Den pågående klimatomställningen kommer att kräva stora mängder fasta biobränslen och flytande biodrivmedel för att minska koldioxidutsläppen. Hittills har behovet av biodrivmedel i transportsektorn främst tillgodosetts genom import. Att omvandla trä till flytande bränsle med hög omvandlingseffektivitet är svårt och det behövs kommersialisering av ny och innovativ teknik.
Men forskningen visar att det går att tillverka biooljor med mycket låg klimatbelastning genom att integrera pyrolysteknik vid befintliga kraftvärmeanläggningar. Vid pyrolys hettas ett ämne upp till en hög temperatur, vanligtvis omkring 400–600 grader, i en syrefri miljö, så att det faller sönder utan att förbränning sker. Vid pyrolys av biobränsle får man på detta sätt fram så kallad pyrolysolja.
En ny studie – som har genomförts av Lunds tekniska högskola, Karlstads universitet och Kraftringen – visar att landets kraftvärmeverk har potential att tillsammans producera cirka 5 miljoner ton pyrolysolja. Det motsvarar 20 procent av dagens energibehov i transportsektorn. Även kemikalieindustrin behöver alternativ till fossil oljeråvara, så där förväntas det också bli efterfrågan på biooljor.
Värmeunderlaget minskar
Samtidigt talar mycket för att värmebehovet i bostäder kommer att minska, som en följd av klimatförändringar, energieffektivisering och en högre andel värmepumpar. En minskad efterfrågan på fjärrvärme påverkar också kraftvärmeproduktionen och om befintliga anläggningar inte kan utnyttjas fullt ut riskerar även elproduktionen att minska.
Ett sätt att undvika detta är att integrera innovativa värmebaserade processer med befintliga kraftvärmeverk. En snabb pyrolys har tekniskt sett många likheter med förbränning, vilket kan underlätta ombyggnation och installation i befintliga anläggningar, vilket gör den extra intressant. I studien har Örtofta kraftvärmeverk, som ägs av Kraftringen, ingått som fallstudie.
– Vi ser i våra prognoser att redan till 2030 minskar värmeunderlaget i vårt fjärrvärmenät med 10 procent. Vi kör dellast maj och oktober, och juni till september står anläggningen stilla och då finns det utrymme att integrera en ny värmebaserad process som pyrolys, vilket gör att vi kan öka nyttjandegraden i anläggningen, säger Peter Ottosson, projektledare på Kraftringen.
– Studien visar också att vi även kan producera pyrolysolja under fullastperioder, men med en liten minskning av el och värme. Det är en möjlighet som vi skulle vilja titta närmare på, säger Peter Ottosson vidare.
Studien avslutades i början av september och Kraftringen vill nu gå vidare i en förstudie för att utreda förutsättningar för att bygga en pyrolysreaktor, som ansluts till den befintliga CFB-pannan (Cirkulerande Fluidiserande Bädd) på Örtoftaverket.
– Vi behöver göra fler simuleringar med andra storlekar och driftstider, för att se hur det påverkar den befintliga produktionen, säger Peter Ottosson och fortsätter:
– Vi behöver även bestämma en investeringsnivå för två-tre olika storlekar. Dessutom vill vi göra en genomlysning av bränsletillgång, prisnivåer och avsättning för pyrolysoljan. Vidare behöver vi ta ställning till på vilket sätt vi ska kondensera pyrolysoljan. Det finns många aspekter att utreda, för att ta fram ett förslag på en förordad anläggning, konstaterar Peter Ottosson.
Karlstads Energi bygger demoanläggning
Karlstads Energi har, i samarbete med BioShare och Chalmers, kommit ett steg längre. Gruppen arbetar just nu med ett projekt där bygget av en demonstrationsanläggning är en central del. Projektet har en budget på 34 miljoner kronor varav Energimyndigheten står för hälften.
Anläggningen kommer att bestå av en reaktor som ska anslutas till en bubblande fluidiserande bädd (BFB-panna). Då kan het sand föras över från pannan till reaktorn där även trädbränsle tillförs. I reaktorn är miljön syrefri, så här sker själva pyrolysen.
Projektets parter har i dagarna enats om att ändra projektets inriktning så att demonstrationsanläggningen installeras på en annan panna än den som ursprungligen planerades på Karlstads Energis kraftvärmeverk Hedenverket. Orsaken till ändringen är att man på därigenom kan genomföra demonstrationskörningarna med en lägre ekonomisk risk. Beslutet att byta panna för demoinstallationen påverkar däremot inte Karlstads Energis och BioShares målsättning att ha en kommersiell anläggning i drift vid Hedenverket senast 2025.
– Målet är att vi ska demonstrera termokemisk samproduktion i form av gas-, tjär- och pyrolysoljeproduktion i en fluidbäddpanna, och sedan gå vidare mot en kommersiell produktionsanläggning, säger Johan Thelander, som är affärsstrateg på Karlstads Energi.
Passar för fastbränsleanläggningar
För Karlstads Energi är en av drivkrafterna till projektet att kunna producera egen bioolja (pyrolysolja). Bolaget är sedan flera år fossilfria, med undantag från fossilt innehåll i avfallsbränsle samt den fossila olja som utgör sista reserv. Den fossila oljan kan ersättas med egenproducerad pyrolysolja, men oljan har inte så lång livslängd innan den blir dålig, vilket försvårar lagerhållning av detta reservbränsle. Men om pyrolysoljan kan användas både som reservbränsle och drivmedelsproduktion finns en intressant affär.
Teknikutvecklingen i projektet genomförs av BioShare och de ser stora möjligheter med samproduktion vid förbränningsanläggningar.
– Vi ser en stor potential i detta projekt. Det är en teknik som kan passa för fastbränsleanläggningar runt om i Sverige både på kraftvärmeverk och inom processindustrin, så projektet har ett nationellt intresse, säger Christer Gustavsson, vd på BioShare.
– För energibolag innebär det att de kan bredda sin portfölj från dagens produktion av el och fjärrvärme, till att även producera biooljor, energigaser och biokol. Dessa produkter ser vi redan idag att det finns en stor efterfrågan på och genom den omställning som sker i samhället kommer efterfrågan att öka, säger Christer Gustavsson.
Läs ”Bioolja från befintliga kraftvärmeverk – en systemstudie”.
Fördelar med pyrolysproduktionAtt integrera en pyrolysoljeproduktion i ett kraftvärmeverk har flera fördelar:utökar värmesänkan för kraftvärmeproduktionenförlänger driftstid av befintlig infrastruktur och logistikkedjorger en egen produktion av en flytande energibärare, som biooljorger ökad verkningsgrad relativt fristående anläggninger en lägre investeringskostnadPå nationell nivå leder det till ett mer resurseffektivt utnyttjande av den inhemska biomassan.
Ann-Sofie Borglund
