling motor med åtta cylindrar.
Stirling motor på 35 kWe (kWe), innan monteringen, med värmepanelen synlig på cylindertoppen. Bild, Stirling.dk
Passar för mindre anläggningar
Stirling motorn i små CHP anläggningar är idag främst utvecklad för att ge en kompletterande
mängd elström. Man kan ta ut ca 10 % av pannans värmeeffekt i form av elektricitet.
35
Ett mycket aktivt företag i produktutvecklingen har varit Stirling Denmark ApS.
En fyrcylindrig Stirling motor med generator på 35 kWe, som är monterad på en värmepanna. Bild,
www.Stirling.dk
ORC teknik
En av de nya typerna för CHP anläggningars el-producerande modul kallas för ORC (Organic
Rankine Cycle). Den har ett slutet system mellan värmepannans värmeväxlare och turbinen, där
en organisk olja fungerar som drivmedium för turbinen. Till turbinaxeln är kopplad en
elgenerator.
En av de stora tillverkarna är Italienska Turboden som i huvudsak sålt sina ORC moduler i storlekar mellan
200-2000 kWe, i Tyskland, Österrike och Italien. Bild, Turboden.it
36
Funktionsprincipen för en CHP anläggning med ORC enhet för el- och värmeproduktion. Bild, Turboden.it
ORC enheter finns i olika storleksklasser. De byggs som kompletta system i moduler och kopplas i värmeanlägg-
ningen till en flis eller pelleteldad värmepanna. I Mellaneuropa finns redan ett 70-tal anläggningar i drift.
Värmeväxlare för olika värmepannor
Värmeväxlaren i en ORC enhet kan anpassas till olika typer av värmepannor. Mest vanlig för
mindre CHP anläggningar är att man använder träflis som bränsle. Små CHP anläggningar med
ORC teknik kan ofta nå en högre verkningsgrad för elproduktionen än i en ångturbinenhet.
Elproduktionen kan ligga mellan 16-20% av totala energiproduktionen, resten är värme (80-
84%).
37
Fasta och gasformiga biobränslen
o De fasta biobränslen från skogen är, ved, träflis, träpellets samt träflis från GROT och
stubbar
o Gasformiga biobränslen kan tas fram genom,
- Förgasning, genom värme
- Anaerob bakterieprocess
Förgasning av biomassa
Det öppnas många alternativ för användning av trägasen/produktgasen från en förgasningsanläggning.
38
Genom förgasning av biomassa kan man få fram en värdefull produktgas som kallas syngas,
eller också trägas när träbaserad råvara förgasas.
CHP genom förgasning av biomassa
En förgasare eller sk. reaktor används tör att styra Pyrolys-processen för att får ut syngas. Den
syntetiska gasen som bildas genomgår kylning och en första rening. Syngasen som fås kallas
för produktgas, eller trägas när träbaserad biomassa används.
Principbild av en Medströmsförgasare
Trä-förgasning
Intresset för förgasning av biomassa är främst för att man får en mycket användbar produktgas.
Produktgasen kan användas för direkt förbränning eller för en vidareförädling.
Elproduktion med trägas som drivmedel har utvecklas snabbt, främst för att effektivt kunna
nyttja de skogsbaserade bioenergiråvarorna som finns.
Trägasen (syngasen/produktgasen) kan användas i mindre CHP anläggningar som bränsle för
bl.a.;
o Kolvmotor/gasmotor, ofta i storlekar mellan 50 kWe - 2 MWe
o Gasturbin, i storlekar ofta över 500 kWe
o Mikroturbin, i storlekar mellan 30 – 250 kWe
o Bränsleceller, vanligast mellan 20 – 320 kWe
39
Trägasen kan efter rening användas för drivning av kolvmotor/gasmotor eller en gasturbin med generator. Med en
utvecklad ny teknik, finns det också möjligt att producera el genom bränsleceller i en CHP anläggning.
Gasmotor
Kolvmotorer har under lång tid används och anpassats för gasdrift och för att driva en
elgenerator. Det mest förmånliga i mindre enheter har varit en bensin- eller dieselmotor som
anpassats för gasdrift. Bullerdämpning för den höga ljudnivån och dämpning av enhetens
vibrations måste vara ordnade på ett bra sätt.
I lite större CHP anläggningar krävs stora gasmotorer. På bilden en V20 gasmotor på 48 liter från Jenbacher
utrustad med en generator på ca 1000 kWe. Gasmotorn kan drivas med renad biogas eller med trägas.
40
Gasturbin
Normala eller stora gasturbiner i förekommer främst i större CHP anläggningar, 1-100 MWe.
De flesta gasturbiner drivs med flytande bränsle eller t.ex. naturgas. Idag finns också mindre
gasturbiner på 0,5-2 MWe som används inom industrin.
En OPRA gasturbin i en CHP enhet finns ofta i storleksklassen kring 2 MWe. Bild. Ergytec
Mikroturbin
För de mindre CHP anläggningarna finns mikroturbiner. De tillverkas i storlekar mellan 30-250
kWe. Priset på mikroturbinerna är fortfarande 2-2,5 gånger högre än för en kolvmotor.
Mikroturbinen är ofta ihop byggd och integrerade med el-generatorn. Det gör dessa kompakta
och tystgående jämfört med en kolvmotor.
Amerikanska Capstone är en av de stora tillverkarna av Mikroturbiner. Bild, Capstone
41
Bränsleceller
Utvecklingen av bränsleceller för renade bio- eller trägaser pågår intensivt. Bränsleceller
anpassade för CHP anläggningar med naturgas har funnits under ett antal år. De har främst
förekommit som speciella CHP enheter i anslutning till sjukhus och hotell.
Idag utvecklas bränslecellerna snabbt både när det gäller att få en mindre volym per kW och nå
en lägre vikt på stacken.
En bränslecell stack av typ SOFC som tillverkas av Topsoe Fuel Cell A/S i Danmark. Effekten är på ca 1 kWe
(12x12 cm). Under utveckling är stackar av bränsleceller på 3 kWe.
Bränsleceller för biogas och trägas
Trägasen från skogsbaserade bioenergiråvaror kan redan nu efter rening användas i CHP
anläggningar med bränsleceller för el- och värmeproduktion. Utvecklingen av bränslecellerna
går snabbt. I Tyskland har företaget MTU-CFC under några år tillverkat bränsleceller för
elproduktion för både natur-, bio- eller trägas.
Det är fullt möjligt att kunna börja planera att använda renad bio- och trägas som bränsle i
mindre CHP enheter med bränsleceller. Tyvärr är priset fortfarande 3-5 gånger högre för
bränsleceller än en gasmotor.
Utveckling av CHP enheter med bränsleceller sker som exempel hos företag som;
- Wärtsilä i Finland, http://www.wartsila.com
- MTU CFC Solutions i Tyskland, http://www.mtu-cfc.com/en/
42
Troligtvis är MCFC och SOFC bränsleceller de som bäst passar för elproduktion med bio- eller trägas. Företaget
MTU i Tyskland använder MCFC och finska Wärtsilä SOFC bränsleceller i sina CHP-enheter. Bild. MTU CFC
Wärtsilä har tagit fram en liten CHP enhet på ca 20 kWe. Bränslet är biogas och bränslecellerna är av typ SOFC.
En pilotanläggning, WFC20, (på bilden) finns i Vasa som nyttjar metangas från Vasa gamla avstjälpningsplats.
43
Kombinera biogas och trägas
På landsbygden kan det vara skäl att ta med i planeringen möjligheten att kombinera en trä-
förgasande enhet med en biogasanläggning. Speciellt när gaserna ska användas till el- och
värmeproduktion och kopplas till ett fjärrvärmenät.
Solpaneler kan kombineras till en värmeanläggning
En intressant lösning är att också kombinera den lokala värmeanläggningen med solpaneler, för
att nyttja den tillsatsvärme man kan få från solen. Speciellt under vår och höst kan värmen från
solpaneler på ett effektivt sätt komplettera värmeanläggningen.
Vissa synergieffekter kan nås genom att kombinera solpaneler till en värmeanläggning för närvärme.
44
7. CHP alternativ för energikooperativ
Det finns ett ökat intresse hos energikooperativ för att utveckla och bygga upp mindre CHP
anläggningar som producerar både värme och el. (CHP = Combined Heat and Power). I Finland
väntar man på att få eltariffer för småskaliga och mindre CHP enheter eller kraftvärmeanlägg-
ningar.
Eltariffer
Med eltariffer garanteras ett minimipris för levererad el till nätet. Det viktiga med eltariffer är
att dessa öppnar nya möjligheter för att man i byar och kommuner på landsbygden kan bygga
upp lokala CHP enheter. I dessa kan man nyttja de lokala råvarorna från skogen och lantbruket
som bränsle, genom detta tryggas arbetsplatser och man kan minskar på det lokala
oljeberoendet. Speciellt stort intresse för mindre anläggningar på landsbygden finns hos lokala
energikooperativ, energientreprenörer samt jord- och skogsbrukare.
En översiktsbild med exempel på de två huvudprinciperna för CHP, direkt- och indirekt förbränning.
Flera alternativ
Det finns flera olika tekniska alternativ att välja på för mindre CHP anläggningar. De kan
bygga på en direkt eller indirekt förbränning av biomassan. Man ska utgå bl.a. från om den
45
befintliga värmeanläggningen kan konverteras, eller om värmepannan helt måste bytas ut. Det
gäller att försöka välja en lämplig utrustning som bäst passar för de egna förutsättningarna och
den egna anläggningen.
Under de senaste åren har utvecklingen av tekniken som är lämplig för mindre CHP
anläggningarna tagit fart, och nya alternativa lösningar och modifieringar av tidigare teknologi
har dykt upp.
En av de nya lösningarna är att använda en s.k. hetluftsturbin som driver generatorn. Det
alternativet har blivit av större intresse efter att förgasningstekniken för biomassa utvecklats
och att t.ex. trägasen förbränns direkt efter förgasningen. Det alternativet ger förhållandevis
rena rökgaser som minskar på problemet med beläggningar på värmeväxlaren för
hetluftsturbinen i rökgaskanalen. Med mindre beläggningar, betyder det lägre underhåll och en
bättre värmeöverföring.
CHP anläggningar
För energikooperativ finns ett antal olika koncept att välja mellan när man planerar att bygga
upp en lokal kraftvärmeenhet. Det första valet är mellan en anläggning med,
- Direkt förbränning av biomassa
- Indirekt förbränning av biomassa
Direkt förbränning av biomassa
Vid en direkt förbränning av skoglig biomassa, förbehandlas bioråvaran på olika, för att främst
används i form av träflis, träpellets eller träpulver. Ett led i förbehandlingen är ofta att nyttja
den naturliga torkningen i fält. Den mest vanliga metoden för sönderdelningen är flisning. En
eftertorkning ger alltid ett högre bränslevärde vid förbränningen.
Exempel på några typer av teknisk utrustning för kraftvärmeproduktion,
o ORC, (Organic Rankine Cycle) främst i storlekar mellan 200 kWe - 2 MWe
o Stirling motor, under 100 kWe, små och mikro CHP (kWe = kilowatt el)
o Ångturbin 1-100 MWe, nyutvecklade små ångturbiner finns från 100 kWe
o Ångmotor 5 – 500 kWe, en ny generation av mindre ångmotorer har utvecklats för små-
och mikro – CHP-enheter.
o Hetluftsturbin (HAT=Hot air turbine) Små enheter har utvecklat och finns mellan 500
kWe - 2 MWe (Observera att Hetluftsturbinen kräver rena rökgaser för värmeväxlarens funktion,
därför bör utrustningen helst vara i kombination med förgasning av biomassa)
46
Biomassa för direkt förbränning kan vara i form av pulver, flis eller pellet. Stora CHP enheter har av tradition
använt den så kallade Ång-cykeln, med en eller flera ångturbiner som driver generatorer för elproduktion. Ett
150-tal CHP enheter som använder ORC tekniken, är idag i drift i Mellaneuropa..
ORC
Ett mycket intressant alternativ för CHP anläggningar i Mellaneuropa är att använda en s.k.
ORC-modul, (Organic Rankine Cycle).
47
Den fungerar i slutna system med termoolja och organisk vätska som via värmeväxlare överför
värmeenergin från pannan eller rökgaserna till turbinenheten som är försedd med en generator.
I Mellaneuropa finns över 150 st. ORC enheter i drift. Det är enheter mellan 200 kWe-2 MWe,
de finns främst i Tyskland och Österrike där man haft eltariffer för småskaliga CHP-enheter
under många år.
Stirling
Ett intressant alternativ för små- eller mikro- CHP anläggningar kan vara en Stirling enhet. De
passar främst för integrering med värmepannor i villor, bostadshus och jordbruk. Stirling
enheten kan vara monterad till pannans eldstad eller rökgaskanal. Finns i storlekar mellan 1-
100 kWe. Förbränningsprocessen bör vara bra för att undvika beläggningar på Stirling enhetens
värmeväxlare som snabbt försämrar funktionen.
En översiktlig bild över principen för en CHP anläggning för produktion av el och värme. Alternativ ett; via
Gasmotor, Mikroturbin (eller i framtiden Bränslecell).
Ångturbin
Idag finns också små ångturbiner på marknaden, från 100 kWe - 2 MWe. Ångturbinen kan vara
ett alternativ i vissa CHP anläggningar från 1-2 MW.
48
Hetluftsturbin (HAT=Hot air turbine)
Det allra senaste alternativet för mindre anläggningar, från 2-3 MW kan vara en hetluftsturbin
för elproduktion. Tekniken kommer bl.a. från stora s.k. CAT-Cycle Plant (CAT=coal-fired air
turbine). Dessa koleldade hetlufts-turbinenheter har idag anpassats för biomassa, och för
tekniken används ofta förkortningen HAT.
I mindre enheter med förgasning av biomassa där Bio-Syngasen förbränns effektivt, är det
värmeväxlaren som från de heta rökgaserna skapar den komprimerade hetluften för
hetluftsturbinen. Hetluften har temperaturer mellan 800-950 ˚C när den går till turbinen.
