Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς"

Διώνη Ζωγράφος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς Στέλλα Μπεζεργιάννη ΕΚΕΤΑ Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών (ΙΤΧΗΔ) Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων

2 Βιομάζα και Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς Τι είναι βιομάζα; Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς Βιοδιυλιστήριο Βιοκαύσιμα και Περιβάλλον Ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) Αξιολόγηση Εναλλακτικών Καυσίμων Θέρμανσης

3 Η αναλογία C / H Βιοντίζελ Βιοαιθανόλη H C 1 H 4 Υδρογόνο C 1 H 2 Φυσικό αέριο Ελάττωση εκπομπών CO 2 C 1.5 H 1 Πετρέλαιο Άνθρακας Βενζίνη Ντίζελ

4 Τι είναι Βιομάζα; Το βιοαποικοδομήσιμο μέρος των προϊόντων, αποβλήτων και υπολειμμάτων που προέρχονται από τη γεωργία, τη δασοκομία, τις βιομηχανίες και τα αστικά απόβλητα «Ενεργειακά» φυτά» Ελαιοκράμβη, ηλίανθος, καλαμπόκι, βαμβάκι, σόγια, γλυκόσοργο, ζαχαρότευτλο κτλ Λιγνοκυτταρικό υλικό» Χαρτοπολτός, δασικά υπολείμματα κτλ Ζωικά λίπη Αστικά και αγροτικά απόβλητα Χρησιμοποιημένα φυτικά έλαια...

Ελαιοκράμβη, ηλίανθος, καλαμπόκι, βαμβάκι, σόγια, γλυκόσοργο, ζαχαρότευτλο κτλ Λιγνοκυτταρικό

5 Βιοκαύσιμα Δεύτερης Γενιάς Ονομασία Οδηγία ΕΕ Διεργασία Fischer-Tropsch Βιοντίζελ Συνθετικό βιοκαύσιμο Εξαέρωση, wgs, σύνθεση, υδρογονοπυρόλυση Μεθανόλη Βιομεθανόλη Εξαέρωση, wgs, σύνθεση MTBE Βιο-ΜΤΒΕ Σύνθεση DME Βιοδιμεθυλαιθέρας Εξαέρωση, wgs, σύνθεση Αλκοόλη από αέριο σύνθεσης Συνθετικό βιοκαύσιμο Εξαέρωση, σύνθεση Φυσικό αέριο από αέριο σύνθεσης Βιοαέριο Εξαέρωση, wgs, σύνθεση, απομάκρυνση CO 2 -H 2 O Υδρογόνο από αέριο σύνθεσης Βιουδρογόνο Εξαέρωση, wgs, απομάκρυνση CO 2 Αιθανόλη από κυτταρίνη Βιοαιθανόλη Υδρόλυση, Ζύμωση, απόσταξη HTU ντίζελ Συνθετικό βιοκαύσιμο HTU, HDO, διύλιση Ντίζελ πυρόλυσης Συνθετικό βιοκαύσιμο Πυρόλυση, HDO, διύλιση Συνθετικό φυσικό αέριο Βιοαέριο Εξαέρωση wgs: water-gas shift CO + H 2O H + 2 CO2 HTU: Hydro-thermal upgrading HDO: catalytic hydro-de-oxygenation

απομάκρυνση CO 2 -H 2 O Υδρογόνο από αέριο σύνθεσης Βιουδρογόνο Εξαέρωση, wgs, απομάκρυνση CO 2 Αιθανόλη από κυτταρίνη Βιοαιθανόλη Υδρόλυση, Ζύμωση, απόσταξη HTU ντίζελ Συνθετικό βιοκαύσιμο HTU, HDO,

6 ΙΤΧΗΔ/ΕΚΕΤΑ Αξιολόγηση βιομάζας Πιλοτικές διεργασίες Ανάπτυξη διεργασιών 5 Αξιολόγηση καταλυτών Activity 0 4 Condition

