Bioöljyn valmistus osana CHP-voimalaitosta on kustannustehokasta

Fortum rakentaa ensimmäisenä maailmassa CHP-voimalaitokseen integroidun bioöljylaitoksen. VTT:n kehittämä pyrolyysiöljyn valmistuskonsepti tarjoaa monia synergiaetuja ja kustannustehokkuutta. Metso, joka vastaa projektin teknologian toimituksesta, on kaupallistamassa menetelmää.

”Fortumilla on useita voimalaitoksia, jotka perustuvat yhdistettyyn sähkön- ja lämmöntuotantoon (CHP), siksi VTT:n kehittämä nopeaan pyrolyysiin perustuva bioöljyn valmistuskonsepti, jossa pyrolysaattori yhdistetään CHP-kattilaan, sopii meille erittäin hyvin”, toteaa kehitysjohtaja Jukka Heiskanen Fortumin Heat-divisioonasta. 
Joensuuhun rakennettava laitos tuottaa 50 000 tonnia bioöljyä vuosittain. Raaka-aineena käytetään metsähaketta ja muuta puubiomassaa.

”Korvaamme bioöljyllä fossiilisia polttoaineita ensisijassa meidän omissa öljykattiloissamme. Pyrolyysiöljy on järkevä tapa korvata raskasta polttoöljyä, koska siirtyminen sen käyttöön olemassa olevassa kattilakannassa on mahdollista kohtuullisin investoinnein.”

Joensuun valintaan vaikutti moni asia

”Fortumilla on Joensuussa metsäbiomassaa käyttävä CHP-voimalaitos, jonka ympärille on vuosien kuluessa syntynyt vahva polttoaineinfrastruktuuri. Joensuun sijainti on optimaalinen puuraaka-aineen saannin suhteen ja Itä-Suomesta löytyy myös laaja-alaista metsäosaamista. Toisaalta olemassa olevan voimalan toiminnasta vastaa osaava ja asiantunteva henkilökunta vuorokauden jokaisen tuntina. Bioöljylaitoksen integrointi toimivan voimalaitoksen yhteyteen tarjoaa siis säästöjä niin investointi- kuin operointikustannuksissa”, lisää Jukka Heiskanen.

Joensuun laitos tulee toimimaan tehdasmittakaavaisena demo-laitoksena, josta saadut kokemukset hyödynnetään Fortumin mahdollisissa muissa vastaavissa CHP-voimalaitoksissa.

Kehitys alkanut jo 1980-luvulla

Kiinteiden kotimaisten biopolttoaineiden rinnalle on pyritty löytämään lisää uusia vaihtoehtoja, kuten esimerkiksi nestemäisiä biopolttoaineita, joilla voidaan laajentaa uusiutuvien käyttöä.

”Pyrolyysi on kustannustarkasteluissa todettu edullisimmaksi vaihtoehdoksi”, kertoo johtava erikoistutkija Yrjö Solantausta VTT:ltä.

VTT tutustui nopeaan pyrolyysiin 1980-luvulla IEA:n eli Kansainvälisen energiajärjestön yhteistyöprojektissa.

”Laboratoriokokeita tehtiin 1980-luvulla ja 1990-luvulla siirryttiin tutkimuksessa isompaan mittakaavaan, meillä oli käytössä muun muassa prosessikehitysyksikkö. Silloin myös tutkittiin sitä, miten pyrolyysi olisi mahdollista toteuttaa mahdollisimman edullisin kustannuksin.”

Seuraavassa vaiheessa rakennettiin pilotti Metson tutkimuskeskukseen Tampereelle. Vuodesta 2007 lähtien tutkimus- ja kehitystyötä on tehty konsortiossa, jossa mukana olivat Fortum, Metso, UPM ja VTT.

