|
|
|
Hankekoodi: A71295
Hankkeen nimi: Energiatutkimuksen demonstraatioympäristö uusien voimalaitoskonseptien kehitykseen
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2016 ja päättyy 31.8.2017
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pirkanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Organisaatiotyyppi: Tutkimuslaitos
Y-tunnus: 2647375-4
Jakeluosoite: Koivurannantie 1, PL 1603
Puhelinnumero: 020 722 111
Postinumero: 40101
Postitoimipaikka: Jyväskylä
WWW-osoite: http://www.vtt.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Jouni Hämäläinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkimustiimin päällikkö
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: jouni.hamalainen(at)vtt.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 040 521 1066
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Hankkeen tavoitteena on luoda ainutlaatuinen uusien voimalaitoskonseptien kokeellinen simulointiympäristö, jota
voidaan hyödyntää myös koulutuskäytössä. Kokeellinen simulointiympäristö yhdessä mallinnustyökalujen kanssa
mahdollistaa uusien entistä vähäpäästöisempien ja korkealla hyötysuhteella toimivien voima- ja lämpölaitoskonseptien
kehittämisen. Perinteisten voima- ja lämpölaitosten toiminta tulee muuttumaan tiukkenevien päästömääräysten ja
uusituvan aurinko- ja tuulienergian lisääntyessä. Kasvava aurinko- ja tuulienergian osuus muuttaa perinteisten
laitosten ajotapaa ja käyttötunteja. Dynaaminen ajotapa edellyttää uusia tekniikoita ja konsepteja, joilla laitosten
kuormanmuutoskykyä voidaan parantaa. Kuormanmuutoskyvyn lisäksi pitää yhteen sovittaa vaatimukset tiukoista
päästörajoista myös dynaamisessa ajotilanteessa, sekä hyötysuhde vaatimukset osakuorma ja muutostilanteissa.
Simulointiympäristö toteutetaan integroimalla kaasun käyttövalmiudet VTT:n polttotutkimusympäristöön. Kaasun
käyttövalmiudet mahdollistavat maakaasun/biokaasun käytön säätävänä polttoaineena sekä uusien innovatiivisten
konseptien kehityksen. Kaasun avulla voidaan suoraan vähentää päästöjä sekä parantaa laitoksen
kuormanmuutoskykyä. Parempi kuormanmuutoskyky auttaa laitosta tukemaan sähkö- ja lämpöverkkoa paremmin, kun
aurinko- ja tuulienergian tuotanto vaihtelevat sääolosuhteista riippuen. Lisäksi kaasua voidaan hyödyntää
innovatiivisissa jälkipoltto- ja höyryn tulistusratkaisuissa varmistamaan matalat päästöt kuormanmuutostilanteissa sekä
korkea sähköntuotannon hyötysuhde haastavilla polttoaineilla (jäte, agro yms). Lisäksi tutkimusympäristöön
suunnitellaan ja toteutetaan innovatiivinen lämpösähkö-moduuli, jolla voidaan muuttaa lämpövirta suoraan
sähkövirraksi ilman liikkuvia osia. Moduulia voidaan käyttää esim. hukkalämpöjen hyödyntämisessä suoraan
sähköksi. Lisäksi moduuli mahdollistaa hajautetun off-grid sähkön tuotannon eri lämmön lähteistä ja säädettävien
lämmönsiirtopintojen tutkimuksen voima- ja lämpölaitoskonsepteissa. Tutkimuksellisena tavoitteena on pystyä
vastaamaan niihin muuttuneisiin vaatimuksiin, joita uusilta voimalaitoksilta edellytetään tulevaisuuden
energiajärjestelmissä. Voimalaitoksilta vaaditaan tulevaisuudessa aiempaa joustavampaa kuorman muutoskykyä ja
kapasiteettia sekä alhaisempia päästöjä ja korkeaa hyötysuhdetta dynaamisissa ajotilanteissa läpi koko kuorman
muutosalueen. Lisäksi erilaiset hybridikonseptit, joissa perinteisiin voimalaitoksiin integroidaan uusiutuvaa energiaa
(esim. aurinko, biomassa) ovat lisääntyvän tutkimuskysynnän kohteena. Kaasun käyttömahdollisuuksilla ja
lämpösähkö-moduulilla varustettu tutkimusympäristö antaa erinomaiset eväät kehittää yhdessä teollisuuden ja
tutkimustahojen kanssa tulevaisuuden voima- ja lämpölaitoskonsepteja sekä kotimaan että kansainvälisille
vientimarkkinoille.
Energia-alan laitetoimittajat ja cleantech yritykset jotka valmistavat energiatekniikan laitteita, järjestelmiä ja
ohjelmistoja.
