Strategisk Innovationsagenda 2015-09-24 Teknikläge .../file/5_Waldheim-Marklund_SIA... · 2015-09-24 . Pilot plants “Commercial” Demonstration plants . GoBIGas SNG (in op.) CHOREN

1 Strategisk innovationsagenda 2015-09-24

Strategisk Innovationsagenda 2015-09-24

Teknikläge förgasning och pyrolys

Lars Waldheim Konsult

NTL IEA Task 33 (förgasning)

lars.waldheim @waldheim-consulting.se

Magnus Marklund VD, SP ETC

NTL IEA Task 34 (pyrolysis)

[email protected]


Förgasning översikt, många tillämpningar

40-45 % el, 45-50 % värme

25-30 % el, 50-60 % värme

35-40 % el

40-70 % energi


SP ETC 1 MW PEBG pilot

i drift

Domsjö Chemrec demonstration

Avbrutet 2012

Värmlandsmetanol AB Planerad

100 000 t/å metanol

WoodRoll 500 kW Demonstration

driftsättning

Göteborg GoBiGas Fas 1 20 MW SNG

Fas 2 NER 300 bidrag 2012

Värnamo 18 MW IGCC

Avbrutet 2000, 2010

Värö 25 MW CFB Mesaugnsförgasare

i drift t. 2014

E.ON Bio2G Planerad 200 MW SNG NER 300 bidrag 2014

Vallvik Biofuel NER 300 ansökan

avslagen 2012

Rottneros, planerad 100 000 t/å metanol NER 300 ansökan

avslagen 2014

Piteå MEVA 1 MW kraftvärme

i drift

Biomasseförgasning Sverige 2010-2015

Västerås Avfallsförgasning KV

Avbrutet 2010

LTU Green Fuels 2 MW DME pilot

i drift


Europa, sameldning och kraftvärme (> 1 MWe, ej komplett, inkl. avfall)

4

Herten CHP (in planning)


Harboröre (Babcok Völund) I drift 1994, med motore 2000. 3.3 MWth, 0.85 MWe , 2 motorer. Fastbäddsförgasare, tjärskrubber, tjära samals och används vid topplast

Skive (Carbona, HTAS) I drift 2006 11 MWth / 3*2 MWe. Träpellets. FB förgasare, monolitisk tjärreformer, gas filter, skrubber och 3 motorer.

Andra leverantörer i Europa: MEVA, Spanner, Repotec, Guascor, EQTEQ, mfl.

Förgasning med motor Danmark

5


Värnamo

CFB, 18 bar tryck

Drift 1995-2000, 2007

3 600 h drift integrerat med GT

Gas turbine

Typhoon (SGT100)

Arbre, UK

Atmosfärisk förgasning

Driftsättning avbröts 2001

pga. byte av huvudägare

IGCC- anläggningar på 1990-talet

6


En anläggning I driftsättning, En under byggnad, driftstart 2016

AIR PRODUCTS, UK

7


Vaskiluoto, sameldning med kolpanna

Wet biomass

Existing PC boiler modifications and new

burners

Instrumentation, electrification and automation

Biomass receivingand pre-handling

Large-scale belt dryer CFB gasifier 140 MWfuel

Product gas

Dried biomass

Största CFB-förgasaren 140 MWth


Pilot plants

“Commercial” Demonstration plants

GoBIGas SNG (in op.)

CHOREN BTL (stopped 2010)

Bioliq BTL (in commissioning)

NSE BTL ( planned. stopped 2012)

Domsjö BLG BTL (planned, stopped 2012)

Vallvik BLG BTL (planned.)

Rottneros BTL (planned) Finish Forest BTL (Ajos BTL) (stopped 2013)

BIO-MCM BTL (in op/ in plan)

LTU Green Fuels/Chemrec BLG (in op.)

Värmlandsmetanol (planned)

Bio2G SNG (planned)

Stracel (planned)

Rauma BTL ( planned. stopped 2012)

Bure Saudron BTL (stopped 2011, New project planned 2013)

BioTFuel (planned)

Kemira Oulu NH3 (stopped 1990)

Gussing, BTL, SNG (op.)

BTL Liquid fuels incl. alcohols BLG Black liquor gasification SNG Synthetic Natural Gas WtG Waste to Gas

UPM Lappen raanta HVO (in op.)

Solena WtL (planned)

WtL Waste to Liquids

Hervesken, Delfzilj WtG (in constr.?)

HVC WtG (planned.)

Europa BTL +Pyrolys

9

Tofte Biofuel (planned.)

Empyro pyrolysis (in op.)

Fortum pyrolysis (in op.) Fortum pyrolysis (planned.)

ETC Pyr. (in op.)

Valmet Pyr. (in op.)

VTT Pyr. (in op.)


NER 300 Europa EU NER300: bioenergy

• UPM Stracell – Frankrike. FT. Status okänt, aktivitet 2015?

• AIOS BTL – Finland. FT. Avbrutet.

• WoodSpirit – Nederländerna. Metanol. Status okänd.

• Pyrogrot Billerud – Sverige. Pyrolysolja. Avbrutet

• GoBiGas 2 – Sverige. SNG. Fas 1 pågår, fas 2?

