Production of synthetic kerosene and its market forecast
Halonen, Pasi (2020)
Diplomityö
Halonen, Pasi
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020100176640
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020100176640
Tiivistelmä
Increasing human population and standard of living is increasing raw material and energy consumption. Increasing consumption increases natural resource use and problems like pollution and climate change, largest single cause of which is the consumption of fossil fuels, like coal, oil, and gas. Largest contributing sector to these problems is the energy sector, and transport sector as a part of it, which has been built on fossil fuel consumption. Transport sector has a great need to shift to alternative, environmentally friendly electrofuel consumption.
The goal of this thesis is to study electrofuel production through Fischer-Tropsch and methanol to fuels processes, fuel process heat integration, and integrating fuel production with a pulp mill. Calculations done in this thesis indicate that there is not much difference between Fischer-Tropsch and methanol to fuels processes. Limiting factor for electrofuel production is hydrogen availability which, through electrolysis, creates a need for cheap and renewable electricity. Covering EU fuel demand with electrofuels require about 3.5 times the current EU electricity consumption. Heat integration within the fuel process eliminate the need for external heat. It is also profitable to integrate electrofuel production into a pulp mill to gain access to green carbon dioxide and renewable electricity.
Literature review revealed that electrofuel production is still considered to be in its early stages and an emerging technology in the coming decades. Attitudes towards electrofuels are varied, which is understandable for technologies at this stage. However, the existence and importance of electrofuels are spreading and their rapid growth is expected in the 2030s. The main driving force behind electrofuels is political decisions. Ihmisten lukumäärän ja elintason kasvu kasvattaa raaka-aineiden ja energian kulutusta. Kasvava kulutus lisää materiaalien käyttöä, aiheuttaa saasteongelmia ja edistää ilmastonmuutosta, jonka suurin yksittäinen tekijä on fossiilisten polttoaineiden, kuten kivihiilen, öljyn ja kaasun käyttö. Merkittävin ongelmia aiheuttava sektori on energiasektori, jonka osana toimiva liikennesektori perustuu fossiilisten polttoaineiden käytölle. Liikennesektorilla on kasvava tarve siirtyä vaihtoehtoisten, ympäristöystävällisten polttoaineiden käyttöön.
Työn tavoitteena on tutkia sähköpolttoaineiden tuotantoa Fischer-Tropsch ja metanolireittejä pitkin, polttoainereittien lämpöintegrointia sekä polttoainetuotannon integrointia sellutehtaan kanssa. Työssä tehtyjen laskujen perusteella Fischer-Tropsch ja metanolista polttoaineiksi reittien välillä ei ole suurta eroa. Sähköpolttoaineiden tuotantoa rajoittaa vedyn saatavuus, mikä elektrolyysin kautta luo kysyntää halvalle ja ympäristöystävälliselle sähkölle. EU:n polttoainetarpeen tyydyttämiseksi sähköpolttoaineilla vaatisi 3,5 kertaa nykyisen EU:n vuosittaisen kulutuksen verran sähköä. Lämpöintegroinnin avulla polttoaineiden tuotannossa ulkopuolisen lämmön tarve voidaan eliminoida. On myös kannattavaa integroida sähköpolttoaineiden tuotanto sellutehtaan kanssa, jotta päästään käsiksi biopohjaiseen hiilidioksidiin ja uusiutuvaan sähköön.
Kirjallisuuskatsaus paljasti, että sähköpolttoaineita pidetään vielä kehittymättömänä teknologiana mutta mahdollisesti kannattavana liiketoimintana tulevien vuosikymmenten aikana. Asenteet sähköpolttoaineita kohtaan ovat moninaiset, mikä on ymmärrettävää kehittyville teknologioille. Sähköpolttoaineiden käyttö ja tunnettuus leviää jatkuvasti ja niiden nopea kasvu on ennustettu 2030 luvulle. Sähköpolttoaineita eniten eteenpäin ajava voima tällä hetkellä ovat poliittiset päätökset.
The goal of this thesis is to study electrofuel production through Fischer-Tropsch and methanol to fuels processes, fuel process heat integration, and integrating fuel production with a pulp mill. Calculations done in this thesis indicate that there is not much difference between Fischer-Tropsch and methanol to fuels processes. Limiting factor for electrofuel production is hydrogen availability which, through electrolysis, creates a need for cheap and renewable electricity. Covering EU fuel demand with electrofuels require about 3.5 times the current EU electricity consumption. Heat integration within the fuel process eliminate the need for external heat. It is also profitable to integrate electrofuel production into a pulp mill to gain access to green carbon dioxide and renewable electricity.
Literature review revealed that electrofuel production is still considered to be in its early stages and an emerging technology in the coming decades. Attitudes towards electrofuels are varied, which is understandable for technologies at this stage. However, the existence and importance of electrofuels are spreading and their rapid growth is expected in the 2030s. The main driving force behind electrofuels is political decisions.
Työn tavoitteena on tutkia sähköpolttoaineiden tuotantoa Fischer-Tropsch ja metanolireittejä pitkin, polttoainereittien lämpöintegrointia sekä polttoainetuotannon integrointia sellutehtaan kanssa. Työssä tehtyjen laskujen perusteella Fischer-Tropsch ja metanolista polttoaineiksi reittien välillä ei ole suurta eroa. Sähköpolttoaineiden tuotantoa rajoittaa vedyn saatavuus, mikä elektrolyysin kautta luo kysyntää halvalle ja ympäristöystävälliselle sähkölle. EU:n polttoainetarpeen tyydyttämiseksi sähköpolttoaineilla vaatisi 3,5 kertaa nykyisen EU:n vuosittaisen kulutuksen verran sähköä. Lämpöintegroinnin avulla polttoaineiden tuotannossa ulkopuolisen lämmön tarve voidaan eliminoida. On myös kannattavaa integroida sähköpolttoaineiden tuotanto sellutehtaan kanssa, jotta päästään käsiksi biopohjaiseen hiilidioksidiin ja uusiutuvaan sähköön.
Kirjallisuuskatsaus paljasti, että sähköpolttoaineita pidetään vielä kehittymättömänä teknologiana mutta mahdollisesti kannattavana liiketoimintana tulevien vuosikymmenten aikana. Asenteet sähköpolttoaineita kohtaan ovat moninaiset, mikä on ymmärrettävää kehittyville teknologioille. Sähköpolttoaineiden käyttö ja tunnettuus leviää jatkuvasti ja niiden nopea kasvu on ennustettu 2030 luvulle. Sähköpolttoaineita eniten eteenpäin ajava voima tällä hetkellä ovat poliittiset päätökset.