Pyrolyysilaitoksen integrointi CHP-voimalaan

Metson tutkimuslaitoksen pilotissa koeajot aloitettiin vuonna 2009 ja tuloksia on hyödynnetty teknologian skaalauksessa tehdasmittakaavaiseen laitokseen.
”Pilotin avulla tutkimme muun muassa laite- ja materiaalivaihtoehtoja sekä saimme tietoa, miten kaikki toimii isommassa kokoluokassa. Koeajojen avulla meidän asiantuntijamme kouluttautuivat myös ymmärtämään, miten pyrolyysiprosessi käyttäytyy. Nyt siirryttäessä tehdasmittakaavaiseen laitokseen meillä on edessä samankaltaiset haasteet ja lisänä vielä nesteen käsittely teollisessa kokoluokassa laitoksessa, jonka sähkön ja lämmön tuotannon varmistaminen on ykkösprioriteetti”, toteaa pyrolyysijärjestelmien tuotepäällikkö Joakim Autio Metso Powerilta.

”Tämä on ensimmäinen kerta maailmassa, kun pyrolyysaattori integroidaan olemassa olevaan voimakattilaan. Projekti on vaativa, sillä voimalaitoksen on toimittava häiriöttä ja tuotettava koko ajan sähköä sekä lämpöä Joensuun kaupungille”, sanoo Jukka Heiskanen.

”Metson tavoitteena on teknologian kaupallistaminen, sillä näemme tämäntyyppisellä ratkaisulla olevan potentiaalia niin Suomessa kuin maailmalla. Demonstraatiolaitos on merkittävä askel teknologian kaupallistamisessa”, Joakim Autio lisää.

Jatkossa parannetaan pyrolyysiöljyn ominaisuuksia

Nykyisenlaatuisella pyrolyysiöljyllä korvataan pääosin raskasta polttoöljyä lämpölaitosten öljykattiloissa.

”Pyrolyysiöljyn ominaisuuksia täytyy parantaa, jotta sen käyttöä voitaisiin laajentaa uusiin kohteisiin ja sovelluksiin. Lähinnä tavoitteena on korvata korkeampilaatuisia polttoöljyjä, kuten kevyttä polttoöljyä. Sen jalostamista myös liikenteen polttoaineiksi tutkitaan laboratoriokokeissa”, Yrjö Solantausta lisää.

Pitkäjänteistä rahoitusta

Tekes on rahoittanut konsortion tutkimus- ja kehitysprojektia ja se on ollut osa Tekesin BioRefine-ohjelmaa.

Konsortion edustajat kiittävät Tekesin pitkäjänteisyyttä näiden vaativien energiateknologiahankkeiden rahoituksessa.

”Tekesin rooli on keskeinen tällaisten pitkälle tulevaisuuteen tähtäävien riskihankkeiden rahoittamisessa. Lisäksi Tekesin BioRefine-ohjelma on ansiokkaasti tuottanut ja lisännyt alan tutkimukseen liittyvää tietoa. Konsortiohankkeemme etenemisen on mahdollistanut se, että Suomessa on kannustava julkinen rahoitusmekanismi, joka katsoo pitemmälle kuin muutaman vuoden päähän”, Jukka Heiskanen toteaa.

”Ei ole suinkaan jokapäiväistä, että tutkimushankkeesta edetään tehdasmittakaavaiseen laitokseen, niin kuin tässä tapauksessa on tehty. Se kertoo työn pitkäjänteisyydestä”, sanoo Yrjö Solantausta. 

”Tekesin rahoitus on Metson osalta madaltanut kynnystä siirtyä kokonaan uuteen teknologiaan ja alkaa kehittää sitä kaupalliseksi tuotteeksi”, jatkaa Joakim Autio.

Lisätietoja

Jukka Heiskanen, Fortum, Heat Division
Puh. 050 452 4250, jukka.heiskanen(at)fortum.com
www.fortum.com

Joakim Autio, Metso Power
Puh. 050 545 5297, joakim.autio(at)metso.com
www.metso.com

Yrjö Solantausta, VTT
Puh. 040 562 7472, yrjo.solantausta(at)vtt.fi
www.vtt.fi

Teksti: Viestintätoimisto Teonsana Oy