En översiktlig bild över principen för en CHP anläggning för produktion av el och värme som är försedd med
Förgasning av biomassa vid indirekt förbränning. Men här förbränns Bio-Syngasen i en värmepanna som
integrerats med en Hetluftsturbin enhet med värmeväxlare för värmeöverföring från rökgaserna för
Hetluftsturbinens drift.
Indirekt förbränning av biomassa
Med en indirekt förbränning av biomassa avses att biomassan i första steget genomgår en
termisk omvandling med värme. Det kan ske genom Förgasning som ger Bio-Syngas,
Förvätskning som ger pyrolysolja eller genom karbonisering för träkolsframställning.
49
Förgasning av biomassa
Fördelarna med förgasning av biomassa är att trägasen/produktgasen efter rening är en
användbar Bio-Syngas som kan användas som bränsle till en gasmotor eller mikroturbin som är
integrerad med en generator för kraftvärmeproduktion.
Ett annat alternativ är att Bio-Syngasen förbränns i en värmepanna och värmeenergin i
rökgaserna, via värmeväxlare, används för en ORC modul eller en hetluftsturbin. Andra
alternativ är en mindre ångturbin eller en större Stirling enhet. Genom att det är en ren Bio-
Syngas som förbränns är också underhållet och beläggningarna på värmeväxlarna mindre.
Gasmotor eller Mikroturbin
Alternativa motorenheter för Bio-Syngasen är en gasmotor (ofta en stor diesel som byggts om
och försetts med tändstift) eller en mikroturbin. Fortfarande är priset på en mikroturbin rätt
högt i förhållande till en kolvmotor, men den ökade efterfrågan medför på sikt att prisskillnaden
minskar.
Förgasning och Bio-Syngas för direkt förbränning i CHP enhet
Principbild förgasning i en medströmsförgasare (Downdraft) i en integrerad förgasning och förbränning i CHP
enheter. När råvaran är träflis som förtorkats till lämplig fukthalt kan också funktionen för förgasningsreaktorn
garanteras. Bilden visar några alternativ av enheter för elproduktion, Ångturbin, ORC, Hetluftsturbin, Ångmotor
och Stirling.
50
För mindre värmeanläggningar som idag saknar en rökgasrening kan bl.a. stoftutsläppen vara
ett problem när anläggningen kör på låg effekt och vid uppstart.
Genom förgasning av biomassan innan förbränningen kan man reducera stoftutsläppen till en
bråkdel. Intresset och dagens utveckling av förgasare för biomassa går snabbt framåt med
utvecklingen av förgasare som också klarar av fuktig biomassa.
Förgasning med en integrerad CHP enhet
Små och mindre CHP enheter som bygger på förgasning av biomassa i form av träflis finns
idag på marknaden. Ett av de företag som utvecklar små CHP enheter, som en modul monterad
i en container, är GasEk Oy i Reisjärvi, Finland. Bland annat så under Farmari mässan 2009 i
Karleby visades en enhet på 50 kWe och 100 kWth i praktisk drift.
GasEk tillverkar CHP moduler monterade i en container, t.h. flissilo med transportskruv upp till förgasaren i
containern. Träflisen kan flisas direkt i flissilon (flishuggens utloppsrör syns uppe till höger).
Mindre beläggning på värmeväxlaren
Genom förbränning av Bio-Syngas från en förgasare, blir rökgaserna klart bättre. Det minskar
på beläggningarna på värmeväxlare som placeras i rökgaskanalen, t.ex. I en CHP enhet med en
hetluftsturbin. (se föregående sidor).
51
8. 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
utlokaliserade 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.
En översiktlig bild med två exempel på alternativ för en lokal förädling av träflis till värmekunder i närområdet,
alternativt en mindre CHP anläggning som också producerar el jämsides med värme.
Närvärme från biomassa
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, industrihallar, radhus, lantbruksbyggnader eller grupper av bostadshus
(villor) i kommuncentra, byar och husgrupper. För att få fart på utvecklingen är en av förutsätt-
ningarna att man inom kommun- och regionförvaltningen är positiv och stöder nyttjandet av
lokala biobränslen.
52
Integreringsmöjligheter
Samordning 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 värmeförbindelser i form
av ledningar och rör.
Några exempel på verksamheter i paletten för integrering kan vara;
o Flistorkning
o CHP enhet (kraftvärme, el + värme)
o Energiterminaler med en Integrerad hantering av biomassaråvaror och förädlade
råvaror
o Förgasning av biomassa
o Solenergi
o Geoenergi
o Pelletproduktion
o Biogasproduktion från lantbruk
o Biogasproduktion från närsamhälle
o 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 energikooperativet samt närområdets behov och efterfråga.
Integrering med en lokal Flistorkning.
Den lokala enheten för närvärme kan förbättra verkningsgraden för bränsleråvaran genom
flistorkning för den egna förbrukningen men också för ev. försäljning. Från värme enheten kan
ofta spillvärme nyttjas för torkningen alternativt kombinerat med sol- eller i vissa fall geoenergi
(bergs-, jord- och sjövärme).
53
En översiktlig bild med exempel på delar som kan integreras kring en lokal anläggning för energiproduktion
54
Lokala Energiterminaler
Energiterminaler med en Integrerad hantering biomassaråvaror och förädlade råvaror. Ett
följande steg i utvecklingen kring lokala enheter för närvärme eller lokalvärme är integrering i
terminal-hantering 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
mellanlagring av bioenergiråvaror och produkter.
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 elpriset eller elbidrag.
Några exempel på typ av enhet kan vara,
o Direkt förbränning av träflis/pellets + Stirling
o Direkt förbränning av träflis/pellets + ORC (Organic Rankine Cycle)
o Direkt förbränning av träflis/pellets + liten ångturbin
o Förgasning + direkt förbränning + Gasmotor eller Mikroturbin
o Förgasning + direkt förbränning + ORC
o Förgasning + Gasmotor (kolvmotor)
55
o Förgasning + Mikroturbin
o Biogas + Gasmotor
o Biogas + Mikroturbin
o Kombinerad Bio-Syngas och Biogas + Gasmotor eller Mikroturbin
Integrering med Förgasning av biomassa
Ett intressant alternativ till direkt förbränning av biomassa i form av träflis är att först förgasa
biomassan. Förgasningen öppnar nya möjligheter till en förbränning med minimala
stoftutsläpp.
Ska den integrerade anläggningen endast producera värme går produktgasen/rågasen direkt till
pannan för förbränning. Värmepannan kan utrustas med värmeväxlare 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.
56
Integrering med en lokala Pelletproduktion
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.
En mindre pelleteringsanläggning i drift, SPC (Sweden Power Chippers Ab);
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.
57
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 närvärmeanläggningen.
Det är skäl att skilja mellan de två typerna av biogasanläggningar som förekommer utgående
från råvaran;
O Biogas från lantbruksråvaror (gödsel, biomassa avfall och gräsväxter)
O Biogas från samhällsavfall (samhällsslam och ev. Komposterbara hushållssopor)
Integrering med Solenergi
För en småskalig värmeenhet för närvärme kan en kombinering eller integrering med
solfångare ge ett lämpligt värmetillskott. Idag finns flera typer av effektiva solfångare för att
kombinera uppvärmningen av hus. Den lokala värmeenhetens byggnad kan redan i planerings-
stadiet anpassas för solfångare och placeras med tanke på bästa instrålningseffekt från solen.
I Mellan Europa är det rätt vanligt att kombinera fliseldning med t.ex. solfångare av olika slag.
58
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 Geoenergi
Värmeenergin från berggrunden kan vara ett utmärkt komplement till vissa lokala
värmeenheter. 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
59
redan i ett tidigt skede. Med geoenergi avses; bergvärme, sjövärme och markvärme, som
alternativt kan användas för uppvärmning eller också 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.
60
Energikooperativ
Som administratör och ansvarig för mindre lokala värme- eller CHP enheter kan ett lokalt
energikooperativ vara en bra lösning. Medlemmarna i ett energikooperativ kan vara skogsägare,
entreprenörer, kommunen, lokala organisationer och kunder. Av erfarenhet fungerar
energikooperativ 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 vidareförädling av biomassa. Det kunde
t.ex. vara, en energiterminal, flistorkning, pelletering, förgasning mm.
Energikooperativ fungerar ofta som säljare av ”värme i rören” till kommunen, företag eller privata.
Energiföretagare och entreprenörer
Det finns många bra exempel på lokala energiföretagare som samordnar hanteringen av skoglig
biomassa till flis och också producerar värme i egna eller kommunala värmeanläggningar.
Duktiga energiföretagare, entreprenörer 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 utveckling av den lokala förädlingen av biomassa. I vissa fall kan också kommunen
vara en delägare i ett energiproducerande företag, eller driva ett eget energibolag.
61
Många möjligheter är öppna
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
förädlingspalett för den lokala hanteringen av den lokala biomassa råvaran som finns.
I Finland finns det många bra exempel på energikooperativ, energiföretagare, entreprenörer och småföretag som
skördar och förädlar biomassa lokalt.
62
9. CHP genom direkt förbränning av biomassa
För produktion av värme och el i mindre CHP anläggningar finns ett allt större intresse (CHP =
Combined Heat and Power). Speciellt stort är intresset bland de mindre värmeanläggningarna
på landsbygden som idag producerar närvärme, de vill också utveckla sin verksamhet för att i
framtiden också kunna producera el.
Energikooperativ
Med närvärme menas att man levererar värme i rören till ett begränsat antal fastigheter inom
närregionen. Ofta är det fråga om uppvärmning av skolor, vårdcentraler, ålderdomshem,
företagsfastigheter, radhus, mm.
Speciellt på den finska sidan har man bildat s.k. energikooperativ (energiandelslag) som sköter
eller äger anläggningen och ”säljer värme i rör”. Medlemmarna är ofta skogsägare som på så
sätt kan sälja sina bioenergiråvaror i form av träflis.
Andra bränslealternativ kan förekomma som t.ex. halm, rörflen, salix, bark och spån från
mindre såg, mm.
En översiktsbild över de vanligaste alternativen för CHP vid direkt förbränning.
63
Tre alternativ
När man genom direkt förbränning av biomassa också vill producera elström finns tre
alternativa tekniker för mindre anläggningar, 200 kWe – 2,0 MWe. För riktigt små anläggningar
finns bara Stirling som alternativ 10 - 200 kWe. (MWe = Megawatt el)
CHP anläggningar
Av tradition har el och värme producerats i stora anläggningar i ångturbiner som driver
generatorer (10-500 MWe).
Idag finns också mindre ångturbiner på marknaden från 100 kWe. Men en mindre ångturbin
kommer ofta in först som ett alternativ i CHP storlekar från 1MWe.
En av de nyare metoderna för elproduktion i CHP anläggningar är via en s.k. ORC-modul.
(ORC = Organic Rankine Cycle).
Biomassa för direkt förbränning kan vara i form av pulver, flis eller pellet.
Stora CHP enheter har av tradition använt den så kallade Ångcykeln, med en eller flera ångturbiner som driver
generatorer för elproduktion.
64
De vanligaste alternativen för elproduktion vid direkt förbränning kan vara;
o ORC, storlekar mellan 200 kWe - 2 MWe
o Ångturbin 1-100 MWe, nyutvecklade små ångturbiner från 100 kWe
o Stirling motor, under 100 kWe
o dessutom finns också nyutvecklade ångmotorer och hetluftsturbiner
En förenklad principbild över en CHP anläggning med direkt förbränning av biomassa.
ORC-moduler är mycket intressanta
Ett av de mest intressanta alternativen för mindre CHP anläggningar med direkt förbränning av
biomassan är ORC. Speciellt i Mellaneuropa har det skett en våldsam utveckling under de
senaste åren. Idag finns bl.a. över 70 CHP enheter med ORC-moduler som italienska Turboden
levererat.
65
En översiktlig bild över principen för en CHP anläggning som är försedd med en ORC-modul för produktion av el
och värme.
Bilder fån en CHP anläggning i Mainkofen, Deggendorf i Tyskland. Den använder fuktig träflis som bränsle.
Värmepannan är på 4,25 MW, ORC-enheten kommer från Turboden och har en nominell effekt på 540 kWe.
Anläggningen togs i bruk år 2004.
66
ORC–modul klar för leverans från tyska Maxxtec AG. De tillverkar ORC-moduler på upp till 2,0 MWe. Bild,
Maxxtec AG
Förutom i CHP anläggningar med förbränning av biomassa används också ORC enheter
elproduktion inom industri med spillvärme. Också platser där man har tillgång till Geovärme
använder ORC moduler i sina anläggningar för el produktion.
Stirling
Med större efterfråga och stort intresse för småskalig elproduktion har fått olika tillverkare av
Stirling enheter att vidareutveckla tekniken.
T.v., En 35 kWe Stirling motor med värmepanelen på cylindrarnas topp vänd uppåt. T.h., En CHP enhet med
Stirling motor (grön) monterad till värmepannan. Bilder, Stirilng.dk
67
MCHP med Stirling
Att producera värme och el i en villapanna är möjligt genom en integrerad Stirling motor. En
mycket liten CHP enhet kallas för MCHP, (Micro Combined Heat and Power). Med
värmepannan I gång är man självförsörjande vid t.ex. strömavbrott.
En mikro kraftvärmeenhet, en pelleteldad värmepanna med en Stirling motorn infälld ovanpå enheten. MCHP-
enheten ger 15 kWth och 1 kWe. Bild: SPM -Stirling Power Module
Förgasning och Bio-syngas för direkt förbränning i CHP enhet
För att minska på problemen med stoftutsläpp när biomassa förbränns i en mindre
värmeanläggning kan man välja att först förgasa biomassan och därefter bränna Bio-Syngasen i
värmepannan. Från en sådan anläggning blir det inga stoftutsläpp med rökgaserna.
Utvecklingen går snabbt framåt med utvecklingen av förgasare som också klarar av fuktig
biomassa.
En mindre CHP enhet
I en mindre CHP anläggning med en större värmepanna på 500 kW – 5 MW, kan kombineras
med alternativt en ORC-enhet eller en mindre ångturbin. En värmepanna på 100-1000 kW
passar för en större Stirling-enhet för produktion av värme och 9-75 kWe.
En MCHP enhet med en värmepanna mellan 15-100 kW kan ha en integrerad Stirling enhet
som producerar mellan 1-9 kWe.
