Abstrakti
Tässä yhdistelmäväitöskirjassa tarkastellaan uusiutuvien polttoaineiden ja kemikaalien valmistamiseen soveltuvien tuotantoprosessien teknistaloudellista suorituskykyä. Tarkastelujen lähtökohtana on Suomessa viime vuosina kehitetty metsätähteiden paineistettuun leijukerroskaasutukseen, kaasun kuumasuodatukseen, katalyyttiseen tervojen ja hiilivetyjen reformointiin sekä konventionaaliseen synteesiteknologiaan perustuva prosessi. Teknologian toimivuus demonstroitiin VTT:llä vuosina 2007 – 2011 toteutetuissa pitkäkestoisissa prosessikehityskokoluokan koeajoissa sekä teollisella pilottilaitoksella. Hiilidioksidista ja vedestä sähköenergialla valmistetut polttoaineet ovat mielenkiintoinen uusi teknologiavaihtoehto, jonka suorituskykyä suhteessa kaasutukseen perustuvaan prosessiin arvioitiin nyt ensimmäistä kertaa.
Tutkimuksessa vertaillaan kolmea eri tuotantoreittiä, joissa synteettisiä liikennepolttoaineita tuotetaan joko (1) metsätähteistä kaasutuksen kautta; (2) hiilidioksidista ja sähköstä veden elektrolyysin kautta; tai (3) metsätähteistä ja sähköstä kaasutusta ja elektrolyysiä yhdistelevän hybridiprosessin kautta. Tuotantoreittien teknistä suorituskykyä vertaillaan laskemalla laitosten aine- ja energiavirrat ASPEN Plus® -simulointiohjelmalla. Taloudellista suorituskykyä vertaillaan arvioimalla investointi- ja tuotantokustannukset taulukkolaskentaohjelmalla. Tuotantokustannusten riippuvuutta lähtöoletuksista tutkitaan lisäksi herkkyystarkastelujen avulla.
Polttoaineille laskettiin seuraavat, tuotantoreitistä riippuvat, bensiinilitran energiasisältöä vastaavat tuotantokustannusarviot: metaani 0,6–1,2 €/Lb-ekv. (18–37 €/GJ), metanoli 0,7–1,3 €/Lb-ekv. (21–40 €/GJ) ja bensiini 0,7–1,5 €/Lb-ekv. (23–48 €/GJ). Alhaisimmat kustannukset saavutetaan kaasutukseen perustuvalla prosessilla, toiseksi alimmat hybridiprosessilla ja korkeimmat elektrokemiallisella prosessilla. Metsätähteiden kaasutukseen perustuvan prosessin tuotantokustannukset alenevat viisi prosenttia, mikäli reformointia edeltävä suodatuslämpötila pystytään nostamaan nykyisestä 550 °C asteesta tavoiteltuun 850 °C asteeseen.
Väitöskirjassa tarkasteltujen prosessien tuotantokustannukset ovat nykyisellään fossiilisia liikennepolttoaineita korkeammalla tasolla. Uusiutuvien polttoaineiden kehittäminen kilpailukykyisiksi edellyttääkin pitkäkestoisia edistämistoimia. Näihin lukeutuu merkittävä panostus tutkimukseen, mutta erityisesti toimet, jotka nopeuttavat demonstraatiolaitosten rakentamista.
Julkaisun otsikon käännös | Synteettisiä polttoaineita ja olefiineja metsätähteistä, hiilidioksidista ja sähköstä: Teknistaloudellinen tarkastelu |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-951-38-8342-3 |
Sähköinen ISBN | 978-951-38-8343-0 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |