Från ångmaskin till gasturbin – Dags att frigöra biokraftens potential

Ångmaskiner har använts i många olika situationer de senaste 200 åren. När den ska omvandla biomassa till energi har den nått sin gräns, där kostnaden för att producera energi överstiger värdet av slutprodukten. I jakten på ett nytt, kostnadseffektivt alternativ för elproduktion har Phoenix BioPower tagit fram en revolutionerande teknik – Biomass Fired Top Cycle.

BTC-teknikens stora fördel är att den kan producera dubbelt så mycket elektricitet från samma mängd bränsle än det som tidigare varit standard på marknaden. Verkningsgraden höjs till uppåt 60% vilket gör att vi numera har en teknik som både är planerbar och lönsam. Kraften kan produceras när den behövs, där den behövs, säger Henrik Båge, vd för Phoenix BioPower AB.

Processen i BTC består i huvudsak av tre steg: trycksättning, förgasning och gasturbin. I omgångar trycksätts bränslet med hjälp av ånga, koldioxid eller kvävgas, för att sedan ledas in i förgasaren. Där omvandlas det trycksatta bränslet till produktgas som efter att den renats och filtrerats förs in i gasturbinen. I gasturbinens brännkammare förbränns produktgasen tillsammans med komprimerad luft och ånga. Värmeenergin i avgaserna återvinns i ångpannan för att generera processånga och fjärrvärme.

Biokraft och vätgas

Under 2021 har Phoenix BioPower genomfört tester för att utveckla en Top Cycle gasturbin för både biokraft och vätgas. Vätgasen har fått ett stort politiskt genomslag i bl a EU’s Green Deal som ett svar på hur man kan balansera energisystemet.

-Konventionella gasturbiner har enorma problem att hantera vätgasen. Vår förbränningsteknik har, efter att ha genomgått tester, visat sig kunna förbränna vätgas stabilt med extremt låga utsläpp av skadliga kvävedioxider, säger Henrik Båge.

Bränslelogistiken i fokus

Att tillämpa denna teknik i stor skala kräver genomtänkt arbete med bränslelogistiken. När 20-30 ton bränsle ska fraktas till en anläggning varje timme uppstår en utmaning i vissa marknader eller områden. I Sverige finns dock sedan tidigare exempel på framgångsrik bränslelogistik. Värtanverket i Stockholm och Igelstaverket i Södertälje är två av dem.

-Dessa två är, i ett internationellt perspektiv, stora anläggningar för kraftvärme som eldas med biobaserade bränslen, säger Henrik Båge. Samtidigt finns exempel på mångdubbelt större anläggningar i Europa.

Koldioxidinfångning

För att nå de uppsatta klimatmålen krävs att den förnybara elproduktionen ökar med ca 1 000 TWh per år. Men för att nå klimatmålet om 1,5°C i temperaturhöjning räcker inte att enbart minska koldioxidutsläppen, vi måste även aktivt minska mängden koldioxid i atmosfären, vilket framgår i IPCC:s rapport från 2019. Med hjälp av koldioxidnegativ teknik finns möjlighet att fånga koldioxid från rökgaserna och därmed i förlängningen skapa minusutsläpp.

-För detta finns två tekniker; den ena går ut på att fånga in koldioxiden från den rökgas som uppstår vid förbränning (s.k. post combustion). Den andra tekniken går ut på att man går in och delar gasen så att man kan separera ut, fånga in och lagra koldioxiden. Den infångade koldioxiden renas och koncentreras för att sedan lagras på platser där den inte gör skada eller kan användas för att ersätta fossilt framställd koldioxid. Med Phoenix BioPowers BTC-teknik kan de negativa utsläppen åstadkommas mycket mer kostnads- och energieffektivt än vad konventionell biokraft klarar av, säger Henrik Båge.

Pilotanläggning i drift 2024

Under 2020 inledde Phoenix BioPower projektet att upprätta en pilotanläggning där systemprincipen för BTC-tekniken kan testas och valideras i industriell skala genom en omfattande förstudie för vad som krävs tekniskt-, budget- och tidsmässigt för att genomföra ett sådant projekt. Förberedande tester och utveckling kommer fortgå under 2021/22.

-En del i förberedelserna av pilotanläggningen består i testriggen Scarlett som planeras driftsättas under 2022 i Phoenix BioPowers lokaler i Stockholm. Testriggen blir ett sätt att utveckla tekniken under BTC-liknande förhållanden. Här kan förgasning, gasrening och förbränning integreras och se på hur förhållanden ändras med olika bränslen. Denna rigg blir en första ”fuel-to-flame” rigg baserad på BTC prionciperna.

Vi arbetar aktivt med att ta nästa steg mot en pilotanläggning. Med en bränsleeffekt på 3-5 MW och 35-40 bars tryck blir pilotanläggningen en världsunik sådan. Målsättningen är att anläggningen ska sättas i drift 2024, avslutar Henrik Båge.