Energiaosaamista Keski-Pohjanmaan
ammattikorkeakoulussa Ylivieskassa
FL Kari Pieniniemi
Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu,
Centria tutkimus ja kehitys
Ylivieska
Esityksen sisältö
• Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu
(KPAMK) Ylivieskassa
• Energiatekniikan tulevaisuuden haasteita
• Miten KPAMK:n Ylivieksan sähkövoima- ja
energiatekniikan koulutus- ja tutkimustoiminta
vastaa tulevaisuuden haateisiin
Keski-Pohjanmaan
ammattikorkeakoulu (KPAMK)
KPAMK toimii kolmella paikkakunnalla
KPAMK YLIVIESKA
• Laajin KPAMK yksikkö
• 5 koulutusalaa (Tekniikka, Sosiaaliala, Humanistinen
ala, Liiketalous ja Matkailu)
• Opiskelijoiden määrä 1300
• Henkilökuntaa 130
• Koulutusta Ylivieskassa ja Raudaskylässä
KPAMK YLIVIESKA
KPAMK:n YLIVIESKAN YKSIKÖSSÄ
KOULUTUSTA JA TUTKIMUSTA ON
SEURAAVILLA ALOILLA:
•
•
•
•
•
•
•
•
Kone – ja tuotantotekniikka
Mediatekniikka
SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA
Puutekniikka
Tuotantotalous
Matkailu
Sosiaaliala
Humanistinen ala
CENTRIA T&K YLIVIESKASSA
• KPAMK:n tutkimus ja kehitystoiminta on
keskitetty CENTRIA T&K
• CENTRIA työllistää 50 – 70 asiantuntijaa erilaisissa
tutkimus- ja kehitystehtävissä
CENTRIAN TUTKIMUSLABORATORIOT
YLIVIESKASSA
RFMedia
MobiMedia, Digital Media, Test System
Development, RF & Microwave Technology
CENTRIA Test
EMC, ESD, Reliability testing, Fault Analysis,
CENTRIA Wood Products
5-axis machining center
CENTRIA Production Technology
ENERGIATEKNIIKAN
TULEVAISUUDEN HAASTEITA
ENERGIATEKNIIKAN
TULEVAISUUDEN HAASTEITA*
Renewables
GAS; 21%
77 %
50 EJ
OIL; 35%
Bioenergy
87 %
43 EJ
Renewable
s; 13 %
COAL; 25%
15%
Nuclear;
6%
8%
Other renewables
Hydropower
Bioenergy
9%
4%
Municipal & Industrial Waste
Agricultural Crops & By-products
Wood Biomass
World Primary Energy mixture
100 % = 500 EJ (eksajoule = 1018J)
* Source: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France, Opening Session Conference General Chairman Prof. Josef Spitzer
ENERGIATEKNIIKAN
TULEVAISUUDEN HAASTEITA*
TUTKIMUKSELLE
• Energian yksikköhinnan alentaminen
• Kestävä energian tuotanto , CO2 päästöt ja suljettu
hiilen kierto
2/3 Uusiutuvan energian 20 % tavoiteesta joudutaan
kattamaan bioenergialla
PÄÄTTÄJILLE
Uusiutuvan ja fossiilisen energian hintaero vaatii
poliittisia päätöksiä
KULUTTAJILLE
Uusiutuvan energian korkeampaa hintaa ei voida täysin
kompensoida tukipolitiikalla
* Source: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France, Opening Session Conference General Chairman Prof. Josef Spitzer
TEOLLISUUDEN VASTAUS
TULEVAISUUDEN HAASTEISIIN
BIOREFINERY
BIOFUELS
AND
CHEMICALS
FROM
BIOMASS
* Source: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France, Hans Sohlström Excutive Vice President of UPM
BIOENERGY AND BIOFUELS an opportunity for the forest industry
MITEN KPAMK:N YLIVIESKAN
ENERGIATEKNIIKAN KOULUTUS
VASTAA TULEVAISUUDEN
HAASTEISIIN
SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA
Kurssitarjonta energiatekniikassa:
o
o
o
o
o
o
Biokaasutekniikka
Energiatalous
Energiatekniikan harjoitustyöt
Energiatekniikan perusteet
Höyrytekniikka
Lämmönsiirtotekniikka
o
o
o
o
o
o
o
Lämpöpumput ja aurinkoenergia
Polttotekniikka
Teknillinen termodynamiikka
Vesi- ja tuulivoimalaitokset
