Toteutettavuusselvitys biokaasun jalostamisesta nestemäisellä typellä
Ojala, Matti (2023)
Centria-ammattikorkeakoulu
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024060444390
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024060444390
Tiivistelmä
Selvitys on tehty Euroopan aluekehitysrahaston Keski-Pohjanmaanliiton rahoittaman HABITUS-hankkeen (Hajautettu biokaasun tuotanto ja nesteytys Suomessa, kehitys ja investointihanke 1.1.2020–31.6.2023) puitteissa osana hanketoteutusta. Hankkeen päämääränä on kehittää suomalaiseen maatilakokoluokkaan soveltuvia teknologioita ja menetelmiä biokaasutuotannon lopputuotteiden jalostamiseen. Hankkeessa kehitetyssä toimintamallissa lietelannan energia- ja ravinnejakeet hyödynnetään siten, että tuottaja saa biokaasuntuotannon lopputuotteista parhaan mahdollisen hyödyn. Toimintamallissa biokaasun tuotanto, nesteytys ja mädätysjäännöksen käsittely tapahtuu maatilalla. Kehitysosuudessa luodaan Keski-Pohjanmaan maatalousyrittäjiltä kerättyjen tietojen perusteella virtuaalienergiaosuuskunta. Osuuskuntamallissa selvitetään optimaalista toimintamallia hajautetun biokaasuntuotannon ja jalostuksen pohjalta.
Hankkeessa tutkitaan ja kehitetään uutta teknologiaa hiilidioksidin erotteluun pudistetusta biokaasusta sekä biometaanin nesteytykseen. Tavoitteena on suunnitella ja valmistaa yksikkö, joka soveltuu suomalaiseen maatilakokoluokkaan. Suunnittelun lähtökohtana on noin 10–25 Nm3/h tuottavat biokaasulaitokset. Markkinoilla ei ole tarjolla suomalaiseen maatilakokoluokkaan soveltuvia nesteytysratkaisuja. Maatilakokoluokalla viitataan tässä asianyhteydessä mädättämöön, jonka bioreaktori tuottaa tuntitasolla noin 10–25 Nm3 raakakaasua. Markkinoilta löytyy erilaisia pääosin paineistamiseen perustuvia nesteytysratkaisuja, mutta niiden minimituotantoraja on yleisesti ottaen noin 70 Nm3/h, mikä on liian suuri tyypilliselle maatilanyhteydessä olevalle biokaasulaitokselle Suomessa.
Hankkeessa suunniteltiin ja toteutettiin kryogeeniseen jalostusmenetelmään perustuvat metaanin nesteytysyksikkö ja hiilidioksidintalteenottoyksikkö. Maatilakokoluokkaan saatavia nesteytysyksiköitä ei ole saatavilla, joten kehitystyö alkoi metaanin jalostusyksikön suunnittelulla ja rakentamisella. Nesteytysyksikön testeillä varmennettiin nesteytyslaitteiston toimivuus ja nesteytyksen hyötysuhde.
Kehitystyön jälkimmäisessä osuudessa rakennettiin hiilidioksidin kryogeeninen talteenottoyksikkö, joka kytkeytyy biometaanin nesteytysyksikköön. Talteenottoyksikön testien tarkoituksena on selvittää hiilidioksidin talteenoton tehokkuus ja miten se vaikuttaa koko prosessin hyötysuhteeseen. Jalostuslaitteistojen kylmäaineena hyödynnetään nestemäistä typpeä.
Hankkeessa tutkitaan ja kehitetään uutta teknologiaa hiilidioksidin erotteluun pudistetusta biokaasusta sekä biometaanin nesteytykseen. Tavoitteena on suunnitella ja valmistaa yksikkö, joka soveltuu suomalaiseen maatilakokoluokkaan. Suunnittelun lähtökohtana on noin 10–25 Nm3/h tuottavat biokaasulaitokset. Markkinoilla ei ole tarjolla suomalaiseen maatilakokoluokkaan soveltuvia nesteytysratkaisuja. Maatilakokoluokalla viitataan tässä asianyhteydessä mädättämöön, jonka bioreaktori tuottaa tuntitasolla noin 10–25 Nm3 raakakaasua. Markkinoilta löytyy erilaisia pääosin paineistamiseen perustuvia nesteytysratkaisuja, mutta niiden minimituotantoraja on yleisesti ottaen noin 70 Nm3/h, mikä on liian suuri tyypilliselle maatilanyhteydessä olevalle biokaasulaitokselle Suomessa.
Hankkeessa suunniteltiin ja toteutettiin kryogeeniseen jalostusmenetelmään perustuvat metaanin nesteytysyksikkö ja hiilidioksidintalteenottoyksikkö. Maatilakokoluokkaan saatavia nesteytysyksiköitä ei ole saatavilla, joten kehitystyö alkoi metaanin jalostusyksikön suunnittelulla ja rakentamisella. Nesteytysyksikön testeillä varmennettiin nesteytyslaitteiston toimivuus ja nesteytyksen hyötysuhde.
Kehitystyön jälkimmäisessä osuudessa rakennettiin hiilidioksidin kryogeeninen talteenottoyksikkö, joka kytkeytyy biometaanin nesteytysyksikköön. Talteenottoyksikön testien tarkoituksena on selvittää hiilidioksidin talteenoton tehokkuus ja miten se vaikuttaa koko prosessin hyötysuhteeseen. Jalostuslaitteistojen kylmäaineena hyödynnetään nestemäistä typpeä.