68
Principbild för en integrerad förgasning och förbränning i CHP enheter, där råvaran är träflis som förtorkats till
lämplig fukthalt som passar förgasningsreaktorn.
En principbild över en integrerad CHP enhet med förgasning och ORC-teknik.
69
Förgasning med en integrerad ORC enhet
Ett intressant alternativ är att genom förgasning av biomassan helt kunna undvika stoftutsläpp
med rökgaserna. Speciellt i närheten av bostadsområden kan en integrerad förgasnings- och
ORC enhet vara ett av de alternativ man bör beakta för framtida el- och närvärmeproduktion.
Men för en sådan enhet ska värmepannan helst vara över 2 MW.
Minskade stoftutsläpp
För många små värmeanläggningar idag kommer en framtida skärpning av stoftutsläppen att
betyda stora extra kostnader i rökgasrening. Detta kommer också att vara en av orsakerna
varför förgasning av biomassan kommer att bli ett intressant alternativ i mindre lokala CHP-
enheter.
Flera alternativ finns för integrerad CHP enhet med förgasning och förbränning av Bio-Syngasen.
70
10. Förädling genom värme - Pyrolys
Att genom Pyrolys behandla biomassa, betyder upphettning, utan eller med begränsad
syretillgång. Pyrolys eller termokemisk omvandling, kallas också för torrdestillation och
omvandling med värme. Förbränningsprocessen sker utan en öppen låga.
Olika målsättning
Målsättningen med Pyrolysprocessen och slutprodukten kan vara olika. Processen styrs främst
genom utformningen och typ av reaktor, temperaturen, uppehållstiden för biomassan, typ av
biomassa, tillsatser, mm.
Målsättningen för en Termokemisk omvandling eller Pyrolys kan vara fasta, flytande eller gasformiga
slutprodukter
Tre huvudgrupper
Inriktningen eller målsättning med pyrolys kan man också indela i t.ex. tre grupper;
o Karbonisering eller förkolning för att få träkol
o Förvätskning för att få fram Pyrolysolja
o Förgasning för att få produktgas för Bio-Syngas
71
Tre olika vägar, Pyrolys med inriktning mot karbonisering, förgasning eller förvätskning .
Temperaturer
En grov översikt över olika temperaturområden som man i huvudsak håller sig inom för att få
fram olika produkter.
o Karbonisering, normal framställning av träkol, sker ofta med temperaturer mellan 300-
500 ˚C .
o Förvätskning till Pyrolysolja, temperaturer som används ligger ofta mellan 400-650 ˚C.
o Vid förgasning för framställning av produktgas för Bio-Syngas, (eller Bio-SNG), då är
det normala temperaturområdet 700-1200 ˚C.
Det förekommer många olika typer av snabba pyrolysprocesser, med olika temperaturer och
uppehållstider för biomassan.
Integrerade processer
Vid en integrerad produktion av träkol, pyrolysolja och trägas användes ett högre temperatur-
område än vid normal träkolsframställning, 400-600˚C.
72
Karbonisering
Karbonisering eller omvandling av trädbiomassa genom upphettning och förkolning till träkol.
Förkolningen sker med en begränsad syretillgång. Träkol har tidigare under långa tider använts
för smide och olika industriella ändamål. I Norden används idag träkol, från lövträd, främst för
utegrillar. I viss mån används också fortfarande träkol som smideskol.
Träkol är fortfarande ett viktigt inslag som bränsle för hushållen i många länder, främst i
Sydamerika och Asien.
En schematisk översikt mot vilket mål man kan sträva för Pyrolysoljan. Den kan förädlas till värme, el, bränsle
eller kemiska produkter.
Träkol
Tidigare användes en kolmila för träkolsframställning också hos oss, det kallades för att
kolning. Idag är det främst träkol i form av grillkol eller smideskol som används. Kolframställ-
ningen idag sker i speciella pyrolysugnar.
Tidigare fick man också i samband med tjärbränning bra smideskol. I många av utvecklings-
länderna använder man träkol som bränsle för den dagliga matlagningen. Kolframställningen
73
där är dock också ofta ett lokalt miljöproblem som man idag försöker minimera genom
utbildning. Ökade kunskaper behövs både vid kolningen och för att minimera jorderosion från
kalhyggen som uppstår när träden huggs ner för kolframställningen
Kolmila på gammalt vis. Bild, Kolarföreningen Grillkol framställs av lövträ, främst björk och asp.
Exempel på träkolsframställning idag i Polen. Bild, Wikipedia. T.h. Pyrolysoljan är en mörkbrun flytand vätska
med en rökaktig lukt. Bild, First Resources Corp.
74
Pyrolysolja
Pyrolys för att ta fram pyrolysolja i större skala, är idag främst intressant som råvara för
utveckling av fordonsbränsle samt för den kemiska industrin. För direkt förbränning kan
pyrolysolja användas som sådan i stora värme- och CHP anläggningar, som ersättning för fossil
tung eller lätt brännolja.
En förädling av pyrolysoljan måste till, för en annan användning än för direkt förbränning.
Pyrolysoljan är instabil för lagring och kan ha ett mycket varierande innehåll, surhet, syre-
innehåll och vara termisk ostabil.
Rengörning från fasta partiklar sker ofta genom en eller flera cykloner och filtrering.
Pyrolysoljan kan på olika sätt förädlas till bränsle, den kan också omförestras för att få
Biodiesel.
Förgasning för Bio-Syngas
Vi förgasning av biomassa sker en fullständig termisk sönderdelning av biomassan till en
brännbar och lättflyktig gas samt aska. Det förekommer ett flertal olika typer av förgas-
ningsreaktorer och förgasare för biomassa.
Principen för en Medströmsförgasare
75
Att förbränna Bio-Syngasen för att producera värme är den enklaste metoden, med de lägsta
kraven på rening av produktgasen. I mindre CHP anläggningar kan Bio-Syngasen producera el
via en gasmotor eller gasturbin, men då ska gasen vara fri från tjära.
Många möjligheter genom förgasning
Översiktlig bild för olika möjligheter användning och förädling av Bio-Syngasen.
Förgasning för kemiska råvaror
Ett stort antal olika kemiska råvaror kan tas fram från den renade produktgasen eller Bio-
Syngasen.
Vid sidan av råvaror för fordonsbränsle, är bland de mest intressanta andra möjligheterna
kemiska råvaror för plastindustrin, där just nu förväntningarna är stora. Från Bio-Syngasen kan
bl.a. framställas olika olefiner (ethylene, propylene och butadiene), aromater (benzene, toluene,
och xylenes) samt metanol, mm.
Genom en fortsatt forskning och utveckling kan i framtiden biomassan från de finska skogarna
komma att utgöra en stor del av den kemiska industrins närproducerade råvaror som ersättare
76
till flera av dagens fossila och importerade råvaror.
Förädling av Bio-Syngas till Biobränsle
Det finns ett stort intresse för att, med biomassa som råvarukälla, ta fram olika typer av
framtida syntetiska bränslen. Det stora problemet idag är fortfarande, att kunna producera en
Bio-Syngas som är garanterat helt fri från tjära och andra inte önskade ämnen.
En intensiv forskning och utvecklingen pågår för att få fram effektivare och billigare tekniker
och processer än vad vi har idag för att få på så sätt ta fram råvaran för nästa generation av
biobränslen som kan ersätta fossilt fordonsbränsle helt eller som inblandningar. Det finns
intresse för att ta fram både flytande och gasformiga Biobränslen.
Ett exempel på en översiktlig uppställning för olika vägar och möjligheter förädling av Bio-Syngasen till olika
typer av framtida fordonsbränslen. Det bör noteras att lera andra alternativ till förädling av fordonsbränsle finns.
En kort förklaring till förkortningarna;
GTL= Gas to liquid (från gas till flytande)
DME =Di-Methyle-Ether (ett dieselbränsle)
BTL= Biomass to liquid (från biomassa till flytande)
FT=Fischer-Tropisch
77
11. Förgasning av biomassa till bränsle
Genom förgasning av biomassa öppnas många intressanta möjligheter för vidareförädling av
trägasen. Efter en första kylning och rening av trägasen eller rågasen, får man en s.k.
produktgas. Efter en bättre filtrering och rening som avlägsnar partiklar och tjära har man en så
kallad Bio-Syngas.
Gasformiga eller flytande bränslen
Vid förgasning av biomassa kan man ha olika målsättningar med användningen av
produktgasen eller Bio-Syngasen. Det enklaste steget är att använda produktgasen för en direkt
förbränning i en värmepanna.
En översikt på förgasningsprocessen och vidare förädling mot fordonsbränsle.
För vidareförädling till gasformiga eller flytande bränsleråvaror kan följande exempel på en
grov indelning användas. Indelningen utgår från mot vilket mål förädlingen avser,
o Gasformigt bränsle,
- för direkt förbränning av produktgasen – Bio-Syngasen (värme alt. värme + el)
- som bränsle för gasmotor eller mikroturbin (CHP, värme + el)
- för förädling till Bio-SNG, syntetisk naturgas
78
o Flytande bränsle,
- förädling genom FT syntes för bensin eller dieselråvaror
- genom en Metanol syntes förädling för dieselråvaror eller bensin- tillsatser
- i en Blandad Alkoholsyntes ta fram Etanol eller Butanol
o Speciella bränsleprodukter,
- t.ex. separering av väte (H) från Bio-Syngasen (till vätgas H2)
BTL (Biomass to Liquid)
Förgasningsprocessen är ett av de effektivaste sätten att bryta ned träaktig biomassa till trägas,
som är en gasformig råvara som via rening blir produktgas eller Bio-Syngas. I BTL processen
kan man från en Bio-Syngas råvara förädla vidare till flytande råvaror genom olika katalytiska
vägar eller genom en fermenteringsprocess. I dag dominerar forskningen av olika försök till
förädling via olika katalytiska synteser.
GTL (Gas to Liquid)
Vidareförädling av Bio-Syngas till råvaror för fordonsbränsle kan ske via olika typer av
katalytiska vägar. Syntes processen kräver rätt typ av katalysatorer och bärare. Den katalytiska
processen sker med tryck och värme. Processerna för de olika synteserna bildar också värme,
därför krävs det kunskaper och en fungerande säkerhet för styrningen av processen.
Olika katalytiska vägar
Man brukar indela de katalytiska processerna i tre alternativa vägar eller typer av syntes,
o FT syntes (Fischer-Tropsch)
o Metanol syntes
o Blandad Alkohol syntes
Katalysatorer som används i de olika synteserna är nyckeln till hur effektivt processen fungerar
för omvandlingen av Bio-Syngasen till flytande bränsleråvaror.
En katalysator kan vara uppbyggd av flera aktiva delar som fästs till en bärare. Katalysatorn
kan ha en eller flera aktiva delar, de kan t.ex. var Fe (järn,) Co (kobolt), Ru (rutenium), Cu
(koppar), mm.
Hur katalysatorn är preparerad, och vilka aktiva delar som ingår är avgörande för dess funktion.
79
Som tumregel gäller det att få en maximal stor yta på de aktiva delarna och i rätt förhållande till
varandra. Katalysatorns aktiva utformning är helt beroende på vilket resultat man önskar.
Dessutom krävs att temperatur och gastryck måste kunna hållas inom bestämda gränser, för att
kunna få en viss typ av slutprodukt.
En schematisk översikt över tre typer av katalytiska vägar i vidare förädling av Bio-Syngasen mot fordonsbränsle.
Fermentering av Bio-Syngas till biobränsleråvaror
Ett helt nytt alternativ som utvecklats under de senaste åren är att produktgasen eller Bio-
Syngasen förädlas av mikroorganismer i en fermenteringsprocess.
Helt beroende på vilken eller vilka typer av mikroorganismer som används i processen kan man
få fram Etanol- eller Butanolråvaror.
80
Fermentering av Bio-Syngasen kan vara ett framtida alternativ för ett nytt biobränsle.
Fermentering kräver effektiva mikroorganismer
Översikt, en övergripande och förenklad bild för tre katalytiska vägar samt alternativet att genom fermentering
förädla Bio-Syngasen till biobränsleprodukter.
81
För att lyckas med fermentering av Bio-Syngas till Etanol eller Butanol ställs stora krav på att
förädlingen av mikroorganismerna lyckas bra. I fermenteringsprocessen uppstår giftiga
produkter som effektivt måste kunna avlägsnas. Uppodlingen av bakterierna måste kunna ske
av rätt typ och i rätt omfattning, för att kontinuerligt kunna tillföra nya mikroorganismer till
fermenteringsprocessen.
Lokala förädlare
I framtiden finns alla förutsättningar för att också lokalt utlokaliserade mindre anläggningar gör
den första vidareförädlingen av Bio-Syngasen från förgasning av biomassa till koncentrat för
bränsleråvaror.
De flytande råvarorna eller bränslekoncentraten kan därefter transporteras till en koncentra-
tionsanläggning och raffinaderi där råvarorna vidareförädlas och det slutliga bränslet
produceras.
82
12. Fermentering av Bio-Syngas
Fermentering av Bio-Syngas är en mikrobiell process. Det finns ett flertal mikroorganismer
som kan producera ”bränsle och kemikalier” genom att utnyttja Bio-Syngasen. Under lämpliga
förhållanden producerar mikroorganismerna den typ av alkohol som de är ”specialister” på, det
kan t.ex. vara Etanol eller Butanol.
Förgasning av biomassa
Innan fermenteringen tas Bio-Syngasen fram genom förgasning. Vid förgasning av biomassa
används ofta temperaturer mellan 700-1200 ˚C i reaktorn. Omvandling med värme är en
Termokemisk process då fast biomassa bryts ner i kemiska beståndsdelar till en trägas, som ofta
kallas rågas eller produktgas när den lämnar reaktorn. Efter kylning och rening får man sen så
kallade Bio-Syngas.
En översikt för biomassans väg vid förädling via förgasning, rening och fermentering, samt fortsatt väg via
alkoholåtervinning, raffinaderi till bränsle eller bränsle cocktail och ut till bränslepumpen.
Bland de största problemen man brottas med, världen över, är att minimera tjäran i trägasen. Att
kunna avlägsna eller kracka tjäran direkt vid efter strax efter förgasningen. I Finland har ett par
83
typer av lovande förgasningsreaktorer utvecklats som producerar en, ren eller nästan helt tjärfri
Bio-Syngas.
