Biopolttoaineet ja niiden lämpöarvot

Abstract

Tämä opinnäytetyö käsittelee biopolttoaineita ja niiden lämpöarvoja. Tässä työssä tutkin kiinteiden- ja nestemäisten biopolttoaineiden lämpöarvoja, sekä selvitin kyseisten polttoaineiden aseman Suomen energian tuotannossa.

Biopolttoaineiden lisäksi perehdyin työssä Suomen energian tuotantoon, sekä Suomen metsävarojen riittävyyteen puuta raaka-aineenaan käyttävän biopolttoaineteollisuuden lisääntyessä.

Suomi on asettanut tavoitteeksi nostaa uusiutuvan energian osuus 38 %:iin, sekä nostaa biopolttoaineiden osuus liikenteessä käytettävistä polttoaineista 20 %:iin vuoteen 2020 mennessä. Vastaavanlaisia tavoitteita on kaikkialla maailmassa, ja jotta kyseisiin tavoitteisiin päästään, on biopolttoaineiden ominaisuuksia tutkittava. Biopolttoaine tutkimuksien avainasemassa on lämpöarvojen määritys, joka tehdään lähes aina pommikalorimetrisesti. Tässä työssä tutkin sahanpurun, turpeen, metsähakkeen, puupelletin, biodieselin, sekä bioetanolin lämpöarvoja. Biopolttoaineiden sisältämät lämpömäärät mitattiin pommikalorimetrillä Tampereen ammattikoulu Tredun Koivistonkylän toimipisteessä.

Pommikalorimetrin toiminta perustuu näytteen poltosta vapautuvan lämpömäärän mittaamiseen. Näytteen poltto tapahtuu täydellisessä hapessa, vettä ympäröivässä suljetussa astiassa. Näytteen polttaminen tapahtuu vakiotilavuudessa, joten sisäenergian muutos ΔU on sama kuin vapautuva lämpömäärä Q_v.

Opinnäytetyössä saadut lämpöarvolliset tulokset ovat varsin hyvin linjassa biopolttoaineiden lämpöarvollisiin kirjallisuusarvoihin. Mikäli Tampereen ammattikorkeakoulu hankkii tulevaisuudessa pommikalorimetrin opetuskäyttöön, voidaan opinnäytetyötä käyttää esimerkiksi yhtenä pommikalorimetrin toimintaan perehdyttävänä dokumenttina.

The purpose of this thesis was to cover biofuels and their heat values. The main purpose was to determine the heat values of solid and liquid biofuels using a bomb calorimeter and to clarify the role of these fuels in the Finnish energy production. This thesis also takes a look to the sufficiency of forest resources of Finland as biofuel production is supposed to increase in the future.

Finland has set a target to increase the share of renewable energy in final energy consumption by 38% by 2020 compared with 1990 levels. Another target is to increase the share of biofuels by 20% by 2020 compared with 1990 levels. Biofuel research is essential to achieve these goals and calorimetry measuring is in the key role in this research.

The heat values of sawdust, peat, forest chips, wood pellets, biodiesel and bioethanol were determined by using bomb calorimeter. The results were then compared with val-ues found in literature. The results were well in line with the literature values. If Tampere University of Applied Sciences wanted to invest in a bomb calorimeter in future, this thesis could be used as one of the introductions to its usage.