18
Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, www.dbfz.de Deutsches BiomasseForschungsZentrum German Biomass Research Centre Перспективи виробництва біопалива Карін Науманн Лейпциг, 13 липня 2011

German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, www.dbfz.de

Deutsches BiomasseForschungsZentrum

German Biomass Research Centre

Перспективи виробництва біопалива

Карін Науманн

Лейпциг, 13 липня 2011

Page 2: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

2

Зміст

1. Вступ

2. Технології виробництва біопалива

3. Порівняння можливостей

� Економічні аспекти

� Екологічні аспекти

4. Висновки

Page 3: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

Частка біопалива в Німеччині

7,3%

5,9%5,6% 5,6%

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2007 2008 2009 2010

Kra

ftst

off

ve

rbra

uch

De

uts

chla

nd

in

Mio

. t

Dieselkraftstoff Pflanzenöl Biodiesel, pur Biodiesel, Blend

Ottokraftstoff Bioethanol ETBE Bioethanol

Джерело: BAFA: Amtliche Mineralöldaten, Biokraftstoffanteil energetisch

Споживання палива в Німеччині, млн. т

Спож

иванн

япал

ива

вН

імеччи

ні, м

лн. т

Дизельне паливо

Бензин

Рослинна олія

Біоетанол Етил-

бутиловий ефір

Чистий біодизель

Біоетанол

Змішаний біодизель

Page 4: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

Квота біопалива в Німеччині

Кількісна квота відтепер до 2014 року:

� 2,8 % замінники бензину

� 4,4 % замінними дизелю

� 6,25 % всього біопаливо

Зниження викидів парникових газів від загальній кількості палива:

� з 2015 на 3 %,

� з 2017 на 4,5 % та

� з 2020 на 7 %.

Завдяки використанню біопалива - зниження балансу ПГ на

� 35 %, а саме

� 50 % (старі установки)/ 60 % з 2017

проти викопного палива.

Page 5: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

5

Світові квоти біопалива

Канада:

2% біодизель (2012)

5% біоетанол (2010)

ЄС:

10% (2020)

Німеччина:

6,25% (2014) США:

7%* (2020)

Мексика:

5% біодизель (2012)***

Колумбія:

5% біодизель

10%** біоетанол

Бразилія:

5% біодизель (2013)

Аргентина:

5% (2010)

Індія:

5% біодизель (2012)

6,5% біоетанол (2012)

Процентні дані, енергетичне (перерах. і округл.):

* Прогноз на основі кінцевого споживання енергії IEA

** у містах із населенням менше 0,5 млн.

*** ще не вирішено

Китай:

15% (2020)

Південна Корея:

4% (2012)

Філіпіни:

2% біодизель (2011)

10% біоетанол (2011)Малайзія:

5% біодизель (2008) Індонезія:

20% біодизель (2025)

15% біоетанол (2025)Південна Африка:

2% біодизель (2013)

8% біоетанол (2013)

Page 6: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

6

Світове виробництво біопалива

� Існуючі та доступні технології у світі

� Виробництво на децентралізованих та центральних установках, посилене

будівництво виробничих потужностей в останні роки

Джерело: F.O.Lichts, World Ethanol & Biofuels Report

3,41

9,33

15,44

18,10

-

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

2005 2007 2009 2011

Bio

die

selp

rod

uk

tio

n g

lob

al

in M

io.

t

Thailand

Indonesien

Italien

Spanien

Frankreich

USA

Argentinien

Brasilien

Deutschland

Andere

24,75

39,07

57,62

69,65

-

10

20

30

40

50

60

70

80

2005 2007 2009 2011

Eth

an

olp

rod

uk

tio

n g

lob

al

in M

io.

t

Andere

Kanada

China

Europa

Brasilien

USA

Біодизель Етанол

Таїланд

Індонезія

Італія

Іспанія

Франція

США

Аргентина

Бразилія

Німеччині

Інші

Інші

Канада

Китай

Європа

Бразилія

США

Page 7: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

7

Можливості виробництваальтернативного палива

Використ.--

біопал.

