Strategisk Innovationsagenda
2015-09-24
Teknikläge förgasning och pyrolys
Konsult
NTL IEA Task 33 (förgasning)
Magnus Marklund
VD, SP ETC
NTL IEA Task 34 (pyrolysis)
lars.waldheim @waldheim-consulting.se
[email protected]
Lars Waldheim
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
1
Förgasning översikt, många tillämpningar
40-70 %
energi
40-45 % el,
45-50 % värme
25-30 % el,
50-60 % värme
35-40 % el
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
2
Biomasseförgasning Sverige 2010-2015
Piteå MEVA
1 MW kraftvärme
i drift
WoodRoll 500 kW
Demonstration
driftsättning
SP ETC 1 MW
PEBG pilot
i drift
Rottneros, planerad
100 000 t/å metanol
NER 300 ansökan
avslagen 2014
LTU Green Fuels
2 MW DME pilot
i drift
Värmlandsmetanol AB
Planerad
100 000 t/å metanol
Domsjö
Chemrec demonstration
Avbrutet 2012
Göteborg GoBiGas
Fas 1 20 MW SNG
Fas 2 NER 300 bidrag
2012
Vallvik Biofuel
NER 300 ansökan
avslagen 2012
Värö 25 MW CFB
Mesaugnsförgasare
i drift t. 2014
Västerås
Avfallsförgasning KV
Avbrutet 2010
E.ON Bio2G
Planerad 200 MW SNG
NER 300 bidrag 2014
Värnamo
18 MW IGCC
Avbrutet 2000, 2010
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
3
Europa, sameldning och kraftvärme
(> 1 MWe, ej komplett, inkl. avfall)
Herten CHP (in planning)
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
4
Förgasning med motor Danmark
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.
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
5
IGCC- anläggningar på 1990-talet
Typhoon (SGT100)
Värnamo
CFB, 18 bar tryck
Gas turbine
Arbre, UK
Atmosfärisk förgasning
Drift 1995-2000, 2007
Driftsättning avbröts 2001
3 600 h drift integrerat med GT
pga. byte av huvudägare
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
6
AIR PRODUCTS, UK
En anläggning I driftsättning,
En under byggnad, driftstart 2016
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
7
Vaskiluoto, sameldning med kolpanna
Största CFB-förgasaren 140 MWth
Product gas
Instrumentation,
electrification
and automation
Dried biomass
Wet biomass
Biomass receiving
and pre-handling
Large-scale belt dryer
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
CFB gasifier
140 MWfuel
Existing PC boiler
modifications and new
burners
8
Europa BTL +Pyrolys
Domsjö BLG BTL (planned, stopped 2012)
ETC Pyr. (in op.) LTU Green Fuels/Chemrec BLG (in op.)
Vallvik BLG BTL (planned.)
Värmlandsmetanol (planned)
Rottneros BTL (planned)
Tofte Biofuel (planned.)
GoBIGas SNG (in op.)
BIO-MCM BTL (in op/ in plan)
Empyro pyrolysis (in op.)
Hervesken, Delfzilj WtG (in constr.?)
HVC WtG (planned.)
Solena WtL (planned)
Finish Forest BTL (Ajos BTL) (stopped 2013)
Kemira Oulu NH3 (stopped 1990)
Rauma BTL ( planned. stopped 2012)
NSE BTL ( planned. stopped 2012)
Valmet Pyr. (in op.)
VTT Pyr. (in op.)
UPM Lappen raanta HVO (in op.)
Fortum pyrolysis (in op.)
Fortum pyrolysis (planned.)
Bio2G SNG (planned)
CHOREN BTL (stopped 2010)
BioTFuel (planned)
Bioliq BTL (in commissioning)
Stracel (planned)
Gussing, BTL, SNG (op.)
Bure Saudron BTL (stopped 2011,
New project
planned 2013)
Pilot plants
Demonstration plants
“Commercial”
BTL Liquid fuels incl. alcohols
BLG Black liquor gasification
SNG Synthetic Natural Gas
WtG Waste to Gas
WtL Waste to Liquids
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
9
NER 300 Europa
EU NER300: bioenergy
1st Call
2nd
• 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?