Virtaustekniikan perusteet
Voimalaitostekniikka
Ympäristötekniikka
SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA
Energiatekniikan tutkimus
Tutkimuksemme painottuu
pienimuotoiseen, hajautettuun energiatuotantoon ja
biopolttoainekäyttöisten CHP
- yksiköiden kehittämiseen
sekä biomassan kaasutusteknologian kehittämiseen ja
tuotekaasun analysointiin
Koulutusohjelmamme sisältää
sähkövoima- ja energiatekniikan
suuntaumat, joten CHP-käytöstä
löytyvät molempien suuntaumien
osaamisalueet:
o kaasutustekniikat
o polttomoottori-generaattoritekniikka
o ohjaus ja automatiikka
ENERGIATEKNIIKKA
ESIMERKKI. Biokaasun hyödyntäminen CHP - tuotannossa
Haapajärven biokaasureaktori ja
Junttilan tilan biokaasureaktorit
mahdollistavat tutkimusyhteistyön
CENTRIA:n ja HAI:n välillä
Junttilan tilalla on kaksi biokaasureaktoria
pysty- ja vaakamallinen, vaakamallisen
reaktorin on suunnitellut ja valmistanut
Haapavedellä toimiva Metaenergia Oy
ENERGIATEKNIIKKA
ESIMERKKI. Biokaasun hyödyntäminen CHP - tuotannossa
Junttilan tilalle Nivalaan on
varusteltu opinnäytetyönä
biokaasua hyödyntävä 15 kW:n
aggregaatti
Tilalla tuotettu biokaasu
hyödynnetään polttomoottorissa,
joka tuottaa sekä lämpöä että
sähköä tilan omaan käyttöön
ENERGIATEKNIIKKA
ESIMERKKI. Biokaasun paineistaminen
Olemme kehittäneet biokaasun
paineistusyksikön, jolla on
mahdollista paineistaa biokaasu
200 barin paineeseen.
Biokaasun paineistaminen mahdollistaa
sen käytön liikennepolttoaineena
ENERGIATEKNIIKKA
ESIMERKKI. Puukaasuauto
Omistaja Eero Kangasoja
Ajettu 130 000 km, Suurin
nopeus 120 km/h, Polttoaineen
kulutus 1 litra haketta / km,
Hakevarasto 200 L = 200 km
Energiatekniikka avusti uuden
kaasutusteknologian
patentoimisessa (GASEK Oy)
Hakkeen kaasutukseen perustuva GASEK Oy:n CHP – laitos
tuottaa sähköä ja lämpöä talvella 2010 -35 °C pakkasella
ENERGIATEKNIIKKA
Small-Scale Biomass Gasification
Lähde: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon
XYLOWATT Gasifier (www.xylowatt.com)
ENERGIATEKNIIKKA
Small-Scale Biomass Gasification
Pienimittakaavaisen CHPtuotannon markkinat
1. Biomassan kaasutukseen perustuva CHP laitos
2. Hajautettu energiantuotanto
Haja-asutusalueet, joiden
energiatuotanto perustuu pääosin
fossiilisiin polttoaineisiin kärsivät
fossiilisten polttoaineiden hinnan
nopeasta noususta
3. Hiilineutraalia kaasua teollisuudelle
Pienimittakaavaisen CHP
tuotannon markkinat
kasvavat Euroopassa ja OECD Energiaintensiivisen teollisuuden
maissa
(metalli, sementti, jne.) tavoitteena on
alentaa CO2 päästöjä ja energiakustannuksia mm. monipuolistamalla ja
hajauttamalla energiakulutustaan
Lähde: 18th European Biomass Conference and Exhibition 3-7- May 2010 Lyon France,
XYLOWATT Gasifier (www.xylowatt.com)
HIGHBIO 2 tutkimushankkeen tarkoituksena on tutkia erityisesti metsäbiomassojen
hyödyntämismahdollisuuksia energiantuotannossa sekä liikennepolttoaineiden ja erilaisten
kemikaalien valmistuksessa.
HighBio2 hankkeen tarkoituksena on edistää ympäristöystävällisen ja tehokkaan tekniikan
kehittämistä bioenergian tuotantoa varten, edistää biopohjaisten polttoaineiden ja
kemikaaliteollisuuden raaka-aineiden kehittämistä, tukea tutkimus- ja kehittämistyöllä
pienimuotoista lämmön- ja sähköntuotantoa paikallistasolla.
