De flesta värme- och kraftvärmeverk i Sverige utnyttjar bara sin fulla kapacitet under en mycket liten del av året för att göra el och värme med biomassa och avfall. Kapaciteten i många anläggningar är underutnyttjad. Christer Gustavsson vd för Bioshare i Karlstad såg en möjlighet att göra fler och mer värdefulla produkter i befintliga värme- och kraftvärmeverk. Här förklarar han mer om hur det kan gå till.
Samproduktion av nya produkter kan ge nya intäkter, bättre effektivitet och högre lönsamhet. Nu förbereds den första demoanläggningen vid Karlstad Energis kraftvärmeverk Heden.
– Denna lösning för samproduktion går att genomföra i fler än 100 energianläggningar i Sverige, säger Christer Gustavsson och fortsätter med att beskriva sin vision.
Kan du beskriva din vision?
– I dag är hela kraftvärmesektorn byggd på en ganska enkel affärsprocess. Du tar in biologiskt material i fast form och släpper ut koldioxid och vatten genom skorstenen. I processen bildas värme som du delvis kan omvandla till el. Vi jobbar med att utveckla teknik som gör att du får ut produkter i andra former, utöver el och värme. Du kan skapa större värden utifrån de tillgångar som finns i en kraftvärmeanläggning, det vill säga infrastrukturen och råvarukanalerna. Det är den grundläggande idén. Det är inte bara möjligt utan det kan även göras på ett sätt som är resurseffektivt, förklarar Christer Gustavsson och fortsätter.
– I grunden finns ett värmebehov. Det innebär att restvärme som bildas i samproduktionen av nya produkter kan gå till det värmebehov som finns. Det går att göra samproduktionen flexibel så att när värmebehovet är som störst kan produktionen av bioprodukter pausas för att ta vid igen när det finns utrymme. Det finns fler än hundra anläggningar som är intressanta för den nya tekniken. Vi vill nu titta närmare på de 100 mest intressanta som har en panntyp av den sort som kallas fluidiserad bädd.
Vilka produkter kan samproduktionen ge?
– Energigaser, vätskeformiga primärprodukter som pyrolysolja, drivmedel och biokol, med biomassa eller plast som råvara. Vi tror att det finns efterfrågan inom alla de områdena. Vilken del som blir störst, det får vi se.
Om 100 anläggningar i Sverige skulle kompletteras med samproduktion
– hur skulle det påverka energiföretagen och bioekonomin i Sverige?
– Den samlade potentialen är stor. Tidigare bedömningar av möjlig drivmedelsproduktion i befintliga anläggningar är 10–20 TWh per år. Vi ser att en samproduktion av biodrivmedel skulle kunna fördubbla omsättningen för ett energibolag. Det är inte försumbart vare sig för anläggningsägaren eller för Sverige som helhet.
Nu jobbar ni tillsammans med Lunds Universitet och Svebio med ett projekt finansierat av bland andra Energimyndigheten för att göra visionen mer konkret. Vad vill ni göra i projektet?
– Nu vill vi räkna på hur stor potentialen är för att producera biodrivmedel. De beräkningar som finns hittills är gjorda överslagsmässigt. Vi vill bena ut vilket koncept som har störst livskraft. Enkelt uttryckt står det mellan att göra en enkel materialomvandling på en energianläggning och sedan göra en mer omfattande förädling på ett raffinaderi, eller att göra en mer färdig produkt på energianläggningen och sedan göra en mindre bearbetning på ett raffinaderi.
Vi vill också undersöka hur kedjan ser ut i alla steg när vi applicerar visionen på den här basen av cirka 100 kraftvärmeverk. Därför kommer vi att ta kontakt med de mest intressanta anläggningar för att samla in underlagsdata.
– Om vi får veta mer om anläggningarnas driftkaraktäristik då kan vi förstå hur olika fall som vi undersöker skulle prestera på varje anläggning och sammantaget för hela kraftvärmebranschen. Det viktiga är att genomlysa hela branschen för att få den övergripande bilden klar. Det gäller hur kraftvärmesektorn och raffinaderier kan formera sig tillsammans för att få den lösning som ger bäst total effektivitet. Projektet för att analysera kraftvärmebranschens
potential löper till halvårsskiftet 2022.
Ni har utvecklat en teknik för samproduktion i ett befintligt kraftvärmeverk
som innebär en relativt begränsad investering. Hur fungera den tekniken?