Inom HighBio projektet (2008-11) följs de två reaktorernas tekniska lösningar upp och
analyseras som ett lämpligt alternativ för utlokaliserad förädling av biomassa.
Bio-Syngas från träbiomassa
Syntetisk gas genom förgasning
Bio-Syngas från förgasning av trädbiomassa är en blandning av väte H2, kolmonoxid CO och
koldioxid CO2, dessutom förekommer i varierande mängd, ammoniak NH3, svavelväte H2S,
vatten H2O, tjära, damm, mm. Mycket beroende på råvaran för förgasningsprocessen och
gasreningen, så kan varierande mängder av andra ämnen förekomma i gasen som lämnar
anläggningen.
Dessutom produceras aska eller kol samt kyl- och tvättvatten som kan innehålla tjära, damm,
mm.
Utrustning för fermentering av Bio-Syngas från träbiomassa
Laboratorieutrustning
Under de senaste åren har några universitet analyserat och upptäckt fördelarna med att
fermentera Bio-Syngasen, och på så sätt få fram alkoholer som direkt kan användas som
fordonsbränsle, eller som inblandning i bränsle.
Forskningsutrustning för laboratoriemiljö för fermentering av Bio-Syngas i labbet på Iowa State University.
Bild, Iowa State University, USA.
84
Fermenteringen har främst varit med sikte att effektivt nyttja Bio-Syngasen, och med lämpliga
mikroorganismer kunna producera etanol eller butanol för fordonsbränsle.
Ett par universitet kan nämnas som satsat på forskning inom fermentering av Bio-Syngas, de är
Iowa State University och University of Oklahoma i USA.
Exempel på träbiomassans väg till Bio-Syngas, - från skogen, hantering, sönderdelning, vidare till förgasnings-
reaktorn och därefter till kylning och rening.
Pilotutrustning i Karleby
Till Campus kemilaboratorium i Karleby hör Chemplant anläggningen. Det är en
pilotanläggning eller en kemisk miniatyrfabrik. I Chemplant anläggningen kan utföras bl.a.
Fermentering och destillation.
Inom en nära framtid kommer också fermentering av Bio-Syngas att genomföras i pilotskala,
men först måste en del praktiska problem lösas i en mindre fermenteringsutrustning.
En av de stora utmaningarna är att utveckla tillräckligt effektiva mikroorganismer som
”överlever” tillräckligt länge i fermenteringsmiljön. Miljön för mikroorganismerna måste också
85
kunna anpassas på rätt sätt, för att dessa så effektivt som möjligt ska producera lämpliga
alkoholer för fordonsbränsle.
Chemplant pilotanläggning på Campus i Karleby används i samarbete mellan, Mellersta Österbottens
Yrkeshögskola, Centria och Karleby universitetscenter Chydenius.
Utveckling av mikroorganismer
För att uppnå ett bra alkoholutbyte och en effektiv fermentering ställs stora krav på de
mikroorganismer som används vid fermenteringen av Bio-Syngasen. En av de mest krävande
forskningsinsatserna är utveckling, anpassning och förökning av t.ex. Lämpliga bakterier.
Normalt används ”snälla” bakterier i dessa fermenteringsprocesser men det krävs ändå alltid
lämpliga och skyddade utrymmen för utveckling och uppodling av mikroorganismer.
Utlokaliserad förädling är mycket viktigt i framtiden!
Med en lämplig teknik- och metodutveckling finns goda förutsättningar för att vi i framtiden
kan få utlokaliserade anläggningar för förädling av biomassa till råvaror för biobränsle. Hur
långt den lokala förädlingen kan drivas återstår att se. Det första steget, att genom förgasning
producera Bio-Syngas, kan säkert fungera nära skogsråvaran. Hur däremot utvecklingen av en
86
lämplig vidareförädling av Bio-Syngasen tekniskt och ekonomiskt bäst kan ske i regionala
fermenteringsanläggningar återstår att utreda.
Utvecklingsmöjligheterna finns för att vi i framtiden kan få bränsleråvaror för fordonsbränsle
från både de finska och svenska skogarna.
Principen för flödet av rågasen/produktgasen via gasrening till bioreaktorn och vidare till alkoholåtervinning och
koncentration, med en ren Etanol- eller Butanolalkohol som resultat.
87
13. Exempel på Logistik för biomassan
För att förgasningen ska har biomassa tillgänglig krävs att logistiken eller hanteringskedjan
fungerar. Logistiken är beroende på vilken typ och kvalité av råvara som man ska använda.
Tumregeln som ofta används är att desto homogenare och renare råvaran desto enklare blir
reningsprocessen efter förgasningen.
Utgångsläget är ofta tillgängligheten på råvaran och vad produktgasen eller Bio-SNG (Bio-
Syngas) ska användas till. Ska den producerade gasen direkt förbrännas i en lokal CHP-enhet
(kraftvärmeverk) ställs rätt låga krav på produktgasens renhet. För annan användning ökar
kraven.
Skörd, hantering och förbehandling eller processning av biomassa från skogen kan ske på
många olika sätt, helt beroende på vem som är säljare och köpare. Den största skillnaden i
hanteringskedjan ser man ofta om det är fråga om en stor kund, ett kraftvärmeverk, eller en
lokal kund som ett energi kooperativ (andelslag).
En förenklad översiktsbild över vilka vägar biomassan kan ta från, Energiskog, gallringar eller slutavverkningar.
Valen är många och användningsmöjligheterna och konkurrensen om biomassan ökar.
För en småskalig förgasning på landsbygden, är det i första hand fråga om att kunna kombinera
förgasningsanläggningen med den lokala CHP-enheten. Detta för att nyttja förgasningen i att
producera både värme och el. Beroende på typ av förgasningsanläggning, kan det behövas mera
eller mindre förtorkning av biomassan förrän den kan finfördelas och användas för förgasning.
88
Biomassa från gallringar
Utrustning för skörd och hantering av biomassa från gallringar använder ofta något mindre
maskiner och utrustning än för slutavverkningar där virket är grövre och en stor andel stockträd
finns med. Här ska tas med endast ett par exempel på maskiner och utrustning.
Skörd
En mindre skördare som utrustats med ett MTH aggregat för skörd av gagnvirke och biomassa i en gallring. Ett
mindre skördaraggregat till höger är försett med bandmatning och knivar för kvistning, aggregatet har teknik för
MTH skörd (MTH=Multi-Tree Handling, eller flerträdsskörd) Med aggregatet till höger kan man kvista i bunt.
En jordbrukstraktor utrustad med skördare som har ett stegmatat skördaraggregat för gagnvirke. T.h. Ett enklare
MTH aggregat för energivirke i en gallring, som saknar drivrullar och knivar för kvistning.
89
Skotning
Uttransport av gagnvirke och biomassaråvaror från gallringar sker ofta med en mindre
skogstraktor eller skotare.
T.v. Lastning av energivirke på skotare. T.h. En mindre timmergrip med klippfunktion kan också klippa av eller
fälla mindre stammar vid röjning.
Drivning
För ett kombinerat arbete vid skörd och uttransport av gagnvirke och/eller biomassa kan en
mindre drivare användas. De enklast byggda är ofta en skotare som utrustats med lämplig kran
och skördaraggregat för att klara av uppgiften. Ska samtidigt en mindre mängd gagnvirke tas ut
kan skördaraggregatet vara av en enklare modell som försett med kvistningsknivar. Kvistningen
kan då göras genom att greppa stammen och föra aggregatet upp efter stammen så högt man
vill kvista för gagnvirke. Resten kan tas som biomassa med kvistarna kvar.
En mindre drivare som skördar energivirke i en gallring. T.h., Ett mindre MTH aggregat för skörd av biomassa i
en gallringsskog, detta saknar kvistningsknivar.
90
Biomassa från slutavverkning
Maskiner för skörd och hantering av gagnvirke och biomassa från slutavverkningar kan ofta
vara ”fullvuxna” maskiner. Speciellt om skogen har en stor andel stockträd behövs en rejäl
utrustning. Här följer ett par exempel på maskiner och utrustning.
Skörd
En större skördare som utrustats med ett MTH aggregat för skörd av gagnvirke och biomassa i en gallring. MTH
aggregatet till höger används för att plocka flera energiträd i samma grepp. Eftersom aggregatet har
kvistningsknivar kan det också buntkvista de greppade träden när man vill ha ett energivirke ”utan gröna delar”
för t.ex. tillverkning av träpellets.
En stor skördare kan ha ett skördaraggregat som passar för timmer men är försett med drivrullar som också
passar att samla flera stammar av energived i samma grepp för buntkvistning. T.h. närbild av ett sådant MTH
aggregat för både timmer, massaved och skörd av och biomassa.
91
Skotning
Kapaciteten på skotning i slutavverkningar kan vara hög för att det finns gott om utrymme för
större maskiner. Utkörning av gagnvirke och GROT ofta med samma typ skotare men i skilda
omgångar beroende på om man vill förtorka kvistar och toppar på hygget eller i stack vid
skogsbilväg.
T.v. Lastning av gagnvirke på skotare. T.h., GROT lastas på skotare för utkörning till skogsbilväg för flisning och
vidare transport.
Drivning
För ett kombinerat arbete vid skörd och uttransport av gagnvirke och/eller biomassa kan också
en drivare användas. Drivaren kan ha ett kombinerat lastutrymme som samtidigt kan ta gagn-
och energivirke.
En stor drivare som skördar timmer som sorteras och läggs i lastutrymmet på maskinen för uttransport.
92
Buntning av biomassa
Stora kraftvärmeverk kan ha buntning av GROT som ett alternativ i sin hantering av
energiråvara från avverkningar. GROT i risbuntar kan vara ett framtida alternativ också för
anläggningar med förgasning av biomassa.
Buntning av CRL eller risstockar, t.h. Hög med risstockar som torkar intill en skogsbilväg.
(CRL=Composite Residue Logs)
Biomassa från energiskog
Lämpliga maskiner för skörd och hantering av biomassaråvaror från energiskog kan ofta vara
av samma typ som används för skörd i gallringar. Det kan vara skäl att avväga användningen
till vad man vill använda de grövre stammarna i energiskog, kanske dessa passar bättre att
användas till gagnvirke än som energivirke.
Skörd av glasbjörk
En skördare med ett MTH aggregat för skörd av gagnvirke och biomassa i en energiskog med odlad glasbjörk.
Glasbjörk kan vara ett bra alternativ i energiskog med kort rotation.
93
Skörd av salix
Salix av snabbväxande arter odlas på åkermark, Salix är en form av vide. Metoder för
plantering, odling och skörd har bl.a. Utvecklats i Sverige, Danmark och Holland där odlingen
är rätt omfattande jämfört med de blygsamma försök som gjorts i Finland. Det gör också att
den mesta och bästa kunskapen kan hämtas från dessa länder. Salix är också ett alternativ till
råvara för förgasning av biomassa.
Salix eller vide odlas mera i Sverige, Danmark och Holland. Där används också speciella skördemaskiner för en
rationell skörd. Bild, Claas, Tyskland.
Skörd för en rå eller färsk flis
Kvalitén på biomassa råvaran försämras snabbt om svampar, bakterier och insekter ges
möjlighet att snabbt föröka sig under lagringen. Denna risk finns alltid med rå eller fuktig flis
som får ta värme.
94
Flisning av GROT
Större värme- och kraftvärmeverk (CHP-enhet) använder två metoder för flisning av GROT.
Dels grön eller färsk råvara, men helst en brun eller lufttorkad råvara.
Flisning av grön GROT på en slutavverkning med en större flisutrustning monterad på en skotare.
Undvik att råvaran bryts ner under lagringen
Kvalitén på biomassa råvaran försämras snabbt om svampar, bakterier och insekter ges
möjlighet att snabbt föröka sig under lagringen. Man kan minska risken för nedbrytning genom
en förtorkning som ordnas på rätt sätt.
95
Flisning i skogen
Normalt sker sönderdelningen eller flisningen vid skogsbilväg. Men det finns utrusning som
också passar för flisning av biomassan i skogen med en lastbärande enhet. Utrusningen
förutsätter att energiråvaran är lätt tillgänglig och av ren kvalité utan jord och steninblandning.
Mobil flisenhet integrerad i en skogstraktor. Bild, Silvaro Ab.
Naturlig torkning
En naturlig lufttorkning är det förmånligaste alternativet för att bli av med den högsta
fuktigheten i råvaran. Genom täckning innan höstregnen startar kan man få ett torrare material
och nå minst 5 % enheter lägre fuktighet i energiråvaran, jämfört med en hög utan täckning.
En väl utför täckning av energiråvaran ger en torrare slutprodukt. Beroende på förutsättningarna kan fukthalten i
råvaran fås ner till under 30 % vh (vattenhalt).
96
Sönderdelning
Sönderdelningen sker ofta med en flishugg eller en kross. När det är fråga om lägre kvalité på
råvaran och där det finns risk för att den har förorenats av jord används en kross. För
hyggesrester i buntar kan en kross många gånger vara funktionsdugligare, än jämfört med en
stenkänslig flishugg.
En större flishugg har utrustning för att snabbt utföra flisningen, den garanterar också en jämn och bra kvalité på
den färdiga flisen.
97
14. Utrustning för sönderdelning av biomassa
För att använda biomassan från skogen i mindre värmeanläggningar eller mindre CHP enheter
ska materialet vara sönderdelat. Ofta används träbränslet i form av flis.
Torr eller våt flis
Våt flis (30-50% vh) med en hög vattenhalt har varit mest vanlig i de mindre finska
värmeanläggningarna. För uppvärmning med träflis i anslutning till bostadshus eller jordbruk
har man lärt sig, att man högst betydligt kan minska hälsoriskerna genom att använda torkad
flis. Tumregeln är att använd inte fuktig flis i värmeanläggningar som placerats närmare än 50
m från bostadshuset. Mögelsporer bildas snabbt från högar med fuktig flis.
För att använda flis träflis i anslutning till bostadshuset kan man använda tumregeln, högst 20
% fukthalt i flisen. Det betyder att någon form av eftertorkning behöver ordnas.
För flis för en förgasningsreaktor har det normalt varit att flisen eftertorkas till vattenhalter
under 25 %. Under utveckling är förgasningsreaktorer som klarar av fukthalter på upp till 45 -
50 %.