Yliopistot, ammattikorkeakoulut, opiskelijat ja energialaitosten käyttäjät.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 134 988
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 134 988
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 159 840
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 159 840
Maakunnat: Keski-Suomi
Seutukunnat: Jyväskylän
Kunnat: Jyväskylä
Jakeluosoite: Koivurannantie 1
Postinumero: 40100
Postitoimipaikka: Jyväskylä
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 8 | 5 |
| Hanke edistää uusiutuvan energiantuotannon teknologioita | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 8 | 4 |
| Uuden teknologian avulla voidaan vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä sekä vähentää muutenkin energiantuotannon ilmastopäästöjä | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 5 |
| Uusiutuvien energialkähteiden käytön myötä pienennetään ilmastonmuutosriskiä ja siten vaikutetaan kasvillisuteen, eliöihin ja luonnonmonimuotoisuuden säilymiseen | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 7 | 0 |
| Uusiutuvan energian käytön myötä (biomassa, biokaasu) voidaan torjua ilmaston muutosta ja siten vaikuttaa ilmastoon ja maaperään. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 7 | 6 |
| Uusien energiantuotantokonseptien avulla voidaan parantaa prosessien hyötysuhdetta, laajentaa energiantuotantoon sopivien polttoaineien käyttöä ja siten vähentää esimerkiksi jätteiden määrää. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 8 | 7 |
| Hanke edistää uusien energiantuotantoon sopivien polttoaineden käyttöä (esimerkiksi jätteistä energiaa) ja siten vähentää fossiilisten energialähteiden käyttöä. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 5 | 6 |
| Hanke liittyy osaltaan tulevaisuudne kaasutalouden rakentamiseen. Hyödyntämällä lähellä olevat energiaraaka-ainepotentiaalit aiempaa tehokkaammin vähennetään energiatuotiriippuvuutta ja kehitetään lähienergiaratkaisuja. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 5 | 0 |
| Lähienergiaan liittyvä potentiaali tuo uusia mahdollisuuksia liiketoiminnan kehittämiseen sekä paikallisesti että valtakunnan tasolla. Myös vientituoteinnovaatiot ovat täysin mahdollisia. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 4 | 0 |
| Paikallisen energiatuotannon mahdollisuudet kaasutalouden kautta tuovat uusia ratkaisuja liikkumiseen ja logistiikkaan. Vähennetään päästöjä ja hyödynetään paikallisia energialähteitä. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 7 | 3 |
| Paikallisten uusiutuvien energialähteiden tehokkaampi hyödyntäminen vähentää tuontiriippuvuutta ja jättää rahat seutukunnan hyödyksi. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 2 | 5 |
| Omavaraisuuden lisääminen energiataloudessa parantaa yhteiskunnallista yhdenvertaisuutta erityisesti taloudellisesta näkökulmasta | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ympäristöosaaminen | 5 | 0 |
| Uuden teknologian kehittäminen, yhteistyön vahvistaminen, verkottuminen tutkimuslaitosten ja yritysten kesken vahvistaa osapuolten ympäristöosaamista. | ||
Hankkeessa luotiin uuden tutkimusympäristö leijupolton uusien prosessikonseptien kehitykseen. Uusilla voimalaitosprosesseilla tavoitellaan aiempaa parempaa prosessidynamikkaa, laitoksen kuormanmuutoskykyä ja päästöjen hallintaa dynaamisissa ajo-olosuhteissa. Uudessa tutkimusympäristössä VTT:llä olemassa olevaan kiertoleijukoelaitteeseen (CFB) integroitiin kaasunpolttovalmiudet prosessin eri vaiheisiin. Tämä vaati luonnollisesti vaativan suunnittelutyön kaasunpolttointegraation toteutuksesta sekä itse laite- ja tarvikehankintojen lisäksi laitteiden käyttäjien koulutuksen uuteen tutkimusympäristöön. Myös laitteiston käyttöliittymään ja automaatiojärjestelmään tehtiin varsin suuria muutoksia. Merkittävä osa oli myös laitteiston käyttö- ja työturvallisuusnäkökohtien huomioiminen, dokumentointi ja käyttäjäkoulutus.
Koeympäristön suunnittelun ja teknisen toteutuksen jälkeen syksyn 2016 aikana suoritettiin kaasun syöttösysteeminen kylmätestausta. Tällä varmistettiin laitteiston toimivuus ja pyrittiin löytämään mahdolliset muutostarpeet ennen siirtymistä kuumatestausvaiheeseen. Samanaikaisesti tehtiin myös operattoreiden ja tutkijoiden koulutus uuteen koelaiteympäristöön. Tämän jälkeen siirryttiin laitteiston kuumatestausvaiheeseen ja edelleen loppuvuodesta 2016 suoritettiin ensimmäinen varsinainen demonstraatiokoeajo johon osallistui myös yritysosapuolien edustajat.
Demonstraatiovaihe toteuttiin suunnitellun koeajomatriisin puitteissa, jossa pääpaino oli selvittää alustavasta kaasunpolton vaikutus NOx-kemiaan. Laitteen testaus tehtiin polttamalla kaasua prosessin eri vaiheissa ja mittaamalla havaitut muutokset savukaasuista. Koejärjestelyssä on hyvin paljon muuttujia, joten tämän hankkeen puitteissa ei voitu mennä varsinaisesti tutkimustyöhön. Yhteenvetona kokeiden perustella voidaan kuitenkin sanoa, että kaasun poltolla voidaan saavuttaa parempi päästöjen hallinta joko lämpötilaprofiilin hallinnalla ja/tai palamisreaktioiden kautta. Toteutettu tutkimusympäristö mahdollistaa erittäin monipuolisen kehitysympäristön leijupolttoprosessien kehitykseen.