7 Παραγωγή Βιοκαυσίμων 2 ης Γενιάς Καταλυτική πυρόλυση βιομάζας για παραγωγή βιοελαίου Αντιδραστήρας ρευστοστερεάς κλίνης Παραγωγή αερίων, υγρών και στερεών καυσίμων Σύνθεση Fischer-Tropsch Εξαέρωση βιομάζας και παραγωγή αερίου σύνθεσης» Λιγνοκυτταρικό υλικό, τρίμματα ξύλου Αντίδραση Fischer Tropsch τουαερίουσύνθεσηςγιαπαραγωγήft-κηρού Υδρογονοπυρόλυση ή καταλυτική πυρόλυση για παραγωγή FT-καυσίμων Αναβάθμιση Καύσιμα & χημικά Βιομάζα Αεριοποίηση Πυρόλυση Βιοαέριο σύνθεσης Βιοέλαιο Σύνθεση καυσίμων Αναβάθμιση Παραγωγή ενέργειας & θερμότητας

τρίμματα ξύλου Αντίδραση Fischer Tropsch τουαερίουσύνθεσηςγιαπαραγωγήft-κηρού Υδρογονοπυρόλυση ή καταλυτική πυρόλυση για παραγωγή

8 Fischer-Tropsch Βιοντίζελ

9 Διεργασία Παραγωγής FT-Καυσίμων Διεργασία BTL Αεριοποίηση βιομάζας και παραγωγή βιοαερίου σύνθεσης» Λιγνοκυτταρινικό υλικό, κομμάτια ξύλου, απορρίμματα, κτλ» Fischer-Tropsch (FT) αντίδραση του αερίου σύνθεσης για παραγωγή FT-κηρού Υδρογονοπυρόλυση για παραγωγή FTκαυσίμων Πρωτοποριακά βιοκαύσιμα Βελτιωμένα χαρακτηριστικά Ευέλικτη διεργασία παραγωγής βιοκαυσίμων Βιομάζα Αέρας Fischer-Tropsch Αντιδραστήρας NTV Πυρόλυση Βιοαέριο σύνθεσης FT κηρός NTV αέριο κοκ υπόλειμμα Σταθεροποιητής Αεροποιητής C 1 -C 4 BTL Biomass To Liquid Καθαρισμός Αποθείωση (προσρόφηση) Υδρογονοπυρόλυση BTL καύσιμα

βιοκαύσιμα Βελτιωμένα χαρακτηριστικά Ευέλικτη διεργασία παραγωγής βιοκαυσίμων Βιομάζα Αέρας Fischer-Tropsch Αντιδραστήρας NTV Πυρόλυση Βιοαέριο

10 Αντίδραση Fischer-Tropsch Μετατροπή αερίου σύνθεσης (CO+H2) σε αλιφατικούς υδρογονάνθρακες (C x H y ) χρησιμοποιώντας καταλύτη Fe ή Co + H 2 CH 2 Αναλογία H 2 /CO = 2 CO 2 ( ) + H 2O Ρυθμιστική αντίδραση WGS (Water Gas Shift) για αναλογία H 2 /CO < 2 CO + H + 2O CO2 H o C, atm Ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας και τον καταλύτη, η αντίδραση FT δίνει τα παρακάτω προϊόντα:» LPG (C 1 -C 4 )» Νάφθα (C 5 -C 11 )» Ντίζελ (C 9 -C 20 ) 95%» Κηρός (>C 20 )

Shift) για αναλογία H 2 /CO < 2 CO + H + 2O CO2 H 2 200-250 o C, 25-60 atm Ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας και

11 Αναβάθμιση Κηρού Υδρογονοπυρόλυση Πιλοτική μονάδα για αναβάθμιση FT-κηρού σε FT-καύσιμα Πλήρως αυτοματοποιημένη μονάδα Προσδιορισμός βέλτιστων καταλυτών και συνθηκών λειτουργίας για παραγωγή BTL-ντίζελ Εμπορικοί καταλύτες Τ, P, LHSV, αναλογία υδρογόνου-κηρού Παραγωγή συγκεκριμένης ποσότητας BTL-βιοκαυσίμων για δοκιμές σε μηχανές εσωτερικής καύσεως Ερευνητικό πρόγραμμα ΕΚ σε συνεργασία με ευρωπαϊκές αυτοκινητοβιομηχανίες, πετρελαϊκές βιομηχανίες, ερευνητικά κέντρα

LHSV, αναλογία υδρογόνου-κηρού Παραγωγή συγκεκριμένης ποσότητας BTL-βιοκαυσίμων για δοκιμές σε μηχανές εσωτερικής