Översikt
I bilden under kan ses en grov översikt över några alternativa vägar för biomassa från skogen
98
via sönderdelning och förädling tills den är i form av värme eller el och värme, alternativt som
biobränsle för kemiska råvaror.
Mindre eller större entreprenörer
Utvecklingen på landsbygden har visat att olika maskintjänster allt oftare överlämnas att utförs
av entreprenörer. Detta gäller också i en allt större utsträckning mekaniska skogsarbeten. Skörd
och transport av gagn och energivirke, GROT-buntning, flishuggning, mm görs av mindre eller
större entreprenörer. De mindre entreprenörerna är ofta lokala enmansföretagare.
Självverksamma skogsägare kan vid sidan om sina egna arbeten vara den som utför mindre
entreprenörsarbeten åt grannar och andra bybor.
Här ska endast ges några exempel på maskinutrustning som kan tänkas ingå i mindre eller
större maskinkedjor.
Exempel på skillnaden mellan mindre och större entreprenörer. Stora entreprenörer har ofta flisutrustning med
kapaciteter på över 150 m3/h. Stora mobila krossar används främst i anslutning till stora kraftvärmeverk för t.ex.
Krossning av stubbar eller rivningsvirke.
En bra kvalité i energiråvaran gör det också enklare att få en bra kvalité i slutprodukten. För
energived gäller tumregeln, att effektivt nyttja den naturliga lufttorkningen och undvika att
99
råvaran bryts ned av bakterier och svampar. Genom att täcka råvaruhögen på rätt sätt innan
höstregnen startar kan man räkna med minst 5 % enheter torrare material.
Flishuggar
Flishuggar förekommer i många olika utföranden, både när det gäller storlek och tekniskt
utförande. De kan vara försedda med knivhjul eller knivtrumma. Större flishuggar har kan vara
monterade på en egen vagn eller på en lastbil och vara försedd med en egen motor. Flishuggen
kan också vara monterad eller integrerad i en skogsmaskin. För självverksamma skogsägare
kan en mindre flishugg vara dimensionerad för det egna behovet och ev. för ett grannsamarbete.
Dessa är ofta av modell enkel knivhjulshugg som matas för hand eller med en mindre
skogskran.
Liten traktordriven knivhjulshugg för en självverksam skogsägare matas för hand.
Flishuggar för mindre entreprenörer
När efterfrågan på skogsflis ökat har också flera entreprenörer kommit på marknaden som
erbjuder flisning med större eller mindre typer av utrusning. Många mindre entreprenörer
skaffar ofta en begagnad flishugg av ett känt märke. En traktordriver flishugg är mest vanlig
bland de mindre entreprenörerna. De som har längre flisningsavtal med en värmeanläggning
har kanske anskaffat en medelstor flishugg, försedd med egen motor, och en kapacitet upp till
150 m3 flis per timme.
100
Ett par exempel på flishuggar för mindre entreprenörer, t.v. Kesla Foresteri med egen motor på 200 kW.
T.h. En begagnad Bruks trumhack med traktordrift.
Flishuggar för stora entreprenörer
Stora entreprenörer som erbjuder flisning med olika typer av utrustning. Med mobila flishuggar
monterade på t.ex. en lastbil sker flisningen från skogsbilväg.
Stora mobila flishuggar som monterats på skogstraktor klarar också av att röra sig på hyggen
och i vissa typer av gallringar.
T.v. En stor mobil Bruks flishugg som är monterad på en skotare. Kapacitet ca 200 m3 flis/h. Den har en egen
motor på 450 hk. När den högtippande flisbehållaren är full körs lasten ut till en skogsbilväg och flisen tippas
över till en lastbil. T.h. En stor mobil LHM-flishugg som har monterats på lastbil. Kapacitet ca 200 m3 flis/h. Den
har en egen motor på 600 hk + lastbilens motor på 400 hk som kan nyttjas vid flishuggningen.
101
Grönt eller Brunt GROT
GROT (Grenar och toppar) hanteras bl.a. enligt två metoder,
• utan förtorkning = Grönt GROT
• med förtorkning = Brunt GROT
Allt fler av de stora förbrukarna av biomassa från skogen i form av GROT, väljer att låta
råvaran torka på hygget eller invid en skogsbilväg.
Grenar och toppar (GROT) som lagt i hög eller välta invid en skogsbilväg för förtorkning blir Brunt GROT.
Logistiken viktig för hög kapacitet
För stora entreprenörer som flisar direkt till lastbil ställs stora krav på att logistiken för
transporterna fungerar. Stora flishuggar med kapacitet på 150-200 m3 per timme kräver en
smidig försörjning av energived eller GROT, jämsides som långtradare för transport av flis ska
finnas på plats i rätt tid. Det finns väldigt många olika tekniska lösningar för storskapig
flishantering. Här finns endast ett fåtal exempel.
Utkörning av GROT med en skotare från hygget till skogsbilväg. Buntning av GROT till risstockar (CRL) med en
skotare som utrustats med buntarenhet.
102
Lufttorkat GROT och risstockar som väntar på flisning på plats eller för transport till terminal för flisning eller
sönderdelning i en kross.
En långtradare utrustad med en egen flishugg, underlättar samordningen av flisning och transport av flisad
GROT. Flishuggens vikt gör att nyttolasten för flistransport minskar.
Krossar
Krossning av biomassa förekommer främst i anslutning till större kraftvärmeenheter.
Motsvarande utrustning används också för sönderdelning av byggnadsavfall för förbränning.
103
Stor krossutrustning för stubbkrossning i anslutning till Alholmens krafts stora CHP anläggning i Jakobstad.
Värmeenergin i stubbar kan vara högst betydande. Efter stubbryckningen läggs stubbarna i stack och får torka
upp till ett år. På så sätt kan också de en del jord och sten ramla av.
104
Direkt flisning
Under åren har det kommit många nya typer av hanteringsmetoder för flishuggning ute i fält.
Att kunna kombinera en utrustning som skördar och flisar samtidigt har visat sig rätt
problematiskt. Dels blir maskinen mycket massiv som ska röra sig i skogen, samtidigt som hela
hanteringskedjan blir sårbar om logistiken inte fungerar bra.
Flisning från hög invid en skogsbilväg ger flisutrustningen möjlighet till att den kan nyttjas
med en hög flisningskapacitet.
Silvaro är en stor mobil flishugg som integrerats i en skogsmaskin som helst upparbetar en utkörd skogsråvara
intill en skogsbilväg. Maskinen kan också smidigt röra sig efter körstråk/stickvägar i skogen och flisa energiveden
som lagts i större eller mindre högar. Bild, Silvaro Ab
En jämnstor flis underlättar den efterföljande hanteringen.
105
Olika typer av råvaror kan ge olika kvalité på bränsle genom olika metoder i den efterföljande hanteringen.
106
15. Eftertorkning av skogsflis för förgasning
Förgasning av biomassa kan ske med flera olika typer av förgasare eller reaktorer. För
småskalig förgasning används ofta någon typ av förgasare med fast bädd. En av de två
vanligaste typerna är den så kallade Medströms förgasaren (Downdraft gasifier) och den andra
är Motströms förgasare (Updraft gasifier).
Vid förgasning av biomassa kräver de flesta typerna av förgasare någon form av torkning så att
fukthalten fås under 20-25%. Det finns dock lovande försök med reaktorer till förgasare som
kan klara fukthalter upp till ca 45 % i träflisen eller biomassan som matas in i förgasaren.
Nyttja den naturliga torkningen
För att bibehålla en bra kvalité på energiråvaran bör man nyttja den naturliga torkningen. Den
bästa torkperioden är naturligtvis under sommarmånaderna med hög temperatur och lägre
luftfuktighet.
En grov översikt över olika typer torkar för småskalig torkning och mindre entreprenörer eller energikooperativ
(energiandelslag).
Den sämsta perioden är de regniga höstarna när luftfuktigheten är hög, då sker ofta en uppfukt-
107
ning. Speciellt om högen med energiråvaran har lämnats utan täckning, då förloras lätt flera
procentenheter i en högre fukthalt. För täckning används olika typer av material, allt från
presenningar som kan användas under flera år, till täckmaterial av kraftpapper som är av en
gångs natur och som också kan matas in i flishuggen vid flisningen.
Försök har visat att en väl utförd täckning av energiråvaran gör att fukthalten kan vara mellan
5-10 procentenheter lägre jämfört med material utan täckning. En täckt energiråvara utan
täckning kan efter torkningen ha en fukthalt på 35-45%, medan en täckt råvara efter samma
torkperiod har en fukthalt på 30-35%. Vid optimala lagrings- och täckningsförhållanden kan
fukthalten fås under 30 % i energiråvaran.
Flera olika typer av torkar För torkning av flis finns flera tänkbara typer av torkar, valet är
ofta beroende på; i hur stor omfattning verksamheten ska bedrivas, vad som finns sedan
tidigare, beredskap för utveckling och storlek på investering.
En grov översikt över några olika typer av torkar för småskalig torkning och för mindre entreprenörer eller
energikooperativ (energiandelslag).
108
De vanligaste typerna av torkar som används för flistorkning är,
• Planbottentork (med körbart golv)
• Silotork
• Trumtork
• Bandtork
• Multi-Bandtork
Dessutom förekommer vagnstorkar för mindre behov av torkning. Speciellt sommartid kan
träflisen snabbt torkas i en vagnstork, som samtidigt kan nyttjas för transport från flisningen i
skogen till flislagret.
Körbar Planbottentork
Speciellt för mindre torkbehov och som en tilläggstork kan en körbar planbottentork användas.
Torkningen sker tyvärr mycket ojämnt med början underifrån. På en del gårdar finns en körbar
Planbottentork sedan tidigare som använts för t.ex. spannmål, då är det också naturligt att den
används en sådan i första hand.
Torkmedium i torken kan vara varm luft som blåses igenom flislagret. Speciella flerstegs eller
Multi-Bandtorkar kan ha hetvatten eller het olja som cirkulerar i torken.
109
Solfångare
Finns det bara möjlighet ska man utrusta en planbottentork med en enkel solfångare. En enkel
solfångare av svart plast, fäst på några reglar, kan vara den enklaste solfångare påskyndar
torkningen. Solfångaren byggs efter väggen där huvudkanalens inlopp finns. På så sätt får
fläkten en förvärmd luft, ofta är värmeökningen 2-5 ˚C beroende på tidpunkt och solfångarens
storlek.
Flistork med en enkel solfångare och ett körbart golv underlättar fyllning och tömning.
Solfångare av svart plast som gjorts så att det bildas en luftkanal för förvärmd tilluft till fläkten
110
Kontinuerlig Trumtork
Inom industrin och storskalig verksamhet är trumtorkar mycket vanliga, t.ex. Vid pelletproduk-
tion. Träflisen eller sågspånet i torktrumman flyttas sakta framåt under torkningen av trummans
rotation, från inloppet till utloppet, Rotationen gör att flisen blandas om vilket ger en jämn
torkning.
Principbild för en roterande trumtork, med uppvärmd het luft som blåses och sugs genom flisen i torktrumman.
Flisens förflyttning mot utloppet bestäms av fukthalten.
I mitten ovan finns inmatningen av flis, den bortre isolerade delen är torktrumman som roterar och för materialet
bortåt och ut vid torkningen. Röret närmast t.h. är hetluftsröret från värmepannan.
111
Torktrumman lutar något mot utloppet. Rotationshastigheten styr flisens rörelse mot utloppet
och den styrs av mätningen av fukthalten vid trummans utlopp. Det finns flera olika lösningar
på torktrummor, med mantel eller utan, att torkluften rör sig medströms eller motströms eller
att het olja eller vatten cirkulerar i trummans mantel.
Silotork
En silotork som är välbyggd silotork kan användas för torkning av träflis. Förutsättningarna är
att silon, utmatningen och transportörerna är dimensionerade så det undviks att flisen bildar
valv och hänger sig.
Har man tänkt sig att använda en begagnad spannmålstork ställs stora krav på att den ombyggs
på rätt sätt för att garantera en bra genomsläpplighet. Annars får man räkna med stora
funktionsstörningar. Också transportörerna måste dimensioneras för att klara träflis och stickor,
annars blir det lätt stopp.
Principbild av en Silotork. Inmatningen kan ske med en transportör som förs flisen in till torkens övre del. Där
fördelas flisen med t.ex. skruvar till hela torksilons bredd. Den torkade flisen matas ut i botten på torksilon. Het
torkluft blåses igenom flisen och fuktmättad luft sugs ut. Utmatningshastighet på flisen bestäms av fukthalten på
flisen vid utloppet.
112
Bild av en kontinuerlig silotork. Torken finns i CHP-anläggningen i Lestijärvi, Finland.
Funktionsprincipen för en bandtork (bäddtork)
Från inloppet för våt flis till torken, fördelas flisen över hela torkens bredd av en
inmatningsskruv. Under torkningen rör sig flisbädden långsamt framåt. Het torkluft blåses in
underifrån torkbädden, 80-120 grader, och passerar upp genom flisbädden där torkningen sker.
Torkningen sker nedifrån, därför är det översta lagret mer- eller mindre fuktigt. Vid flisutloppet
skalas det översta fuktiga flislagret av och går för ny torkning. Skruven som skalar av den
fuktiga flisen intar lämpligt höjdläge beroende på hur fukthalten är i flislagret.
Den varma och fuktiga luften som avgår, kan också återanvändas och ledas i så fall in till
början av torkbädden för att utföra en förvärmning av flisen, och på så sätt påbörja och
påskynda torkningen. Torktemperaturen är ofta 80-110°C.
113
Principbild av en Bandtork (Bäddtork). Torken har ett kedjedrivet torkbotten som dras materialet framåt, mot
utloppet, under torkningen. Medan flisen rör sig sakta framåt blåses het torkluft genom flisbädden.
Principbild av en Multi-Bandtork (kallas också Multi-Bäddtork). I denna tork sker torkningen sker i flera nivåer
av torkbäddar, flisen rör sig framåt och nedåt medan het luft passerar genom bäddarna med början nedifrån
genom första flisbädden och uppåt till nästa.
