Hajautettu energiantuotanto ORC-tekniikalla

Abstract

Tekijä Harri Kantola Vuosi 2015 Ohjaaja DI Jaakko Etto Toimeksiantaja Lapin ammattikorkeakoulu Työn nimi Hajautettu energiantuotanto ORC-tekniikalla Sivu- ja liitemäärä 52 + 4

Tässä opinnäytetyössä perehdyttiin bioenergian avulla tapahtuvaan lämmön ja sähkön yhteistuotantoon ORC (Organic Rankine Cycle)-tekniikalla. Työssä tarkasteltiin ORC-tekniikkaa, hajautetun energiantuotannon haasteita sekä tekijöitä, jotka vaikuttavat sen taloudelliseen kannattavuuteen. Työssä luotiin yleiskatsaus olemassa oleviin valmistajiin, laitoksiin ja niissä käytössä oleviin ratkaisuihin. Lisäksi huomioitiin lainsäädännön mukanaan tuomat haasteet kasvihuonekaasujen päästöjen alentamiseksi.

ORC-prosessi soveltuu hyvin esimerkiksi raskaan teollisuuden ylijäämälämpöjen talteenottoon. Kohteissa, jotka sijaitsevat etäällä perusinfrasta, on ORC-lämpövoimala varteenotettava vaihtoehto silloin, kun on lisäksi tarjolla esimerkiksi edullisia biopolttoainejakeita. Jotta ORC-tekniikka yleistyisi, tulisi sähkön perus- ja siirtohintojen nousta nykytasosta ja investointikustannusten alentua. Tuotekehittelyn tavoitteena on edelleen kehittää ORC-prosessista saatavan sähkön osuutta suuremmaksi. ORC-laitosten kannattavuuteen vaikuttavat lisäksi niihin saatavilla olevat energia- ja syöttötariffituet, laitoksissa käytettävän raaka-aineen hinta ja kuljetusmatka.

Tällä hetkellä ORC-tekniikka edustaa lämmön -ja sähköntuotannon yhteistuotantolaitoksissa (CHP) marginaalista osuutta sekä Suomessa että globaalilla tasolla. Kun huomioidaan ne kansainväliset kestävään kehitykseen liittyvät sopimukset, joihin Suomi on sitoutunut, on oletettavaa, että ORC-tekniikan osuus kasvaa yhtenä vaihtoehtoisena energian tuotanto- ja hyödyntämismuotoja sen tuotekehitykseen tullaan panostamaan tulevaisuudessa.

Avainsanat bioenergia, hajautettu energiantuotanto, sähkön ja lämmön yhteistuotanto

Author Harri Kantola Year 2015 Supervisor(s) Jaakko Etto MSc (tech.) Commissioned by Lapland University of Applied Sciences Subject of thesis Decentralized Energy Generation by ORC technique Number of pages 52 + 4

This thesis is concerned with the combined heat and electric power production on co-generation by ORC technique with the help of bioenergy. ORC technique, challenges in distributed electricity generation and factor that affect profitability/ productivity were observed in this thesis. General overview was made in the existing manufacturers, power plants and the solutions in power plants. Furthermore, the challenges entailed by legislation in reducing of the greenhouse gas emissions were taken into consideration.

ORC process fits for e.g. the recovery of the heat energy surplus in heavy industry. In the power plants, which are located far from basic infrastructure, is ORC power plant a potential choice if there are furthermore biofuel sections available. In order ORC technique to become more common, should basic- and transfer prizes of electricity rise and investment costs decrease from the current level. The aim of R&D is to develop the ORC process so that the electricity ac-count is bigger than at present. The profitability of ORC power plants furthermore is influenced by the financial supports of energy- and tariff supply, raw material prize and transportation distance.

At the moment the ORC technique represents only a marginal in combined heat and electric power production on co-generation plants both in Finland and on global level. Probably the part of ORC technique increases as one of the alternative energy production and utilization methods and in the future it will be invested in R&D in this technique, when those international agreements are taken into account, which Finland has committed.

Key words bioenergy, combined heat and electric power production, decentralized energy generation