12 Πυρόλυση Βιομάζας HEAT CARRIER VESSEL FLUIDIZING GAS RISER STRIPPER/ DISENGAGER STRIPPING GAS CYCLONE FILTER SLIDE VALVE TO PRODUCT RECOVERY Πιλοτική μονάδα Θερμοχημική πυρόλυση βιομάζας για παραγωγή υγρών, στερεών και αερίων καυσίμων Μεταφορείς θερμότητας SLIDE VALVE FEED TANK BIOMASS» Νέοι καταλύτες» Άμμος SCREW FEEDER SPENT CATALYST INJECTOR LIFT GAS SPENT MATERIAL TANK

για παραγωγή υγρών, στερεών και αερίων καυσίμων Μεταφορείς θερμότητας SLIDE VALVE FEED TANK

13 Άμμος ή Καταλύτης FCC Για παραγωγή βιοελαίου συνίσταται η θερμική πυρόλυση Η καταλυτική πυρόλυση δίνει μικρότερες αποδόσεις σε βιοέλαιο % κ.β Απόδοση Υγρού Προϊόντος Άμμος FCC Σημείο Ανάφλεξης HHV C Αμμος FCC T=450oC T=500oC Mj/kg of bio-oil Άμμος FCC

14 Προϊόντα Πυρόλυσης Βιομάζας 75% βιομάζας μετατρέπεται σε υγρό προϊόν (βιοέλαιο) Δευτερογενή προϊόντα Αέρια προϊόντα (κυρίως CO) ~ 8-10% κ.β. Κωκ ~ 15% κ.β. Παράμετροι που επηρεάζουν τις αποδόσεις σε βιοέλαιο Καταλύτης (ενεργότητα) Θερμοκρασία πυρόλυσης» Υψηλές θερμοκρασίες δίνουν χαμηλότερες αποδόσεις σε βιοέλαιο Ιδιότητες βιοελαίου Υψηλή πυκνότητα, χαμηλό σημείο ανάφλεξης, χαμηλό ιξώδες

15 Τι είναι Βιοδιυλιστήριο; Μονάδα παραγωγής που συγκεντρώνει διεργασίες μετατροπής βιομάζας σε καύσιμα, ενέργεια και χημικά Εκμετάλλευση των διαφορετικών ιδιοτήτων των συστατικών της βιομάζας και των ενδιάμεσων προϊόντων Παράλληλη παραγωγή χημικών προϊόντων και καυσίμων Παραγωγή ενέργειας (για αυτονομία της διεργασίας ή εκμετάλλευση) Εξειδικεύονται σύμφωνα με τον τύπο της βιομάζας Συγκεντρώνουν ανάλογες διεργασίες» π.χ. δασικά βιοδιυλιστήρια

Παράλληλη παραγωγή χημικών προϊόντων και καυσίμων Παραγωγή ενέργειας (για αυτονομία της διεργασίας ή

16 Τυπικά Βιοδιυλιστήρια Μετατρέπουν κύρια συστατικά της κυτταρίνης και ημικυτταρίνης σε σάκχαρα που υπόκεινται σε ζύμωση Επεξεργάζονται μεγάλες ποσότητες βιομάζας Μέχρι 240 τόνους ημερησίως Δεν παράγουν ανεξέλεγκτες ποσότητες ρύπων Συντελούν κυρίως στην παραγωγή αιθανόλης Διεργασία ζάχαρης Αέριο σύνθεσης μπορεί να επεξεργαστεί για παραγωγή άλλων τύπων βιοκαυσίμων και ενέργειας Βιομάζα (βιοχημική) Υπόλειμμα Ενέργεια Θερμότητα Καθαρό αέριο Διεργασία αερίου σύνθεσης (θερμοχημική) Τροφοδοσία ζάχαρης Καύσιμα, Χημικά & Ενέργεια Αέριο Επεξεργασμένο

Διεργασία ζάχαρης Αέριο σύνθεσης μπορεί να επεξεργαστεί για παραγωγή άλλων τύπων βιοκαυσίμων και ενέργειας Βιομάζα (βιοχημική) Υπόλειμμα

17 Βιομάζα και Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς Τι είναι Βιομάζα; Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς Βιοδιυλιστήριο Βιοκαύσιμα και Περιβάλλον Ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) Αξιολόγηση Εναλλακτικών Καυσίμων Θέρμανσης