114
Det förekommer också Multi-Bandtorkar som använder het olja som torkmedium. Oljan
cirkulerar under flisbädden i rör, en fläkt kan kombineras för att föra torkluften igenom
torkbädden.
En jämn storlek på flisen underlättar möjligheten att få en snabb och jämn slutfukthalt.
Många olika typer och modeller av torkar förekommer
I dagens stora pelleteringsfabriker förekommer många olika typer av flis- och sågspånstorkar.
För en snabb torkning används i de mera avancerade torkarna en s.k. superhettad ånga som
torkmedium (SSD, Superheated Steam Dryer). Det är ånga under högt tryck och hög
temperaturer, 120 - 220 °C (eller högre), som används vid torkningen.
115
15. Exempel på tillverkare av utrustning för småskaliga CHP enheter
Genom det internationellt ökande intresset för bioenergi har det under de senaste årtionden har
det skett en positiv utveckling av utrustningar och teknologier för förädling av bioenergi. Detta
har också ökat utbudet på tekniska lösningar och utrustning småskaliga CHP enheter.
Här ska endast ges en kort översikt över exempel på företag som tillverkar utrustning som kan
vara aktuell att ingå i en mindre CHP anläggning.
Översikten över tillverkare av utrustning som kan passa för en småskalig CHP anläggning har
fördelats i följande grupper;
o Förgasning av Biomassa
- 0,1-2 MW förgasare
o Värmemotor - turbin som drivenhet för generator
- ORC enheten
- Hetluftsturbiner
- Stirling enheter
- Ångturbiner
- Ångmotorer
o Förbränningsmotor som drivenhet för generator
- Gasmotorer - Kolvmotor
- Mikroturbiner
- Gasturbiner
o Bränsleceller
- MCFC (Molten Carbonate Fuel cell)
- SOFC (Solid Oxide Fuel cell)
o Värmepannor och anläggningar 300 - 5000 kW
o Torkar för träflis
- Silotorkar
- Planbottentorkar
- Motströmstorkar
- Trumtorkar
116
- Bandtorkar – Bäddtorkar
- Multi-Bäddtorkar /Multi-Bandtorkar
Det bör noteras att företagens Internet adresser kan ändras, de nedan angivna adresserna var i
bruk och fungerade i januari 2010.
Förgasning av Biomassa (0,1-2 MW) finska företag
CCM-Power
Oulunsalo, Finland
Medströms-motströmsförgasare
o 0,1-0,3 (-> 1) MW bränsleeffekt
http://www.ccm-power.fi/
http://www.ccm-
power.fi/index.php?name=Content&nodeIDX=7&parentI
DX=1&rootIDX=0
Entimos
Tervola, Finland
Medströmsförgasare
o 1 (–> 7) MW bränsleeffekt
http://www.entimos.fi
http://www.entimos.fi/kuvia.htm
http://www.entimos.fi/inenglish.htm
GasEk
Reisjärvi, Finland
Medströmsförgasare
o 0,1-0,2 (-> 1) MW bränsleeffekt
http://www.gasek.fi/http://www.gasek.fi/epages/PPO.sf/sv
_SE/?ViewObjectID=299751
117
Vapor Finland
Nivala, Finland
Biomassaförgasare under utveckling
http://www.vaporfinland.com/
http://www.vapor.fi/
Värmemotor – turbin
ORC enheter
Turboden Italien
ORC enheter
o 0,2 - 2,2 MWe
http://www.turboden.eu/en
http://www.turboden.eu/en/products/products-chp.php
Maxxtec AG Tyskland
ORC enheter
o 0,3 - 2,0 MWe
http://en.maxxtec.net/
http://www.adoratec.com/productnav.html
http://en.maxxtec.net/products/renewable-energies/orc-
module/
Kohlbach Group Österrike
ORC enheter
o 0,45 – 1,7 MWe
http://www.kohlbach.at/
http://www.kohlbach.at/?siid=11&sip=2&prod=11&laid=2
118
Polytechnik
Österrike
ORC enheter
o 0,2 – 5 MWe
http://www.polytechnik.com
http://www.polytechnik.com/modules/ContentExpress/img
_repository/downloads/Folder/Polytechnik_engl.pdf
Ångturbiner
Polytechnik Österrike
Ångturbiner
o 0,15 - 4 MWe http://www.polytechnik.com/
Siemens Tyskland
Ångturbiner
o 0,1 - 10 MWe
http://www.energy.siemens.com/ http://www.energy.siemens.com/hq/en/power-generation/steam-
turbines/ http://www.energy.siemens.com/hq/pool/hq/power-
generation/steam-turbines/downloads/E50001-W4100-A100-X-
4A00_Pre-Designed_Steam%20Turbines_E_f_screen.pdf
Dresser-Rand USA
Ångturbiner
o 0,5 - 10 MWe
http://www.dresser-rand.com/
http://www.dresser-rand.com/aboutus/default.asp
119
Hetluftsturbiner
HTI - Heat Transfer International,
USA - Italien
Hetluftsturbiner
o 2 - 10 MWe
http://www.heatxfer.com/
http://www.heatxfer.com/products/airturbines.html
Ångmotorer
Energiprojekt Ab Sverige
Ångmotor CHP enheter
o 500 kWe http://www.energiprojekt.com/
Spilling Energie Systeme Tyskland
Ångmotorer för CHP enheter
o 100 -1500 kWe http://www.spilling.de /
http://www.spilling.de/english/index.php
Polytechnik Österrike
Ångmotorer för CHP enheter
o 280 kWe
http://www.polytechnik.com
http://www.polytechnik.com/modules/ContentExpress/img
_repository/downloads/Folder/Polytechnik_engl.pdf
BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH
Österrike
Skruv- ångmotor för CHP enheter
o 730 kWe (Hartberg testanläggning)
http://www.bios-bioenergy.at/http://www.bios-
bioenergy.at/en/working-field/research-development.html
120
Förbränningsmotorer
Gasmotorer - kolvmotorer
Jernbach Österrike
Gasmotorer
o 0,25 - 4 MW
http://www.power-technology.com/ http://gepower.com/prod_serv/products/recip_engines/en/index.ht
m
http://gepower.com/prod_serv/products/recip_engines/en/downlo
ads/type2_feb08_brochure.pdf
MWM Tyskland
Gasmotorer
o 0,4 – 4,3 MW
http://www.mwm.net/modules/home/
http://www.mwm.net/modules/wfdownloads/singlefile.php
?cid=17&lid=85
Gasturbin
ORPRA Holland
Gasturbin
o 0,5 - 2 MW
http://www.opraturbines.com/en
http://www.opraturbines.com/upload/Products/General%2
0brochure%20OPRA%20hi-res,%20rev0.pdf
Vericor USA
Gasturbiner
o 0,5 – 3,5 MW
http://www.vericor.com/
http://www.vericor.com/products/productsTFSeries.html
121
Mikroturbiner
Capstone USA
ORC Mikroturbin enheter
o 30 - 200 kWe
http://www.capstoneturbine.com/ http://www.capstoneturbine.com/prodsol/products/index.asp
Ingersoll Rand USA
ORC Mikroturbin enheter
o 250 kWe
http://www.ingersollrandproducts.com/ http://www.ingersollrandproducts.com/IS/Category.aspx-am_en-
18218
Stirling enheter
Stirling DK Lyngby, Danmark
Stirling enheter
o 35 - 140 kWe
http://www.stirling.dk/
http://www.stirling.dk/index.php?What_We_Offer
HTI - Heat Transfer International USA - Italien
Stirling enheter
o 20 - 100 kWe
http://www.heatxfer.com/
http://www.heatxfer.com/products/stirlingengines.html
122
Bränsleceller
MCFC (Molten Carbonate Fuel cell)
MTU Onsite Energy Tyskland
CHP-Bränsleceller
o 345 kWe
http://www.mtu-online.com/
http://www.mtu-
online.com/mtuonsiteenergy/products/fuel-cell-systems
FuelCell Energy
USA
CHP-Bränsleceller
o 300 - 1500 kWe
http://www.fuelcellmarkets.com//
http://www.fuelcellmarkets.com//products_and_services/3,
1,11275,17,14241.html
Bränsleceller
SOFC (Solid Oxide Fuel cell)
Wärtsilä
Finland
CHP-Bränsleceller
o 20-50 kWe
http://www.wartsila.com/ http://www.wartsila.com/,en,productsservices,0,product,E5BF1B
55-B877-4139-8E2E-F4667EC39BD9,5CA49D21-7B6C-45CC-
BA6B-D894FB826B5C,,.htm
http://www.wartsila.com/Wartsila/global/docs/en/products_servic
es/fuel_cells/wartsila-fuel-cell-WFC20-brochure.pdf
123
Torkar för träflis
Silotorkar
CCM-Power Finland
Mobilt Torktorn
Torkar ca 70 m³ flis/dygn
http://www.ccm-power.fi/
http://www.ccm-
power.fi/index.php?name=Content&nodeIDX=64&parentI
DX=1&rootIDX=0
Trumtorkar
DIEFFENBACHER GMBH Tyskland
Trumtork, 5-65 t/h
http://www.dieffenbacher.de/enhttp://www.dieffenbacher.d
e/en/wood-based-panel-division/osbosl-lines/drum-
dryer.html
Stela Laxhuber BmbH
Tyskland
Roterande trumtorkar i olika storlekar
http://www.stela.de/content_englisch/
http://www.stela.de/content_englisch/trommeltrockner_e/d
rum_drier_e.htm
Energy Unlimited Inc USA
Trumtorkar i olika storlekar
http://www.rotarydrumdryers.com/
http://www.energyunlimitedinc.com/products.html
Recalor, S.A
Spanien
Trumtorkar i olika storlekar
http://www.recalor.com/
http://www.recalor.com/dataeng/prod-dryers.asp
124
AB Torkapparater Sverige
Trumtorkar i olika storlekar
http://www.torkapparater.se
http://www.torkapparater.se/pdf/ABT_5referenser_060601
_sve.pdf
GEA Barr-Rosin Inc Canada
Trumtorkar för biomassa i olika storlekar
http://www.barr-rosin.com/
http://www.barr-rosin.com/english/pdf/rotary.pdf
http://www.barr-rosin.com/products/rotary-dryer.asp
Lehra Fuel Tech Private Limited India
Trumtorkar för biomassa i olika storlekar
http://www.indiamart.com/lehra/index.htmlhttp://www.indi
amart.com/lehra/biomass-briquetting-plant-
machinery.html#rotary-drum-dryer
Planbottentorkar
Akron Sverige
Planbotten torkar för träflis
o 15,5 och 32m³
http://www.akron.se/
http://www.akron.se/sida.asp?MenuID=185
Motströmstorkar
Svensk rökgasenergi
Sverige
Motströmstorkar för träflis
http://www.sre.se/ http://www.sre.se/eng/torksystem.html
http://www.sre.se/pdf/broschyr.pdf
125
Bäddtorkar – Bandtorkar
Bruks
Sverige - Tyskland
Bäddtorkar i olika storlekar
http://www.bruks.com/en /
http://www.bruks.com/en/Products/Bed-Dryer1/
http://www.mamut.net/svegro/dryer_swe_low.pdf
EXERGY Engineering & Consulting, Sverige
Bäddtorkar i olika storlekar
http://www.exergyse.com/
http://www.exergyse.com/Downloads.htm
Stela Laxhuber BmbH
Tyskland
Bandtorkar
http://www.stela.de/http://www.stela.de/content_englisch/
http://www.stela.de/content_englisch/belt_drier_e/bandtroc
kner_hackschnitzel_e/bandtrockner_hackschnitzel_prospe
kt_e/saegespaenetrockner_11_06_e.pdf
Multi-Bäddtorkar
R. Sjöstrand Ab
Sverige
Flatbäddstork för träflis med termisk olja http://www.sjostrand.se/http://home.swipnet.se/sjostrandab/ http://www.sjostrand.se/tork.html
Stela Laxhuber BmbH
Tyskland
Mulit-bandtorkar
http://www.stela.de/
http://www.stela.de/content_englisch/
http://www.stela.de/content_englisch/belt_drier_e/bandtroc
kner_hackschnitzel_e/bandtrockner_hackschnitzel_prospe
kt_e/saegespaenetrockner_11_06_e.pdf
126
Värmepannor och anläggningar
o 300 - 5000 kW (finska tillverkare)
Actorit, Heinola, Finland
Värmeanläggningar
o 0,3 – 5 MW
http://www.actorit.fi/
http://www.actorit.fi/tuotteet.html
JPK-Tuote, Joensuu, Finland
Värmeanläggningar
o 120 – 760 kW
http://www.jpk-tuote.fi/
http://www.jpk-tuote.fi/lampokeskukset
Laatukattilat, Tampere, Finland
Värmeanläggningar och pannor
o 0,2 - 10 MW
http://www.laka.fi/
http://www.laka.fi/pdf/Laka-Y,%20engl.%2026.2.2008.pdf
Sykäke, Sykäräinen, Finland
Värmeanläggningar och pannor
o 0,3 – 5 MW
http://www.sykake.fi
http://www.sykake.fi/index.php?id=14
Livite, Seinäjoki, Finland
Värmeanläggningar och pannor
o 0,4 – 15 MW
http://www.livite.fi/
127
Vaasan Kuljetuskanavat Oy, Vasa, Finland
Värmeanläggningar
o 0,3 - 5 MW
http://www.kuljetuskanavat.fi/
http://www.kuljetuskanavat.fi/tmp_vaasankuljetuskanavat_
site_0.asp?lang=1&sua=1&q=y&s=20
Vapor Finland, Nivala, Finland
Hetvatten och ångpannor
o 0,5 – 10 MW
http://www.vaporfinland.com/
http://www.hlr-energia.fi/ http://www.vaporfinland.com/en/products/hot-water-boilers
Säätötuli, Kauhajoki, Finland
Värmeanläggningar och pannor
o 50 - 1500 kW
www.saatotuli.fi
Tulimax, Haapamäki, Finland
Värmeanläggningar och pannor
o 30 - 1000 kW
http://www.htenerco.fi/en/
http://www.htenerco.fi/en/farming_industry_municipalities
/?id=263
Tulostekniikka, Kyyjärvi, Finland
Värmeanläggningar
o 0,3 – 3 MW
http://www.tulostekniikka.com/
http://www.tulostekniikka.com/index.php?sisalto=tuotteet
128
Masa-Tuote, Kiuruvesi, Finland
Värmeanläggningar
o 250 – 1000 kW
http://www.masatuote.fi/
http://www.masatuote.fi/250_1000.html
MW Power, Finland
(Metso-Wärtsilä)
Flispannor
o 4 – 18 MW
http://www.mwpower.fi/
http://www.mwpower.fi/mwpower/mwpower_pages.nsf/W
ebWID/WTB-090422-22575-F2C82?OpenDocument
Nakkilan Konepaja, Kauhajoki, Finland
Värmeanläggningar och pannor
o 1 - 8 MW
http://www.nk.fi/
http://www.nk.fi/Default.aspx?id=32
MW Power, Finland
(Metso-Wärtsilä)
BFB pannor (Bubbling fluidized bed)
o 3 – 10 MW
http://www.mwpower.fi/
http://www.mwpower.fi/mwpower/mwpower_pages.nsf/W
ebWID/WTB-090422-22575-10279?OpenDocument
Renewa, Tampere - Oulu, Finland
Värmeanläggningar och pannor
o 2 – 12 MW grate boilers
o 3 – 12 MW FB boilers
http://www.renewa.fi/
http://www.renewa.fi/en/references/grate-boilers.html
129
Megakont, Hellamaa, Finland
Värmeanläggningar
o 300 - 500 kW
http://www.kuljetuskanavat.fi/
http://www.kuljetuskanavat.fi/tmp_vaasankuljetuskanavat_
site_0.asp?lang=1&sua=1&q=y&s=20
Värmepannor och anläggningar
o 300 - 5000 kW (svenska företag)
Osby, Osby, Sverige
Värmeanläggningar och pannor
o 350 - 3000 kW
http://www.osbyparca.se/ http://www.osbyparca.se/osbyparca/p26182/files/Transport._Osb
y_PB2_low.pdf
Ariterm Sweden AB, Kalmar, Sverige
Värmeanläggningar och pannor
o 40 - 3000 kW
http://www.Ariterm.se http://195.198.92.151/ariterm/H_Arimax_Bio_120-3000_kW.pdf
Svebo Bioenergy, Sverige
Värmepannor, Osby och Arimax pannor
o 50 - 3000 kW
http://www.swebo.com/
http://www.osbyparca.se/
Mekano i Malung Ab, Malung, Sverige
Värmepannor och värmecentraler
o 120 - 3000 kW
http://www.mekano.nu/
http://www.mekano.nu/pc700.pdf
Notera att i sammanställningen ovan har endast en del företag och deras produkter tagits. Kontaktuppgifterna till
olika företag kan snabbt ändras, därför ges ingen garanti för att alla webb-adresserna fungera efter en tid.