Використання землі/ Виробництво-біомаси

Виробництво-біопалива

Розповсюдж.-

біопалива

Крохмальнабіомаса(z.B. кукурудза,

зерно )

Зберігання Продаж ЗаправкаТранспорт- Мотор -згоряння

Гібридн.-мотор

Цукровабіомаса

(z.B. тростина, )

Олійна

біомаса(напр. . ріпак, соя ,

пальма, )

Деревина

(z.B. верба ,

просвірник, )

Трав'янистабіомаса

(z.B. Міскантус ,

Солома, )

Біозалишки

(z.B. Еккременти,

біосміття)

Термо -хім . Конверсія

Піроліз Газифікація

Біо-хім . Конверсія

спиртова

ферментація

анаеробне

бродіння

Фізико -хімічн. конверсія

Пресування/ вижимання

-/Пере/етерифікація

Біодизель

(FAME)

Росл. олія

(VO)Гідро. росл. оліяl(HVO)

Біометан /

Біогаз

Біометан /

Біо-SNGБіоетанол

BTL

(FT-Kraftst.)

Постачання-

біомаси(Логістика)

ТранспортПідготовка Пакування ЗберіганняВрожай/ -доступність

DME

©D

BF

Z,

200

9

Page 8: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

8

Термо-хімічне перетворення

Гідрогенізовані рослинні олії (HVO, NExBTL)

Сировина

� Обмежена ресурсна база

� росл./тварин. жири

Технологія

� Гідрування з використанням водню

� Доступні технології для рослинної олії

(наприклад, Порвоо, Фінляндія)

� Інтеграція процесу у переробку

Потреба у дослідженнях

� Розвиток

процесу гідроочищення для біо-олії і

жирів

� Спільна переробка рослинних і

тваринних жирів на НПЗ

htt

p:/

/ww

w.n

este

oil.

com

/de

fault.a

sp?p

ath

=1,4

1,5

40

,2385

Ge

sa

mtp

rozess

(частl-) переробка

Рослинна олія/ твар. жири

Тверд. матер.

NExBTL

Гідрообробка

Чиста олія

Горючий газ

біобензин

Вода

H2

Page 9: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

9

Біо-хімічне перетворення

Біометан – Біогаз

Сировина

� рідкі та тверді субстрати (напр. тварин. екскременти, біосміття, силос, зерно)

Технологія

� створенатехнологія для виробництва електроенергії з біогазу

� Наявні та дієві в ЄСсистемні компоненти для очищення біогазу дорівня природного газу єв продажупродемонстрували, і особливо в ЄС

Потреба у дослідженнях

� Оптимізація управління / регулювання бродіннята очищення

� Збільшення масштабу біогазових установок

� Оптимізація очищення біогазу

� Розробка концепції для підготовки тапідключення до газової мережі

� Оптимізація витрат і впровадження / створення

Qu

elle:

ww

w.b

iog

asa

nla

ge

-ru

eg

en

.de

/.../v

erg

ae

run

g.jp

g

Bio

ga

sa

nla

ge

Вологе бродіння &

Зберігання біогазу

сховище

залишків

Абсорбація -

зміна тиску

Миття під

тиском

Гній Відн. сировина

Перше -

Сіркоочищення

Друге -

сіркоочищення

Біометан

Сепаратор

Сіркоочистка-

Біометан

Котел із

спалювання

газу

-

l

Bio

ga

sa

ufb

ere

itu

ng

-V

ari

an

teI

Bio

ga

sa

ufb

ere

itun

g-

Va

ria

nte

II

Page 10: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

10

Термо-хімічне перетворення

Дизель Фішера-Тропша (BtL)

Сировина

� Велика ширина полоси (особл.

