The role of waste and solid biofuels in heating and power sector; cases of Sweden, Poland and UK
Saira, Hanna (2021)
Diplomityö
2021
School of Energy Systems, Ympäristötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021080642279
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021080642279
Tiivistelmä
Energy sector is responsible of major deal of the GHG emissions in EU region. EU’s ambitious goal to decarbonize the energy sector requires member states to discover alternative energy technologies to produce low carbon energy. As a renewable energy source solid biofuels and waste have certain roles in the energy generation in the form of energy recovery from waste and solid biofuels replacing coal. Through the waste-to-energy technology also waste management is bound to energy sector and is examined in this study from waste-to-energy point of view.
This Master’s thesis was prepared to Laitex Oy to give an outlook of future directions in the renewable energy sector in Sweden, Poland and UK. Special attention is paid to solid biofuels and waste which are the most suitable fuels for Laitex’s products.
In Sweden waste and biofuels are important sources of energy especially in heating sector. In 2019 capacity of the WtE plants in Sweden was 6,7 million tons of waste and recovered energy was 19 TWh. Sweden is dependent on imported waste due to the over capacity of the WtE plants. By 2040 the capacity will be decreasing with 500-800 thousand tons compared to situation in 2019 but WtE will still be strong technology in Sweden’s energy sector.
About 90% of the total energy supply in Poland in 2019 came from fossil sources. Biofuels and waste are the biggest renewable energy sources in Poland and those fuels will have an important role when Poland is aiming to expand the district heating network in the country and diminishing the use of coal. In 2019 there was 2,9 million tons of MSW incinerated and 4300 TJ energy generated from waste. In 2018 the number of incineration plants was eight, but there are several ongoing projects and also planned ones to increase the number of WtE installations.
Oil and natural gas are dominant fuels in total energy supply in UK. Decarbonizing the heating sector, where natural gas is the most used fuel, is a challenge to UK. Biomass is currently the most used renewable source in heating and in the future, it is considered as a valuable source of energy and when combined with CCUS it is possible to reach negative emissions. In UK there were 54 waste incineration plants with 105 lines in 2020 and the plants treated about 14 million tons of waste generating about 7800 GWh power. The study discovers that WtE will continue as a favorable technology in UK in the near future. Energiasektori on vastuussa merkittävästä osasta EU alueen kasvihuonekaasupäästöistä. EU:n kunnianhimoiset tavoitteet hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi vaatii sen jäsenmailta vaihtoehtoisia energiateknologioita vähähiilisen energian tuottamiseksi. Biopolttoaineilla sekä jätteellä on tietyt roolit uusiutuvan energian tuotannossa sekä energian talteenoton muodossa, että hiilen korvaajana. Jätteiden energian talteenoton kautta myös jätehuolto on kiinteä osa energiasektoria, joten myös jätehuoltoa tarkastellaan tässä työssä energian talteenoton näkökulmasta.
Tämä diplomityö tehtiin Laitex Oy:lle avartamaan tulevaisuuden näkymiä uusiutuvien energialähteiden suunnista Ruotsissa, Puolassa sekä Iso-Britanniassa. Erityisesti työssä perehdyttiin kiinteisiin biopolttoaineisiin sekä jätteisiin, jotka ovat polttoaineina sopivimpia Laitexin tuotteille.
Ruotsissa jäte ja biopolttoaineet ovat tärkeässä asemassa, etenkin lämmityssektorilla. Vuonna 2019 Ruotsin jätteenpolttolaitosten kapasiteetti oli 6,7 miljoonaa tonnia jätettä ja talteen otettu energia jätteenpoltosta 19 TWh. Ruotsi on riippuvainen tuontijätteestä polttolaitosten ylikapasiteetin vuoksi. Vuoteen 2040 mennessä kapasiteetti tulee pienenemään 500-800 tuhatta tonnia vuoden 2019 tilanteeseen verrattuna, mutta jätteenpoltto tulee silti olemaan vahva teknologia energian tuotannossa.
Noin 90% Puolan kokonaisenergiasta tuli fossiilisista polttoaineista. Biopolttoaineet ja jäte ovat suurimmat uusiutuvan energian lähteet Puolassa ja kyseisillä polttoaineilla tulee olemaan tärkeä rooli tulevaisuudessa, kun Puola pyrkii laajentamaan maan kaukolämpöverkkoa ja vähentämään hiilen käyttöä. Vuonna 2019 yhdyskuntajätteitä poltettiin 2,9 miljoonaa tonnia ja jätteestä saatu energia oli 4300 TJ. Vuonna 2018 jätteenpolttolaitoksia oli kahdeksan, mutta käynnissä sekä suunnitteilla on useita projekteja polttolaitosten määrän kasvattamiseksi.