• Fast pyrolysis
– Estland. Pyrolysolja. Status okänd
• CHP Biomass pyrolysis – Lettland. Pyrolysolja. Status okänd
Call
• E.ON Bio2G
– Sverige. SNG. Status ?
Andra ansökningar ej valda (Rottneros etc.)
Deadline har utsträckts 2 år. (GoBiGas 2 2016, Bio2G 2020)
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
10
Biomassa till metanol: Värmlandsmetanol
Tillståndsprövning pågår
Investorer och IPO för ett tillskott av 3 000 MSEK (330M€) planeras
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
11
USA AND CANADA BTL+Pyrolys
KiOR Pyr. (stopped 2013)
Red Rock Biofuels (planned)
Frontline Bioenergy BTL (op.?)
New Page BTL (on hold))
Fulcrum BTL (in constr.)
Flambeau BTL (on hold)
Coskata BTL (USDA)
REIII
Andritz Carbona, GTI , HTAS
Ensyn Pyr, several units op.
(op.)
Sierra Energy WTL (planned)
Enerkem BTL ( in commissioning
IHI2
op.
Enerkem BTL (op)
Rentech, Clear Fuels (stopped 2013)
Freedom Pine BTL (planned 2012)
Range Fuels BTL (stopped 2011)
Solena WTL (planned)
Pilot plants
Enerkem BTL (planned)
INEOS BTL (in commissioning)
“Commercial”
UOP (pyrolysis)
Sundrop Biofuels BTL (planned)
More info
Demonstration plants
http://www1.eere.energy.gov/biomass/integrated_biorefineries.html,
www.canmet.cn
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
BTL
BLG
CHP
SNG
WtE
Liquid fuels incl. alcohols
Black liquor gasification
Combined heat and power
Synthetic Natural Gas
Waste to Energy
WtL Waste to Liquids
12
12
ENERKEM, Kanada
Enerkem driftsätter en 100 000 ton per år RDF-förgasare för att göra
38 000 m3 etanol i Edmonton. Först produktion annonserad sep. 2015
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
13
13
INEOS BIO, USA
Vero Beach, FL
Biomasseavfall, RDF förgasas till 30 000 m3 etanol per år och 6 MWe.
Driftsättning stoppad 2014, 2015, ombyggnader
Syrgasblåst tvåstegsförgasare
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
1.5 tpd PDU
gasifier
14
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
Strategisk innovationsagenda
2015-09-24
15
Exempel på konverteringsprodukter via snabb pyrolys:
SP Energy Technology Center
SP Energy Technology Center
KiOR
Ensyn
Fortum
BTG-BTL
Ensyn
ABRITech
Red Arrow
Red Arrow
Red Arrow
Red Arrow
Ensyn
AgriTherm
KiOR
Valmet
Biomass Engineering, Ltd.
Pytec
Virgina Tech
BTG
University of Science and Technology of
Fraunhofer UMSICHT
Mississippi State University
USDA-ARS-ERRC
RTI International
Alternative Energy Solutions Ltd.
Envergent
Mainstream Engineering Corporation
Battelle
ABRITech
Renewable Oil International LLC
VTT Ltd.