лігніт)

Технологія

� НДДКР у сфері газифікації біомаси,

процесу синтезу на викопну

сировину (напр. вугілля), стан

техніки

� Демоустановка у Фрайбурзі (15

кт/рік)

Потреба у дослідженнях

� Подальший розвиток та збільшення

масштабів газифікації біомаси

� Очищення газу та кондиціонування

до рівня синтетичного газу

� ФТ обробка/переробка сировини

� Ефективна спільна робота усіх

Qu

elle:

Ch

ore

n

Ve

r gasung

&G

asau

fbere

itu

ng

FT-Дизель

Очищ. газу

Зберігання/Підготовка

Чистий газ

Газифікація

Деревина/Лігноцелюлоза/

Конденсув. газу

KS

-Syn

t he

se

&

KS

-Au

f be

reitung

ФT-синтез

Синтет. газ

Розділ. продукту

FT-продукт

Page 11: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

11

Термо-хімічне перетворення

Біометан – синтетичний природний газ (SNG)

Сировина

� Велика ширина полоси (особл. лігноцелюлоза)

Технологія

� Газифікація біомаси в (дослідних)установках

� Стан техніки для процесу газифікаціївикопної сировини

� Демоустановка в Гюссінгу (1 МВтCH4)

Потреба у дослідженнях

� Подальший розвиток та збільшеннямасштабів газифікації біомаси

� Очищення газу до рівня синтетичногогазу

� Ефективна спільна робота усіхкомпонентів

� Доступність та надійність

� Скорочення витрат та запровадження

Qu

elle:

ww

w.b

aye

risch

es-e

ne

rgie

-fo

rum

.de

/po

rta

l/n

ew

s/.

..

Ve

rga

su

ng

&

Ga

sau

f be

rei tu

ng

Деревина/Лігноцелюлоза/

SNG

Попередня робота

KS

-Synth

ese

&K

S-

Au

f be

reitung Метанізація

Абсорбційне очищ. газу/-

Очищення газу

Газифікація

Page 12: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

12

Оцінка різних можливостей біопалива

Системна техніка/ Ефективність

Рідке

Конв. Біодизель

Конв. Біоетанол

Біодизель (гідр.)

Біоетанол (лігн.)

ФТ-Паливо

Метанол

Газоподібне

Біометан/біогаз

Біометан/Біо-SNG

Диметилефір

Водень

Види біопалива

Статустехнологіїсьогодні та усередньостр. перспективі

Системно-техн. складність

Очікуванапотужність (МВт)

Загальнаефективність (%)

Продаж Використання

Page 13: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

13

Оцінка різних видів біопалива

Витрати на виробництво

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40

Biodiesel (VO)

Advanced biodiesel (VO)

Bioethanol (Molasses)

Bioethanol (Cereals)

Bioethanol (Lig)

Dimethylether (Lig)

BTL / FT diesel (Lig)

Biomethane / Biogas (Maize)

Biomethane / Bio-SNG (Lig)

Biofuel production costs - European conditions [EUR/GJ] .

Capital cost

Operational cost

Feedstock cost

Credit by-products

Total production cost

© DBFZ, 2008

Quelle: DBFZ, 2008 Pöl – Pflanzenöl, Getr. – Getreide, Lig - Lignocellulose Biomasse, SNG – synthetic natural gas, FT – Fischer-Tropsch

Біометан/Біо-SNG (Ліг)

Біометан/Біогаз (відн. джер.)

BtL / ФТ дизель (Ліг)

Диметилефір (Ліг)

Біоетанол (Ліг)

Біоетанол (крохмаль/зерно)

Біоетанол (цукор)

Біодизель (гідр. Пол)

Біодизель (пол)

Витрати на виробництво біопалива в ЄС в Євро/ГДж

Капітал

Устаткування

Сировина

Супутні прод.