– Bioshare har utvecklat och patenterat en grundteknik som bygger på samproduktion via eldstadssektionering. I en befintlig eldstad installerar vi en reaktor där det inte kan brinna, men där det är mycket varmt, som i resten av pannans eldstad. Vi ser till att det inte finns något syre i reaktorn. Det gör att det material som matas in i kammaren bryts ner av värmen. Då övergår materialet i gasfas och sedan kan vi omvandla gaserna till olika drivmedelsråvaror, drivmedel eller andra bioprodukter. Den grundläggande tekniken är känd sedan länge men vi gör det i kontrollerad form och driver processen med värmen som finns i eldstaden, förklarar Christer Gustavsson.
Har kammaren där nedbrytningen ska ske testats?
– Vi har ett pågående demonstrationsprojekt med planerad installation i början av nästa år för att bygga en sektionering på en av Karlstad Energis pannor. Den reaktorn kommer att ha en kapacitet på 8 MW.
Vilken eller vilka produkter kommer ni att få fram ur demoanläggningen?
– Vi får inte ut någon nettoprodukt från demoanläggningen i det första skedet eftersom projektet inte är upplagt på det sättet. Vi kommer att mäta och studera den primära omvandlingen för att få kunskap om vilken mängd och vilken sammansättning gasprodukterna har. Sedan leder vi in gasprodukterna i pannan igen för destruktion.
Sektioneringstekniken kan användas för att framställa några olika bränsleslag och det är dessa vi ska undersöka i samprojektet med Lunds universitet och Svebio. Vi tittar närmare på hur de olika valen presterar ekonomiskt och miljömässigt sett till hela kedjan.
Vi kommer att få veta mer om olika förhållanden mellan syntesgas och tjärkomponenter, det vill säga flytande och gasformiga produkter. Metoder för att upparbeta produkterna vidare skiljer beroende på om det är en vätska eller gas som ska upparbetas. Det skiljer i teknisk lösning, effektivitet och integreringsmöjligheter.
Det är just de här kombinationerna som vi vill jämföra för olika typer av anläggningar. Vi tittar på ett fall med maximalt med tjära och ett fall med minimalt med tjära och ett tredje fall som är ganska outforskat, då vi i första hand ser till effektivitet och inte till tjärbildningen. Det ska bli väldigt intressant eftersom den tjäran potentiellt kan ha egenskaper som gör den intressant för nedströms behandling. Det kan till exempel variera i syreinnehåll i tjäran vid olika driftfall.
Projektet med demoanläggningen i Karlstad håller på i tre år från och med nu. Vi kommer att lära oss mycket från demoanläggningen, till exempel hur stor samproduktion du kan ha från pannan, och hur en större precision i gassammansättningen kan uppnås.
Produktion av biodrivmedel och biokemikalier verkar ligga några år framtiden.
Skulle ni kunna bygga en kommersiell anläggning i dag?
– Ja, vi har en kommersiell förmåga även under demoperioden. Om vi hittar en användare som till exempel vill ersätta fossil energigas med en förnybar bränngas skulle vi kunna bygga en kommersiell anläggning. Vi har i dag bra kunskap om hur en sådan anläggning skulle kunna prestera. Det finns också pyrolysapplikationer som det i dag finns en avsättning för.
Kommer konceptet med samproduktion att vara konkurrenskraftigt?
Ja, vi är övertygande om att det kommer att vara konkurrenskraftigt. Genom integration med en anläggning som redan finns för att producera värmen kan anläggningsägaren skörda stora integreringsvinster både i processutrustning, drift och underhåll, råvaruhantering och i en effektivitetshöjning i och med att ingen restvärme i samproduktionen går till spillo.
Du har tidigare jämfört din vision med en hushållsgris, kan du förklara?
– Det var ingen slump att man hade en hushållsgris förr i tiden. Man kunde slänga till grisen det som blev över. Kraftvärmen är på sätt och vis samhällets hushållsgris som omvandlar det som blir över till el och värme. Vår vision är att få ut mer av det som blir över. Grisen består både av grisfötter och fläskfilé. När vi tar ut värdefulla komponenter ur det som blir över är det lite som att särskilja filén från grisfötterna där värmen, som är den lägsta energiformen, motsvarar grisfötterna och bioprodukterna filén.
Hur kom det sig att du startade Bioshare?
– Jag jobbade inom skogsindustri och kraftvärmesektorn som processkonsult och sedan började jag doktorera på Karlstads universitet 2011. Jag la fram en avhandling 2016 på temat hur man skulle kunna använda fjärr- och kraftvärmesektorn för ökat värdeskapande. Sedan blev frågan om ökat värdeskapande oemotståndlig för mig och jag startade Bioshare, avslutar Crister Gustavsson.