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
2
Зміст
1. Вступ
2. Технології виробництва біопалива
3. Порівняння можливостей
� Економічні аспекти
� Екологічні аспекти
4. Висновки
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
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.
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Dr.-Ing. Michael Seiffert
Tel.: +49(0)341 – 2434 – 445
Перспективи виробництва біопалива