1st Call

2nd Call

• Fast pyrolysis – Estland. Pyrolysolja. Status okänd

• CHP Biomass pyrolysis – Lettland. Pyrolysolja. Status okänd

• E.ON Bio2G – Sverige. SNG. Status ?

Andra ansökningar ej valda (Rottneros etc.) Deadline har utsträckts 2 år. (GoBiGas 2 2016, Bio2G 2020)


Biomassa till metanol: Värmlandsmetanol Tillståndsprövning pågår Investorer och IPO för ett tillskott av 3 000 MSEK (330M€) planeras


Fulcrum BTL (in constr.)

Rentech, Clear Fuels (stopped 2013)

Pilot plants

Andritz Carbona, GTI , HTAS (op.)

Range Fuels BTL (stopped 2011)

“Commercial” UOP (pyrolysis)

INEOS BTL (in commissioning) Demonstration plants Enerkem BTL (planned)

Enerkem BTL ( in commissioning

Enerkem BTL (op)

Coskata BTL (USDA) Flambeau BTL (on hold)

New Page BTL (on hold))

REIII

More info http://www1.eere.energy.gov/biomass/integrated_biorefineries.html, www.canmet.cn

BTL Liquid fuels incl. alcohols BLG Black liquor gasification CHP Combined heat and power

WtE Waste to Energy SNG Synthetic Natural Gas

Sundrop Biofuels BTL (planned)

Sierra Energy WTL (planned)

WtL Waste to Liquids

Freedom Pine BTL (planned 2012)

USA AND CANADA BTL+Pyrolys

Solena WTL (planned)

12

Frontline Bioenergy BTL (op.?) Red Rock Biofuels (planned)

Ensyn Pyr, several units op.

KiOR Pyr. (stopped 2013)

IHI2 op.

http://www1.eere.energy.gov/biomass/integrated_biorefineries.html


Enerkem driftsätter en 100 000 ton per år RDF-förgasare för att göra 38 000 m3 etanol i Edmonton. Först produktion annonserad sep. 2015

ENERKEM, Kanada

13


Vero Beach, FL Biomasseavfall, RDF förgasas till 30 000 m3 etanol per år och 6 MWe. Driftsättning stoppad 2014, 2015, ombyggnader

Syrgasblåst tvåstegsförgasare 1.5 tpd PDU

gasifier

INEOS BIO, USA

14


Slutsatser teknikstatus

• Småskalig kraftvärme mycket intresse där stöd finns (ej Sverige). Intressant på sikt för de minsta näten som inte har kraftvärme?

• Sameldning inte intressant i Sverige, industriugnar? • IGCC –utvecklingen fram till ca 2000, men kolförgasning aktivt

Kommer intresset igen på lång sikt (efter 2030)?

• Syntesgas generellt ”Mycket skrik och lite ull”, och lite driv • Många projekt under beredning

Stora stöd t.ex. genom NER 300, men otillräckligt? Hur komma över finansierings-, teknik- och marknadsrisker trots stora stöd i vissa fall?

• Globalt så är ingen anläggning i drift på biobränsle och avfall, men driftsättning pågår för

tre syntesgas anläggningar en IGCC varav en i Sverige.

• Sverige ligger fortfarande långt framme kunskapsmässigt

SP Energy Technology Center

Exempel på konverteringsprodukter via snabb pyrolys:


Kommersiella/Demo anläggningar

pro

jecto

wn

er

sta

tus

co

un

try

typ

e

tech

no

log

y

raw

ma

teri

al

in

pu

tca

pa

cit

y1

un

it

KiOR - - idle USA TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - In situ forest residues 20 833 kg/hEnsyn - planned Brazil TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - Circulating Fluid B forest residues 16 667 kg/hFortum - operational Finland TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - Fluid Bed forest residues 10 000 kg/hBTG-BTL - operational NetherlandTRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - Rotating Cone organic residues and waste 5 000 kg/hEnsyn - operational Canada TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - Circulating Fluid B forest residues 2 500 kg/hABRITech - - never started Canada TRL 6-7 Demonstration - - - Auger 2 000 kg/hRed Arrow - operational USA TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - Circulating Fluid B unknown 1 667 kg/hRed Arrow - operational USA TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - Circulating Fluid B unknown 1 667 kg/hRed Arrow - operational USA TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - Circulating Fluid B unknown 1 667 kg/hRed Arrow - operational USA TRL 8 First-of-a-king commercial demo - - - Circulating Fluid B unknown 1 250 kg/hEnsyn - operational Canada TRL 6-7 Demonstration - - - Circulating Fluid Bed 625 kg/hAgriTherm - operational Canada TRL 6-7 Demonstration - - Fluid Bed agricultural residues 420 kg/hKiOR - - idle USA TRL 4-5 Pilot - - - In situ forest residues 417 kg/hValmet - operational Finland TRL 6-7 Demonstration - - Fluid Bed forest residues 300 kg/hBiomass Engineering, Ltd. - - never started UK TRL 6-7 Demonstration - - Fluid Bed 250 kg/hPytec - - idle Germany TRL 4-5 Pilot - - - Flat Plate organic residues and waste 250 kg/hVirgina Tech - - idle USA TRL 4-5 Pilot - - Fluid Bed organic residues and waste 250 kg/hBTG - operational NetherlandTRL 4-5 Pilot - - - Rotating Cone 200 kg/hUniversity of Science and Technology of - operational China TRL 4-5 Pilot - - Fluid Bed 120 kg/hFraunhofer UMSICHT - - commissioning Germany TRL 4-5 Pilot - - - Flat Plate 100 kg/hMississippi State University - operational USA TRL 4-5 Pilot - - - Auger 83 kg/hUSDA-ARS-ERRC - operational USA TRL 4-5 Pilot - - Fluid Bed 83 kg/hRTI International - operational USA TRL 4-5 Pilot - - - In situ 42 kg/hAlternative Energy Solutions Ltd. - operational New Zeala TRL 4-5 Pilot - - - Auger 40 kg/hEnvergent - - idle USA TRL 4-5 Pilot - - - Circulating Fluid Bed 63 kg/hMainstream Engineering Corporation - under construction USA TRL 4-5 Pilot - - Fluid Bed organic residues and waste 45 kg/hBattelle - operational USA TRL 4-5 Pilot - (Flash) Pyrolysis 31 kg/hABRITech - - commissioning Canada TRL 4-5 Pilot - - - Auger 25 kg/hRenewable Oil International LLC - operational USA TRL 4-5 Pilot - - - Auger 21 kg/hVTT Ltd. - - commissioning Finland TRL 4-5 Pilot - - Fluid Bed 20 kg/hSP ETC - operational Sweden TRL 4-5 Pilot - - - Centrifugal 20 kg/hUniversity of Idaho - operational USA TRL 1-3 Research - - - Auger 20 kg/hUDT - operational Chile TRL 1-3 Research - - Fluid Bed 15 kg/hIowa State University - operational USA TRL 1-3 Research - - Fluid Bed 10 kg/hNational Renewable Energy Laboratory - operational USA TRL 1-3 Research - - Fluid Bed 12 kg/hFraunhofer UMSICHT - operational Germany TRL 1-3 Research - - - Flat Plate 10 kg/hCanmetENERGY - operational Canada TRL 1-3 Research - - Fluid Bed 10 kg/hCanmetENERGY - - commissioning Canada TRL 1-3 Research - - - Flat Plate 10 kg/hKiOR - - idle USA TRL 1-3 Research - - - In situ 42 kg/h


SP ETC POC: 200 kWth

Labb materialkarakterisering

Pyrolysis i Sverige

KTH Catalytic Steam pyrolysis: 10 kWth

Labb materialkarakterisering

SP Process Development Labb materialkarakterisering

LTU Green Fuels Co-gasification BL/PO

3 MWth

SWE Country Report IEA T34 October 2014

18

Sollefteå Kommun Pyrofab (Mobil demo): ? kWth

Billerud pyrolys NER 300 bidrag

Projektet avbrutet


Fortums pyrolysoljeanläggning i Joenssu, Finland


Princip: CHP integrerad FB pyrolysanläggning (ersätta HFO/LFO för satelitenheter i lokal fjärrvärmeproduktion)

Invigning: 29 Novmeber 2013

Kapacitet: 10 ton TS bränsle/tim

Bränsle: Sågspån, hyggesavfall

Status: I drift

Fortums pyrolysoljeanläggning i Joenssu, Finland

Commercial scale demonstration of fast pyrolysis technology

21 © 2014

EMPYRO - introduction

OBJECTIVE Design, built and operate a 25 MWth fast pyrolysis plant to produce

simultaneously electricity, process steam and fuel oil from woody biomass.

Demonstrate the use of pyrolysis oil in natural gas fuelled boiler for the production of process steam.

Reference plant for BTG-BTL Pyrolysis Technology.

22 Location Empyro: on site AkzoNobel, Hengelo (Netherlands) © 2014

Overall Project investments (EMPYRO): ~ 19 Meur

(Incl. civil works, working capital, permits, engineering, installation, equipment, etc)

23 © 2014

EMPYRO – key figures


• Tidiga anläggingar vara inte ämnade för energi, t.ex. liquid smoke • Möjligheterna med PO som ersättningsolja har studerats men ofta är egenskaperna inte fördelaktiga. • Idag är två demos igång i EU för kraftvärme! • Att uppgradera till biocrude via pyrolys är i gryningen och kan innebära tekniksprång i närtid. • Sverige inte så långt fram kunskapsmässigt i jmf med förgasning • Teknikbarriärer (i förhållande till förgasning) är idag de främsta hindren. • Fördelar finns i att kunna göra perifer bioråvara mer energität.

Slutsatser teknikstatus pyrolys


Tack för uppmärksamheten!

Documents

Strategisk Innovationsagenda 2015-09-24 Teknikläge .../file/5_Waldheim-Marklund_SIA... · 2015-09-24 . Pilot plants “Commercial” Demonstration plants . GoBIGas SNG (in op.) CHOREN