SP ETC
University of Idaho
UDT
Iowa State University
National Renewable Energy Laboratory
Fraunhofer UMSICHT
CanmetENERGY
CanmetENERGY
KiOR
-
- idle
planned
operational
operational
operational
- never started
operational
operational
operational
operational
operational
operational
- idle
operational
- never started
- idle
- idle
operational
operational
- commissioning
operational
operational
operational
operational
- idle
under construction
operational
- commissioning
operational
- commissioning
operational
operational
operational
operational
operational
operational
operational
- commissioning
- idle
USA
TRL 8 First-of-a-king commercial demo
Brazil
TRL 8 First-of-a-king commercial demo
Finland TRL 8 First-of-a-king commercial demo
NetherlandTRL 8 First-of-a-king commercial demo
Canada TRL 8 First-of-a-king commercial demo
Canada TRL 6-7 Demonstration
USA
TRL 8 First-of-a-king commercial demo
USA
TRL 8 First-of-a-king commercial demo
USA
TRL 8 First-of-a-king commercial demo
USA
TRL 8 First-of-a-king commercial demo
Canada TRL 6-7 Demonstration
Canada TRL 6-7 Demonstration
USA
TRL 4-5 Pilot
Finland TRL 6-7 Demonstration
UK
TRL 6-7 Demonstration
Germany TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
NetherlandTRL 4-5 Pilot
China
TRL 4-5 Pilot
Germany TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
New Zeala TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
Canada TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 4-5 Pilot
Finland TRL 4-5 Pilot
Sweden TRL 4-5 Pilot
USA
TRL 1-3 Research
Chile
TRL 1-3 Research
USA
TRL 1-3 Research
USA
TRL 1-3 Research
Germany TRL 1-3 Research
Canada TRL 1-3 Research
Canada TRL 1-3 Research
USA
TRL 1-3 Research
-
- - In situ
forest residues
20 833 kg/h
- - Circulating Fluid Bforest residues
16 667 kg/h
- Fluid Bed
forest residues
10 000 kg/h
- - Rotating Cone organic residues and waste 5 000 kg/h
- - Circulating Fluid Bforest residues
2 500 kg/h
- - Auger
2 000 kg/h
- - Circulating Fluid Bunknown
1 667 kg/h
- - Circulating Fluid Bunknown
1 667 kg/h
- - Circulating Fluid Bunknown
1 667 kg/h
- - Circulating Fluid Bunknown
1 250 kg/h
- - Circulating Fluid Bed
625 kg/h
- Fluid Bed
agricultural residues
420 kg/h
- - In situ
forest residues
417 kg/h
- Fluid Bed
forest residues
300 kg/h
- Fluid Bed
250 kg/h
organic residues and waste
250 kg/h
- - Flat Plate
organic residues and waste
250 kg/h
- Fluid Bed
- - Rotating Cone
200 kg/h
- Fluid Bed
120 kg/h
- - Flat Plate
100 kg/h
- - Auger
83 kg/h
- Fluid Bed
83 kg/h
- - In situ
42 kg/h
- - Auger
40 kg/h
- - Circulating Fluid Bed
63 kg/h
organic residues and waste
45 kg/h
- Fluid Bed
(Flash) Pyrolysis
31 kg/h
- - Auger
25 kg/h
- - Auger
21 kg/h
- Fluid Bed
20 kg/h
- - Centrifugal
20 kg/h
- - Auger
20 kg/h
- Fluid Bed
15 kg/h
- Fluid Bed
10 kg/h
- Fluid Bed
12 kg/h
- - Flat Plate
10 kg/h
- Fluid Bed
10 kg/h
- - Flat Plate
10 kg/h
- - In situ
42 kg/h
unit
inputcapacity1
rawmaterial
technology
type
country
status
projectowner
Kommersiella/Demo anläggningar
Pyrolysis i Sverige
LTU Green Fuels
Co-gasification BL/PO
3 MWth
SP ETC
POC: 200 kWth
Labb materialkarakterisering
Sollefteå Kommun
Pyrofab (Mobil demo): ? kWth
Billerud pyrolys
NER 300 bidrag
Projektet avbrutet
KTH
Catalytic Steam pyrolysis: 10 kWth
Labb materialkarakterisering
SP Process Development
Labb materialkarakterisering
SP Energy Technology Center
SWE Country Report IEA T34
October 2014
18
Fortums pyrolysoljeanläggning i Joenssu, Finland
SP Energy Technology Center
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
SP Energy Technology Center
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.
© 2014
Location Empyro: on site AkzoNobel, Hengelo (Netherlands)
22
EMPYRO – key figures
Overall Project investments (EMPYRO): ~ 19 Meur
(Incl. civil works, working capital, permits, engineering, installation, equipment, etc)
23
© 2014
Slutsatser teknikstatus pyrolys
• 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.
SP Energy Technology Center
Tack för uppmärksamheten!
SP Energy Technology Center