130
17. Exempel på tillverkare av förgasare för biomassa
En omfattande forskning och utveckling sker över hela världen för att utveckla effektiva
förgasare för biomassa. Bland de problem som många av företagen försöker lösa är, att kunna
producera en tjärfri Bio-Syngas.
Här ges endast en kortfattad översikt över några företag som arbetar med utveckling av mindre
förgasare för biomassa. Observera att kontaktuppgifterna i form av Internet adresser snabbt kan
ändras, dessa länkadresser var i funktion i januari 2010.
Mindre förgasare för biomassa kan vara uppbyggda enligt många olika koncept. Dels kan de
vara byggda som Mobila enheter eller för en permanent monterring. Förgasningsenheten kan
också vara byggd i moduler och fabriksklara, det ger en enklare montering på plats.
Indelningen av förgasare enligt funktionsprinciperna kan vara följande;
- Medströmsförgasare (Down draft gasifier)
- Motströmsförgasare (Updraft gasifier)
- Genomströms förgasare (Crossdraft gasifier)
- Entrained-flow förgasare (Entrained-flow gasifier)
- BFG förgasare (Bubbling fluidised bed gasifier, BFB-gasifier)
- CFG förgasare (Circulating fluidised bed gasifier, CFB-gasifier).
För mindre förgasare är det främst de tre först typerna som förkommer med fast bädd.
Översikt över tillverkare av förgasare för biomassa
Förgasare för Biomassa (företag i Canada)
Enerkem
Montréal, Canada
Förgasare för biomassa
- FBG (fluidized bed gasifier)
BTL-process, Etanol
http://www.enerkem.com/
http://www.enerkem.com/index.php?module=CMS&id=6
&newlang=eng
131
AgriTherm
University of Western Ontario
London, Ontario, Canada
Förgasare för biomassa
http://www.agri-therm.com/solution.html
Westwood
Kamloops, BC, Canada
Förgasare för biomassa
- Direkt förbränning av syntetgasen
http://westfibre.com/ http://westfibre.com/gasifier2.html
http://www.maxwestenergy.com/downloads/MaxWest%20
FWEA%20Presentation%20September%202007
Nexterra
Vancouver, Canada
Förgasare och CHP enheter
http://www.nexterra.ca/
http://www.nexterra.ca/technology/index.cfm
Förgasare för Biomassa (företag i Holland)
HoSt B.V.
Enschede, Holland
Förgasare för biomassa
- FBG (fluidized bed gasifier)
http://www.host.nl/en/
http://www.host.nl/en/gasifiers/
132
Förgasare för Biomassa (företag i England och Irland)
ITI Energy LimitedYork, GB
Innovation Technology Centre
Förgasare för biomassa
http://www.iti-energy.com/
http://www.iti-energy.com/technology.php
THOMPSON SPAVEN London, GB
Förgasare i moduler för biomassa
http://www.thompsonspaven.com/ http://www.thompsonspaven.com/acatalog/gasification.html
Destin Biomass CHP Ltd
Antrim, Northern Ireland
Förgasare för biomassa
http://www.biomasschp.co.uk/
http://www.biomasschp.co.uk/internal.php?page=ourtech
Förgasare för Biomassa (företag i Österrike)
ANDRITZ AG
Graz, Austria
Förgasare och CHP enheter
ANDRITZ Carbona gasifier
Pressurized bubbling fluidized bed (BFB)
http://www.andritz.com/
http://www.andritz.com/iss_20.pdf
133
REPOTEC - Renewable Power Technologies
Güssing, Austria
Förgasare och CHP enheter
http://www.repotec.at/
http://www.repotec.at/cms/index.php?id=1&L=1
Förgasare för Biomassa (företag i Belgien)
Xylowatt SA
Belgien
Förgasare och CHP enheter
http://www.xylowatt.com/
http://www.xylowatt.com/MainTechnologyEN.htm
http://www.xylowatt.com/Folders/XW_EN_A4.pdf
Förgasare för Biomassa (företag i USA)
HTI - Heat Transfer International Kentwood, Michigan , US
Förgasare och CHP enheter
http://www.heatxfer.com/
http://www.heatxfer.com/products/fixedbed.html
Thermogenics, Inc New Mexico, US
Förgasningsanläggningar för biomassa
http://www.thermogenics.com/
http://www.thermogenics.com/process_flow.html
RER - Recovered Energy Resources Washington, US
Förgasning av biomassa
http://www.recoveredenergyresources.com/ http://www.recoveredenergyresources.com/how_rerpp_work.stm
134
Destin Energy
Alabama, US
Mobila förgasningsenheter för biomassa
http://www.destinenergy.com/
http://www.destinenergy.com/news_item.asp?NewsID=12 http://www.nrmdi.auburn.edu/SpecialFeatures/BiomassGasificati
on.php
Frontline
Ames, Iowa, US
Förgasning av biomassa
http://www.frontlinebioenergy.com/
http://www.frontlinebioenergy.com/en/products/
Community Power Corporation Colorado, US
Förgasare i moduler för biomassa
http://www.gocpc.com/products.html
http://www.gocpc.com/evolution/bm75.html#nogo
http://www.gocpc.com/evolution/bm50.html
ZeroPoint Clean Tech, Inc New York, US
Förgasningsanläggningar för biomassa
http://www.zeropointcleantech.com/
http://www.zeropointcleantech.com/technology.html
EPI Energy Products of Idaho
Idaho, US
Förgasare för biomassa
- FBG (fluidized bed gasifier)
http://www.energyproducts.com/EPITechnology.htm http://www.energyproducts.com/documents/Publication5a.pdf
135
PrimeEnergy
Oklahoma, US
Förgasningsanläggninar för biomassa
http://www.primenergy.com/
http://www.primenergy.com/Gasification_idx.htm
Förgasning av Biomassa (företag i Finland)
CCM-Power Oulunsalo, Finland
Medströms-motströmsförgasare
o 0,1-0,3 (-> 1) MW bränsleeffekt
http://www.ccm-power.fi/
http://www.ccm-
power.fi/index.php?name=Content&nodeIDX=7&parentI
DX=1&rootIDX=0
Entimos Tervola, Finland
Medströmsförgasare
o 1 (–> 7) MW bränsleeffekt
http://www.entimos.fi
http://www.entimos.fi/kuvia.htm
http://www.entimos.fi/inenglish.htm
GasEk Reisjärvi, Finland
Medströmsförgasare i moduler
o 0,1-0,2 (-> 1) MW bränsleeffekt
http://www.gasek.fi/http://www.gasek.fi/epages/PPO.sf/sv
_SE/?ViewObjectID=299751
136
Vapor Finland
Nivala, Finland
Biomassaförgasare under utveckling
http://www.vaporfinland.com/
http://www.vapor.fi/
Förgasare för Biomassa (företag i Tyskland)
Mothermik GmbH
Pfalzfeld, Tyskland
Förgasare för biomassa i CHP enhet
http://www.mothermik.de/engl/index.html http://www.mothermik.de/Bilder/download/BroschEngl_1.10.08.
http://www.mothermik.de/Bilder/download/HolzverstrEngl_16.5.
08.pdf
BHKW-Anlagen Ltd
German Biomass & Renewable Engineering
Buende, Tyskland
Talbotts förgasare för biomassa
http://www.nrg-consultants.com/http://www.nrg-
consultants.com/downloads/bg25infopack.pdf http://www.nrg-
consultants.com/biomass/biomassfromelectrity3474kwstirlingpo
wer/54003099f811eab01/index.html#54003099f812aba17
Förgasare för Biomassa (företag i Schweiz)
CTU - Conzepte Technik Umwelt AG Winterthur, Switzerland
Förgasare för biomassa
http://www.ctu.ch/
http://www.ctu.ch/front_content.php?idcat=76 http://www.ctu.ch/front_content.php?&idcat=164&changelang=2
&idart=230
137
Pyroforce Energietechnologie AG
Emmenbrücke, Switzerland
Förgasare för biomassa
http://www.pyroforce.ch/?id=c
Förgasare för Biomassa (företag i Danmark)
Babcock & Wilcox Vølund A/S
Esbjerg, Danmark
Förgasare för biomassa
http://www.volund.dk
http://www.volund.dk/solutions_references/gasification_so
lutions http://www.volund.dk/news/more_news/news_archive/third_bio
mass_gasification_plant_in_japan_licensee_jfe_environmental_s
olutions_sells_new_plant
Dall Energy Horsholm, Danmark
Förgasare för biomassa
http://www.dallenergy.com/
http://www.dallenergy.com/Biomass+Gasification+Plants.
12.aspx
Förgasare för Biomassa (företag i Frankrike
Martezo Paris, Frankrike
Förgasare för biomassa
http://www.martezo.fr/
http://www.martezo.fr/GB/plansite.html
138
Förgasare för Biomassa (företag i New Zealand)
Fluidyne Gasification
New Zealand
Californian Andes Class Gasifier
California, Alabama, US
http://www.fluidynenz.250x.com/May09b/calandies.html
http://www.fluidynenz.250x.com/Dec09/dec09.html
Förgasare för Biomassa (företag i Indien)
Radhe
Radhe Renewable Energy Development Pvt.
Ltd. Rajkot, India
Förgasare för biomassa
http://www.radheenergy.com/prod1_intro.htm
http://www.radheenergy.com/prod1_tech.htm
INFINITE ENERGY PVT. LTD New Delhi, India
Förgasare för biomassa
http://infinitenergy.tradeindia.com/
http://infinitenergy.tradeindia.com/Exporters_Suppliers/Ex
porter10181.1223C.25472P/Gasifier.html
Förgasare för Biomassa (företag i Sydafrika)
CARBO CONSULT & ENGINEERING (Pty)
Ltd
Johannesburg, South Africa
Förgasare för biomassa
http://www.carboconsult.com/
http://www.carboconsult.com/gas-producer.asp
http://www.carboconsult.com/pdfs/08-
2007%20INTRODUCTION%20BROCHURE.pdf
139
Denna kortfattade översikt ska endas ses som exempel på företag med olika erfarenheter i
utveckling av förgasare för biomassa. För alla återstår ännu att praktiskt lösa problemen för en
tjärfri produktgas och utveckla en effektiv rening för att få en hög kvalité på Bio-Syngasen från
förgasningsanläggningen.
140
18. Några använda förkortningar och termer
Allt oftare kommer vi i kontakt med olika förkortningar och nya termer. Speciellt inom området
för bioenergi används en hel del nya termer och olika förkortningar på metoder, funktioner,
processer och system. Ofta får vi acceptera att nya ord tas från det engelska språket, liksom de
flesta förkortningarna. Många av dessa engelska ord, termer och förkortade begrepp har
överförts och används både i svenska och finska skrifter och rapporter idag.
I detta Info-blad ges endast en kort översikt över en del av dessa förkortningar som används
med en kort notis om ursprung vad de avser.
Bubblande fluidiserande bädd
(panna eller förgasare) Bubbling Fluidized Bed (Boiler or Gasifier)
BFB
Gas från biomassa Biomass Derived Gas BDG
Alkalisk bränslecell Alkaline Fuel Cell AFC
Ångpanna med Fluidiserad bädd (svävande bädd)
Atmospheric Fluidized-Bed
Combustor
AFBC
Anaerobisk rötning (i t.ex. biogasreaktor)
Anaerobic Digestion AD
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
Integrerad combination av gasifisering av biomassa med kombinerad cirkulation
Biomass Integrated Gasification
Combined Cycle
BIGCC
Biokemisk Metan potential Biochemical Methane Potential BMP
Brittisk värmeenhet, term British thermal unit 3,413 Btu = 1 kWh
Btu
Biomassa till flytande form, syntetisk diesel genom t.ex. FT metoden
Biomass To Liquid
BTL
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
141
Anaerobisk rötning (AD) i en biogasreaktor som producerar biogas (metangas), som kan användas för
uppvärmning och elproduktion i en CHP anläggning .