Tutkimushankkeen HIGHBIO2 ”Biomass to Energy and Chemicals” vastuullisena johtajana
toimii professori Ulla Lassi Kokkolan yliopistokeskuksesta
HIGHBIO 2 hankkeessa mukana olevat korkeakoulut
•
•
•
•
•
Kokkolan yliopistokeskus CHYDENIUS
Jyväskylän yliopisto
Oulun yliopisto
Luleå Tekniska Universitet, Energiteknik
Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu –
CENTRIA tutkimus ja kehitys Energiatekniikan
laboratorio
Energiatekniikan laboratorion CHP - laitos
Tutkimushankkeessa hyödynnetään
Energiatekniikan tutkimuslaboratorion pilotmittakaavaista CHP kaasutuslaitosta
Kuvassa KPAMK:n
CENTRIA T&K:n
myötävirtakaasutuslaitos ja 8 sylinterinen
5,4 L kaasumoottori
Energiatekniikan laboratorion CHP - laitos
Pilot myötävirtakaasutuslaitoksen lämpöteho on 50 kWth ja sähköteho 20 kWe
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Wood chip storage
Wood chip screw conveyor
Gasifier
Raw gas pipe
Scrubbers
Water tank
Ash barrel
Engine 8.4 liter
Generator 50 kW
Start up pipe
Exhaust pipe
Heat exchanger for exhaust gas
Cooler
Heat exchanger
Energiatekniikan laboratorion tehtävät
HIGHBIO 2 tutkimushankkeessa
CENTRIA T&K:n tutkimustyö HIGHBIO 2
hankkeessa keskittyy Sievin koelaitoksen
kaasutusprosessin hallittavuuden
parantamiseen ja tuotekaasun online
analytiikkaan.
Tutkimustyötä tehdään sekä CENTRIA T&K
Sievin koelaboratoriossa että Reisjärvellä
Susisaaren biomassan kaasutuslaitoksella,
johon on asennettu Stirling-moottori.
Stirling moottorilla varustettu
CHP - laitos
Energiatekniikan tutkimuslaboratorion puuhakkeen pilotmittakaavainen kaasutuslaitos,
kaasupoltin ja Stirling moottori
• Sähköteho 9 kWe
• Lämpöteho 50kWth
Stirling moottorilla varustettu
CHP - laitos
mikro-CHP käytössä Stirling-moottorilla on
merkittäviä etuja IC moottoreihin
verrattuna.
• Stirling moottorin huoltoväli 5 000 –
8 000 tuntia on huomattavasti pitempi
kuin Otto-moottorilla.
• Stirling- moottorin pakokaasu-päästöt
voivat olla jopa 10 kertaa pienemmät
kuin Otto-moottorilla.
Solo Stirling-moottorin sähköteho on 9 kWe
lämpöteho 26 kWth
ENERGIATEKNIIKKA
Voimalaitossimulaatiot (Prosim ja Solvo)
Fortum Solvo on monipuolinen
voimalaitosprosessien suunnittelu- ja
optimointityökalu ammattilaisen käyttöön
Voimalaitoksen toiminnan analysointi ja
optimointi mm. Ylivieskan voimalaitos ja
Haapaveden turvevoimalaitos.
ENERGIATEKNIIKKA
TUULILASKENTAOHJELMISTO WaSP
• Yleisin Euroopassa käytetty
laskentaohjelmisto.
• Soveltuu tuulivoiman
kartoittamiseen ja
tuulivoimalan sijoituksen
optimoimiseen
ENERGIATEKNIIKKA
MAALÄMPÖPUMPPUJEN MITOITUS
• Käytössämme on LP Optimamaalämpöpumppujen
mitoitusohjelmisto.
• Energian- ja tehontarpeen
määritys
• Maapiirin mitoitus
• Porakaivon mitoitus
SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA
Kattilalaitosten käytönvalvojien koulutus
Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu on
valtakunnallisesti tunnettu voimalaitostekniikan kouluttaja
Kattilalaitosten käytönvalvojan koulutusta yhteistyössä
POHTO:n kanssa Oulussa, Lappeenrannassa, Tampereella
POHTO ja Keski-Pohjanmaan ammatti korkeakoulun tutkimus- ja
kehitys, Centria järjestävät yhteistyössä kattilalaitosten käytön
valvojien täydennyskoulutuksen insinööreille ja diplomiinsinööreille.
SÄHKÖ- JA ENERGIATEKNIIKKA
KPAMK Ylivieska ja ydinvoimakoulutus
Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu on valtakunnallisesti tunnettu
voimalaitostekniikan kouluttaja ja tätä tietotaitoa voidaan hyödyntää sähkö- ja
energiatekniikan amk-insinöörien koulutuksessa
Fennovoiman järjestämä koulutus
Fennovoiman tavoitteena on järjestää peruskoulutuksen saaneille sähkö- ja
energiatekniikan opiskelijoille työharjoittelupaikka voimalaitoksilla Keski-Euroopassa
Fachhochschule Aachen
Tiivis yhteistyö Aachenin ammattikorkeakoulun kanssa mahdollistaa sähkö- ja
energiatekniikan amk-insinöörikoulutuksen täydentämisen ydinvoimakoulutuksella
GASEK Oy:n hakkeen kaasutukseen perustuvat
CHP – laitos maatalousmessuilla Kokkolassa 2009
Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulun Ylivieskan
Uusituvan energiatekniikan tutkimusryhmä
DI Yrjö Muilu
FL Kari Pieniniemi
ins.(amk) Miika Oksanen