18 Βιοκαύσιμα & Περιβάλλον Τα Βιοκαύσιμα στοχεύουν στην βελτίωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των καυσίμων Η χρήση βιοκαυσίμων ελαττώνει τις εκπομπές των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου (GHG) Ωστόσο όχι όλες οι διεργασίες παραγωγής βιοκαυσίμων είναι θετικές προς το περιβάλλον Η παραγωγή βιοκαυσίμων εκπέμπει επίσης CO 2 Ανησυχία από EBB, WRI, Environmental Agency, EU, κτλ Η Αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των βιοκαυσίμων καθώς και της ενεργειακής τους απόδοσης θα πρέπει να εφαρμόζεται για όλες τις νέες τεχνολογίες και προϊόντα

το περιβάλλον Η παραγωγή βιοκαυσίμων εκπέμπει επίσης CO 2 Ανησυχία από EBB, WRI, Environmental Agency, EU, κτλ Η Αξιολόγηση των

19 Μελλοντικά Καύσιμα Κίνησης Πρωτοποριακά βιοκαύσιμα % Ωφέλη από εκπομπές αερίων θερμοκηπίου συγκριτικά με εκπομπές από βενζίνη και ντίζελ Βιοαιθανόλη Από σιτάρι FT Ντίζελ Λιγνοκυτταρινική βιοαιθανόλη Βιοντίζελ RME Βιοαιθανόλη από ζαχαρότευτλο Κυψελίδες καυσίμου Η 2 από ΑΠΕ Κυψελίδες καυσίμου Η 2 απόφυσικόαέριο Συμβατά βιοκαύσιμα 10 GTL Ντίζελ Κόστος αντικατάστασης ( /100km) Υδρογόνο Βιοκαύσιμα στο ΕΚΕΤΑ Reference-WTW Analysis of future automotive fuels & Powertrains in the European context-version 2a, December Concawe/European council for automotive R&D/ European commission Joint Research Centre.

απόφυσικόαέριο Συμβατά βιοκαύσιμα 10 GTL Ντίζελ 0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.

20 Ανάλυση Κύκλου Ζωής Life Cycle Analysis (LCA) Συστηματική μέθοδος συλλογής και μελέτης των εισερχόμενων και εξερχόμενων υλικών και ενέργειας καθώς και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων αυτών που χαρακτηρίζουν τη λειτουργία ενός προϊόντος ή συστήματος εξυπηρέτησης σε όλη τη διάρκεια ζωής του (ISO 14040) Ενέργεια Πρώτες ύλες Ενέργεια Πρώτες ύλες Ενέργεια Πρώτες ύλες Προϊόν Προϊόν Παραγωγή Χρήση Διάθεση στο τέλος ζωής του Απόβλητα Εκπομπές Απόβλητα Εκπομπές Απόβλητα Εκπομπές

προϊόντος ή συστήματος εξυπηρέτησης σε όλη τη διάρκεια ζωής του (ISO 14040) Ενέργεια Πρώτες ύλες Ενέργεια Πρώτες ύλες

21 Συμπεράσματα Η βιομάζα και τα βιοκαύσιμα αναπτύσσονται ραγδαία στην χώρα μας και στην ΕΕ Τα βιοκαύσιμα 2 ης γενιάς μπορούν να προσφέρουν σημαντικά οφέλη τόσο στην εξοικονόμηση συμβατής ενέργειας όσο και στον έλεγχο του φαινομένου του θερμοκηπίου Όλα τα βιοκαύσιμα και κυρίως τα νέα και πρωτοποριακά βιοκαύσιμα θα πρέπει να αξιολογούνται με μεθόδους όπως ο κύκλος ζωής του άνθρακα για τα ενεργειακά και περιβαλλοντικά τους οφέλη

Σχετικά έγγραφα

Βιοκαύσιµα 2 ης Γενιάς

Βιοκαύσιµα 2 ης Γενιάς Στέλλα Μπεζεργιάννη ΕΚΕΤΑ Ινστιτούτο Τεχνικής Χηµικών ιεργασιών (ΙΤΧΗ ) Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίµων & Υδρογονανθράκων Βιοµάζα και Βιοκαύσιµα 2 ης Γενιάς Τι είναι βιοµάζα;