Öljy ja maakaasu ovat hallitsevia polttoaineita Iso-Britannian kokonaisenergian tuotannossa. Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen lämmityssektorilla on haaste Iso-Britannialle, jossa maakaasu on eniten käytetty polttoaine lämmityksessä. Uusiutuvista energianlähteistä biomassa on käytetyin lämmönlähde ja myös tulevaisuudessa biomassaa pidetään arvokkaana energianlähteenä, sillä yhdistettynä hiilidioksidin talteenottoon, biomassan avulla on mahdollista saavuttaa negatiiviset päästöt. Vuonna 2020 Iso-Britanniassa oli 54 jätteen polttolaitosta, joissa yhteensä 105 linjaa, ja laitoksissa käsiteltiin noin 14 miljoonaa tonnia jätettä, joista energiaa saatiin 7800 GWh. Tutkimuksesta käy ilmi, että jätteenpoltto tulee olemaan suositussa asemassa myös tulevaisuudessa Iso-Britanniassa.
This Master’s thesis was prepared to Laitex Oy to give an outlook of future directions in the renewable energy sector in Sweden, Poland and UK. Special attention is paid to solid biofuels and waste which are the most suitable fuels for Laitex’s products.
In Sweden waste and biofuels are important sources of energy especially in heating sector. In 2019 capacity of the WtE plants in Sweden was 6,7 million tons of waste and recovered energy was 19 TWh. Sweden is dependent on imported waste due to the over capacity of the WtE plants. By 2040 the capacity will be decreasing with 500-800 thousand tons compared to situation in 2019 but WtE will still be strong technology in Sweden’s energy sector.
About 90% of the total energy supply in Poland in 2019 came from fossil sources. Biofuels and waste are the biggest renewable energy sources in Poland and those fuels will have an important role when Poland is aiming to expand the district heating network in the country and diminishing the use of coal. In 2019 there was 2,9 million tons of MSW incinerated and 4300 TJ energy generated from waste. In 2018 the number of incineration plants was eight, but there are several ongoing projects and also planned ones to increase the number of WtE installations.
Oil and natural gas are dominant fuels in total energy supply in UK. Decarbonizing the heating sector, where natural gas is the most used fuel, is a challenge to UK. Biomass is currently the most used renewable source in heating and in the future, it is considered as a valuable source of energy and when combined with CCUS it is possible to reach negative emissions. In UK there were 54 waste incineration plants with 105 lines in 2020 and the plants treated about 14 million tons of waste generating about 7800 GWh power. The study discovers that WtE will continue as a favorable technology in UK in the near future.
Tämä diplomityö tehtiin Laitex Oy:lle avartamaan tulevaisuuden näkymiä uusiutuvien energialähteiden suunnista Ruotsissa, Puolassa sekä Iso-Britanniassa. Erityisesti työssä perehdyttiin kiinteisiin biopolttoaineisiin sekä jätteisiin, jotka ovat polttoaineina sopivimpia Laitexin tuotteille.
Ruotsissa jäte ja biopolttoaineet ovat tärkeässä asemassa, etenkin lämmityssektorilla. Vuonna 2019 Ruotsin jätteenpolttolaitosten kapasiteetti oli 6,7 miljoonaa tonnia jätettä ja talteen otettu energia jätteenpoltosta 19 TWh. Ruotsi on riippuvainen tuontijätteestä polttolaitosten ylikapasiteetin vuoksi. Vuoteen 2040 mennessä kapasiteetti tulee pienenemään 500-800 tuhatta tonnia vuoden 2019 tilanteeseen verrattuna, mutta jätteenpoltto tulee silti olemaan vahva teknologia energian tuotannossa.
Noin 90% Puolan kokonaisenergiasta tuli fossiilisista polttoaineista. Biopolttoaineet ja jäte ovat suurimmat uusiutuvan energian lähteet Puolassa ja kyseisillä polttoaineilla tulee olemaan tärkeä rooli tulevaisuudessa, kun Puola pyrkii laajentamaan maan kaukolämpöverkkoa ja vähentämään hiilen käyttöä. Vuonna 2019 yhdyskuntajätteitä poltettiin 2,9 miljoonaa tonnia ja jätteestä saatu energia oli 4300 TJ. Vuonna 2018 jätteenpolttolaitoksia oli kahdeksan, mutta käynnissä sekä suunnitteilla on useita projekteja polttolaitosten määrän kasvattamiseksi.
Öljy ja maakaasu ovat hallitsevia polttoaineita Iso-Britannian kokonaisenergian tuotannossa. Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen lämmityssektorilla on haaste Iso-Britannialle, jossa maakaasu on eniten käytetty polttoaine lämmityksessä. Uusiutuvista energianlähteistä biomassa on käytetyin lämmönlähde ja myös tulevaisuudessa biomassaa pidetään arvokkaana energianlähteenä, sillä yhdistettynä hiilidioksidin talteenottoon, biomassan avulla on mahdollista saavuttaa negatiiviset päästöt. Vuonna 2020 Iso-Britanniassa oli 54 jätteen polttolaitosta, joissa yhteensä 105 linjaa, ja laitoksissa käsiteltiin noin 14 miljoonaa tonnia jätettä, joista energiaa saatiin 7800 GWh. Tutkimuksesta käy ilmi, että jätteenpoltto tulee olemaan suositussa asemassa myös tulevaisuudessa Iso-Britanniassa.