Всього

Page 14: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

14

Оцінка різних видів біопалива

вплив на навколишнє середовище

NEBENPROZESSE

Hilfsenergie/-

stoffbereitstellungsketten

HAUPTPROZESS

Biokraftstoffbereitstellungskette

Biokraftstoffe

1./2. Generation

Mobile Nutzung

Energie-

pflanzen

Biogene

Reststoffe

Biokraftstoffproduktion

Distribution zum Endnutzer

Biomassebereitstellung

Kultivierung /

Biomasseproduktionz.B. Landnutzung (Umwidmung, Brache), Saaten, Dünger, Pestizide etc., Diesel für Landmaschinen

z.B.Hilfsenergie für Einsammeln/Ernte / Aufbereitung / Lagerung, Diesel / Hilfs-energie Transport / Umschlag

z.B.Hilfsenergie-/stoffeAnlagen(de-)konstruktion/Infrastrukturz.B.Kuppelprodukte (u.a. Strom, Wärme, Stoffe)

z.B.(De-)konstruktion Fahrzeuge /Infrastruktur

z.B.Hilfsenergie für Aufbereitung / Lagerung, Diesel / Hilfsenergie für Transport / Umschlag

INPUT

Stoff- und

Energieströme

z.B.

Mineralöl

Kohle

Erdgas

Erze

Wasser

Salze

...

© DBFZ, 2008

Page 15: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

15

Оцінка різних видів біопалива

вплив на навколишнє середовище

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

heutige Biokrafstoffoptionen zukünftige Biokraftstoffoptionen

EMPA/ESU, 2007EUCAR/CONCAWE/JRC, 2007IE/DBFZ, 2004-2008IFEU, 2004-2007VIEWLS, 2005ZSW, 2004Directive 2009/28/EC

� При винятковому

використанні енергетичн

их культур викиди

значно вище, ніж

викиди за використання

побічних продуктів і

відходів

� Вирішальне значення дл

я загального балансу

має:

виробництво біомаси,

постачання, переробка

біомаси

Page 16: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

16

Висновки

� Важливі аспекти виробництва у коротко- та середньостроковій перспективі:

Етанол - Північна-/Південна Америка, Біодизель – Європа

� У довгостроковій перспективі можливо існування принципіально іншого палива

� врахування регіональних аспектів

� Біопаливо сьогоднішнього покоління:Рослинна олія, біодизель, етанол: існування ефективних технологій

� Потреба у НДДКР щодо розширення сировинної бази(напр. лігноцелюлоза), підвищення ефективності, інтеграція концепцій біопереробки, якість палива

� Майбутнє покоління біопалива: напр. HVO, BtL, біометан

� деякі перспективні технології лабораторного масштабу до першихпілотних/демонстративних проектів

� (Подальші) розробки та тестування концепцій, збільшеня масштабу установок, демонстрація доступності та надійності (скорочення), інтеграція в існуючу інфраструктуру для поширення і використання

Page 17: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

17

Висновки

Вартість

� У собівартості біопалива переважає вартість сировини

� Волатильність розвитку цін на сировину для виробництва біопалива

� не очікується значного зниження витрат при поточних та майбутніхпоколіннях біопалива

Захист клімату

� Вклад в захист клімату зазвичай шляхом сертифікації біопалива

� тенденційно нижчий рівень викидів ПГ для біопалива майбутніхпоколінь

� Пов'язані з біопаливом загальні обсяги викидів ПГ значно

залежать від виробництва та доставки біомаси (перевага: залишки)

� Викиди ПГ по всьому

ланцюжку виробнитцва, як критерій для оцінки стійкості

� залежить віж важливості, а саме – позиціонування біопалива на ринку

Page 18: German BiomassResearch Centre · Deutsches BiomasseForschungsZentrumgemeinnützige GmbH, TorgauerStr. 116, D-04347 Leipzig, Deutsches BiomasseForschungsZentrum German BiomassResearch

18

Deutsches BiomasseForschungsZentrum

gemeinnützige GmbH

German Biomass Research Centre

Torgauer Straße 116

D-04347 Leipzig

www.dbfz.de

Tel./Fax. +49(0)341 - 2434 – 112 / -133

Dipl.-Ing. Karin Naumann

Tel.: +49(0)341 - 2434 – 711

[email protected]

Dr.-Ing. Michael Seiffert

Tel.: +49(0)341 – 2434 – 445

[email protected]

Перспективи виробництва біопалива