Kombinerat cirkulations system Combined Cycle System CCS
Kombinerad cirkulation (omlopp)
Combined Cycle CC
Analys av kostnad jämfört med nyttan
Cost Benefit Analysis CBA
Kraftvärmeverk, producerar värme och el
Combined Heat and Power CHP
Kol/Kväve förhållande Carbon/Nitrogen ratio C/N
Bunt av kombinerade hyggesrester till en “risstock”
Composite Residue Logs CRL
Cirkulerande fluidiserande bädd. Det finns två typer av fluidiserande bädd
- den bubblande med hög partikeltäthet och - den svävande (cirkulerande), snabbt fluidiserande bädden med betydligt lägre partikeltäthet.
Circulating Fluidized Bed
CFB
Kraftvärmeenhet, producerar kylning, värme och el
Combined Cooling, Heating and
Power
CCHP
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
142
Enzym-socker plattform Enzyme Sugar Platform ESP
(exajoule) ExaJoule -1018 joules EJ
Kraftvärmemaskin med yttre uppvärmning
t.ex. kolvmotor eller turbin
External Combustion
EC
Direktmetanolbränslecell (Vanligen av PEFC-typ)
Direct Methanol Fuel Cell DMFC
Bränsle som passar för en dieselmotor
Di-Methyl-Ether DME
Elproduktion i liten skala nära förbrukarna – Kraftvärmeverk
Distributed Generation -
Combined Heating and Power
DG-CHP
Kortvirkesmetod drivnings-metod med virke kapade I delar
Cut-To-Length
CTL
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
Direktförbränning av gas i turbin, enkelt omlopp
Direct Fired Gas Turbine (simple cycle)
DF-GT
Kortvirkesmetod (används främst i
Norden)
Nordic Cut-To-Length Nordic CTL
143
Gasturbin Gas Turbine GT
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
Tekniska träprodukter Engineered Wood Products EWP
Institutet för gasteknologi Gas Technology Institute GTI
Från gas till flytande form Gas -To-Liquid GTL
Hyggesrester GRenar Och Toppar GROT
GreenHouse Gas GHG
Avlägsnande av svavel från rökgaser
Flue Gas Desulfurization FGD
Teknisk diesel framställt genom FT förgasningsmetod
Fischer-Tropsch -diesel FT-diesel
Katalytisk kemisk process för omvandling av syngas till bränsle (t.ex. FT-diesel)
Fischer-Tropsch
FT
Fordon med flexibelt bränslesystem, fordon som använder flera eller kombinerade bränslen, t.ex. etanol och bensin
Flexible Fuel Vehicle
FFV
Bränslecell batteri Fuel Cell Battery (fuel cell bus) FCB
Styrt drag (t.ex. med en rökgasfläkt)
Forced Draft FD
Fast bädd (i värmepannor och förgasare)
Fixed Bed FB
Metanolbaserad biodiesel Fatty Acid Methyl Ester FAME
Etanolbaserad biodiesel Fatty Acid Ethyl Ester FAEE
Buntning av risstockar (CRL). Hantering av GROT i
buntar används främst av stora kraftvärmeverk.
Som tumregel används att en GROT-bunt innehåller ca
1 MWh energi.
144
Högt tryck High Pressure HP
Bränsle med högt värme-värde – bränslets kalorimetriska värmevärde
High Heating Value
HHV
Kilowatt värme Kilowatt of thermal heat kWth
Kilowatt el Kilowatt of electricity kWe
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
Gigawatt (1GW = 1 000 000 kW)
GigaWatt 109 watt (1GW = 1 000 MW)
GW
Gigawatt timme GigaWatt -hour 109 watt-hours GWh
Värmeväxlare Heat EXchanger HEX
Effekt Kilowatt kW
(IGT gasifier) Institute of Gas Technology IGT
Integrerad förgasning och bränslecell
Integrated Gasifier Fuel Cell IGFC
Integrerad förgasning i kombinerat omlopp
Integrated Gasifier Combined Cycle
IGCC
Kolvmotor med inre uppvärmning
Internal Combustion Engine ICE
Kraftvärmemaskin med inre uppvärmning, t.ex. kolvmotor eller turbin
Internal Combustion
IC
Hög ts-halt (låg fukthalt) High Solids HS
Värmeåtervinnande ånggenerator
Heat Recovery Steam
Generator
HRSG
Hög temperatur High Temperature HT
145
Kilowatt timme Kilowatt - hour kWh
Flytande petroleumgas (råoljegas)
Liquefied Petroleum Gas LPG
Gas från jordfyllnad och avstjälpningsplats
LandFill Gas LFG
Bränsle med lågt värmevärde – bränslets kalorimetriska värmevärde
Low Heating Value
LHV
Flytande naturgas Liquefied Natural Gas LNG
Lågt tryck Low Pressure LP
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
Smältkarbonat-bränslecell Molten Carbonate Fuel Cell MCFC
Mekanisk biologisk behandling
Mechanical Biological Treatment MBT
Låg temperatur Low Temperature LT
Används som katodmaterial I bränslecell
Lanthanum Strontium
Manganite
LSM
Låg ts halt (hög fukthalt) Low Solids LS
Tyska MTU-CFC Solutions tillverkar CHP-enheter med
bränsleceller. Enheten på bilden är i storleken, (el och
värme) 250 kWe och 180 kWth
Bild. MTU CFC
146
Mycket små kraftvärmeverk (Mikro CHP) som producerar värme och el
Micro Combined Heat and
Power
MCHP
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
MCHP – Mikro kraftvärmeverk. SPM (Stirling Power Module) och
KWB:s kraftvärmeenhet för villor som eldas med träpellets.
Enheten på bilden har en effekt på 1 kWe (el) och 15 kWth (värme).
Bild. SPM-KWB
Megajoule (miljoner Joule) (1 J
= 1 N x m) 1 Wh = 3600 J)
Mega Joule - 106 joules (1 watt hour = 3600 J)
MJ
Metanol-oxidations reaktion Methanol Oxidation Reaction MOR
Flerstegs Multi-Stage MS
Fast samhällsavfall Municipal Solid Waste MSW
Organiska fraktionen av fast samhällsavfall
organic fraction of Municipal
Solid Waste
ofMSW
Mikroturbin. En liten turbin och generator, 30-250 kWe
Micro-Turbine MT
Manufacturing and Technology
Conversion International
MTCI
147
Mikroturbiner (MT). Amerikanska Capstone
är en av de stora tillverkarna av mikro-
turbiner i storlekar mellan 30-250 kWe.
Bild. Capstone
Flerträdesskörd, med ett ackumulerande skördar-aggregat
Multi-Tree Handling
(Multi-tree harvesting)
MTH
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
MTH aggregat för flerträdesskörd, ett ackumulerande
skördeaggregat.
Används för skörd av energived från gallringar. MTH
Aggregatet på bilden är försett med drivrullar och
knivar för kvistning.
148
ORC – modul, för en CHP enhet.
ORC-moduler tillverkas i storlekar mellan 200 kW – 2 MW. En av de stora tillverkarna i Europa är Italienska
Turboden. Idag finns ett 70-tal anläggningar i drift i Mellaneuropa Bild. Turboden
Megawatt MegaWatt MW
Megawatt i elektricitet MegaWatt of electricity MWe
Megawatt timme MegaWatt –hour MWh
Megawatt i värme MegaWatt of thermal heat MWth
Normal kubikmeter. Används t.ex. som måttenhet vid stoftutsläpp (100 mg/MJ
motsvarar ca 270-280 mg/Nm3 )
Normal (standard) cubic meter
Nm3
Anodmaterial i bränslecell Nickel Oxide (Nickelous Oxide) NiO
Naturgas (främst metan) Natural Gas (mostly methane) NG
Turbin som använder organisk olja i stället för vattenånga
Organic Rankine Cycle
ORC
Samlad värmeöverförings-kefficienten
Overall Heat Transfer
Coefficient
OHTC
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
149
Processutvecklingsenhet Process Development Unit PDU
Avvisad och avlett bränsle Refuse Derived Fuel RDF
Foto elektrisk (t.ex. solpanel) Photo Voltaic PV
T.ex. solpanel som genererar el., Photo Voltaic
Photo Voltaic Generator PVG
Absorbering av trycksvängningar
Pressure Swing Absorption PSA
Certifikat för förnyelsebar energi
Renewable Energy Certificates REC
Sammanslutning för förnyelsebar energi
Renewable Energy Corporation REC
Biodiesel på rybs/raps Rapeseed Ethyl Ester REE
Biodiesel på rybs/raps Rapeseed Methyl Ester RME
Förnybart energi system som producerar el
Renewable Energy Systems -
Electricity
RES-E
Scanning med elektron-mikroskop
Scanning Electron Microscopy SEM
Polymerelektrolyt bränslecell Polymer Electrolyte Fuel Cell PEFC
Polymerelektrolytmembran bränslecell
Polymer Membrane Electrolyte
Fuel Cell
PEMFC
Bränslecell baserad på keramisk elektrolyt
Protonic Ceramic Fuel Cell PCFC
Pulveriserat kol Pulverized Coal PC
Processluftvärmare Process Air Heater PAH
Fosforsyra bränslecell Phosphoric Acid Fuel Cell PAFC
Syrereducerande reaktion Oxygen Reduction Reaction ORR
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
150
Bio Syntetisk naturgas, produceras t.ex. genom syngas-förgasning eller genom rötning (metangas)
Bio Synthetic Natural Gas
Bio-SNG
Ångreformator för Metan Steam Methane Reforming SMR
Syntetisk naturgas, produceras från t.ex. brunkol
Synthetic Natural Gas SNG
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
Selektiv ej katalytisk reducering
Selective Non-Catalytic
Reduction
SNCR
Selektiv katalytisk reducering Selective Catalytic Reduction SCR
151
Fastoxid-bränslecel Solid Oxide Fuel Cell SOFC
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
Sockerplattform, hydrolys med syra eller/och enzymer
Sugar Platform SP
Ångtryck Steam Pressure SP
Ångturbin Steam Turbine ST
152
Kilowattimmar = 1000 Wh = 3 600 000 Joule (1 kWh = 3,6 MJ (MegaJoule)
KiloWatt hour (= 1000 Wh = 3 600 000 J) 1 kWh = 3,6 MJ
1 kWh
Bränslecell av typ ”Zink/luft” Zinc Air Fuel Cell ZAFC
aktiv katod i bränslecell kan t.ex. vara LSM/YSZ och
anoden i en bränslecell kan
t.ex. vara, NiO/YSZ
Yttria Stabilized Zicronia
YSZ
Övergång till Vattengas. När kolmonoxid (CO) reagerar med vatten under en hög temperatur bildas vätgas (H2) och koldioxid (CO2) Denna blandning kallas för vattengas.
Water Gas Shift
WGS
Fuktig bas (otorkad) wet basis wb
Terawatt timme Tera Watt hour TWh
Terawatt (1 TW= 1 000 000 MW) Tera Watt 1012 watt (1 TW = 1 000 gigawatt
TW
Totala organiska kol Total Organic Carbon TOC
Råmaterial för framställning av teflon
TetraFluoroEthylene (C2F4 ) TFE
förklaring förkortningen kommer från, Förkortning
153
References
Bain, R. Overend, R., Craig, K. Biomass-Fired Power Generation, National Renewable Energy Laboratory,
Golden CO, 1996.
Barp, B. Designing a SOFC fuel cell system for household energy supplies, Proceedings, Fuel Cells in the
Energy Market, 1996.
Craig K., Mann M., Cost and Performance Analysis of Three Integrated Biomass Combined Cycle Power
Systems, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO, 2002.
Datar Rohit P., Shenkman Rustin M., Fermentation of Biomass-Generated Producer Gas to Ethanol,
Biotechnology and bioengineering 86, 587-594, 2004.
Evans R.J., Milne T.A., Chemistry of Tar Formation and Maturation in the Thermochemical Conversion of
Biomass. Developments in Thermochemical Biomass Conversion, Vol. 2, 1997.
H.A.M. Knoef, Handbook on Biomass Gasification, BTG biomass technology group B.V. Enschede, The
Netherlands, 2005
Johansson T. B., Kelly H. , Reddy A. K. N., Williams R. H.. Renewable Energy, Sources for fuels and electricity.
ISBN 1-55963-139-2
Klasson K.T., Elmore, B.B., Vega, J.L., Biological Production of Liquid and Gaseous Fuels from Synthesis
Gas, Applied Biochemistry and Biotechnology 24/25, 857-873, 1990.
Lampinen Ari, Uusiutuva liikenne-energian tiekartta, Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulun julkaisuja B:17,
Joensuu, Finland 2009, 439p
Milne T.A., Evans R.J., Biomass Gasifier Tars: Their Nature, Formation, and Conversions, National
Renewable Energy Laboratory, Golden, CO. NREL/TP-570-25357. (1998).
Nathanael Greene, Hpw Biofuels Can HelpEnd Americ´s OilDependence, NRDC ,2002
Rajvanshi Anil K., Biomass Gasification , Nimbkar Agricultural Research Institute, Maharashtra,
India, 1986 (pgs. 83-102.).
Reed T.B., Gaur S., Survey of Biomass Gasification—1998, Volume 1 Gasifier Projects and Manufacturers
around the World, Golden, CO: The National Renewable EnergyLaboratory and The Biomass Energy
Foundation, Inc., 1998
Reed Thomas B. and Siddhartha Gaur, A Survey of biomass gasification 2000. Gasifier projects and
Manufacturers around the World., The national renewable energy laboratory and the Biomass Energy
Foundation, Inc. Golden CO, USA, 1999”.
Sinnot R K, Coulson & Richardson’s Chemical engineering, volume 6, 1998
Uil H., Mozafarrian, M., et. al, New and Advanced Processes for Biomass Gasification. Netherlands Energy
Research Foundation (ECN), (2000)
USDOE, Fuel Cell Handbook, 5th edition, 2000.
154