Brug af biomasse til energiformål Henrik Wenzel, Syddansk Universitet, Kontakt: henrik.wenzel@kbm.sdu.dk Bæredygtighed af 2. generation bio-ethanol Teknologirådets 1. workshop Onsdag d. 29. april 2009 Erhvervs- og Byggestyrelsen, Langelinie Alle 17, København
Nye anvendelser af biomasse Oil/gas/coal Processing Fossil fuel & feedstock Power Chemicals Materials Aviation Sea Transport Road Transport Heat Animal waste Conversion Bio-diesel Wastewater sludge Conversion Bio-polymer Liquid manure Conversion Biogas Straw Straw Incineration Conversion Bio-ethanol, bio-jetfuel, bio-oil, bio-polymer, bio-chemicals, etc. Arable land Crop Incineration Arable land Crop Conversion Bio-diesel, bio-ethanol, bio-jetfuel, bio-oil, bio-polymer, bio-chemicals, etc.
Oversigt over eksisterende 2G teknologier Non-food biomass Ligno-cellulosic Organic wastes Algae Marginal soil crops Biowastes Animal fat, household algae oil, Non-food oil crops, Straw, wood, stalks, waste, industry waste, lignocellulosic crops etc. manure, wastewater sludge, etc. Thermochemical conversion Pyrolysis, gasification, liquefaction (e.g. Fischer-Tropsch), direct hydrogenation, etc. Biochemical conversion Fermentation, esterification, extraction, etc. Fuels Syngas, pyrolysis oil, diesel, synthetic natural gas (SNG), di-methylether (DME), methanol, hydrogen, etc. Fuels Biogas, bioethanol, biobuthanol, hydrogen, biodiesel, algae diesel, etc. Further processing Fischer-Tropsch, hydrotreatment/ hydrocracking, enzymatic hydrolysation, filtration, fractionation, additives, etc. Jet-fuels Diesel, kerosene, di-methylfurane (DMF), other hydrocarbons Jet-fuels Biodiesel, biobuthanol, GTLdiesel, algae diesel
Proportioner i udbud og efterspørgsel efter biomasse Study Scope Time Supply Demand Scenario Biomass potential (EJ/y) Residue Crops Total EJ/y % (26) EU25 2030 X 6.7 5.2 11.9 79-90 16-18% (27) EU27 2015-2025 X 2.8 1.8 4.6 89-102 4-5% EU27 2025-2045 X Low 2.9 5.6 8.5 89-102 8-9% EU27 2025-2045 X High 3.5 7.2 10.7 89-102 10-12% EU27 >2040 X Low 2.5 15.4 17.9 89-102 17-19% EU27 >2040 X High 3.1 19.9 23 89-102 21-25% (22) Global 2030 X Low 96 219 315 631-716 42-48% Global X High 96 315 411 631-716 55-62% (28) Global 2030 X 87 151 238 631-716 32-36% (29) Global 2025-2050 X 31 267 298 631-716 40-45% (30) Global 2020 X 15 112 127 631-716 17-19% (31) Global 2025 X 74 631-716 10-11% (35) Global 2025 n.d n.d 85 631-716 11-13% (32) Global 2025 X b X b BI 56 17 74 631-716 10-11% (33) Global 2030 X FFES 91 631-716 12-14% (34) Global 2025 X b X b RIGES 65 80 145 631-716 19-22% Max potentialet for 2G biomasse er 2-13% fossil fortrængning i 2030 (Hedegaard et al., 2008)
Prioritering af biomassen - to optimeringshorisonter Det korte sigt gå ikke over åen efter vand Det lange sigt hvilke kunder skal prioriteres?
Det korte sigt - ikke over åen efter vand Fossile brændsler El Varme Biomasse Transportbrændsler Materialer Kemikalier Nu Kort sigt 2050 Langt sigt På den korte sigt tjener alle ved at prioritere biomassen til el og varme
Det korte sigt - de konkurrerende alternativer Petrol/bi-fuel Plug-in Flexi-fuel Petrol Petrol Heat & power Biofuel Petrol Biogas Heat Conversion Oil Oil Gas Oil Biomass Oil 2 1 The market perspective: Who wants half the exchange rate for 3 times the investment?
Det korte sigt - de konkurrerende alternativer Petrol/bi-fuel Plug-in Aviation Kerosene Petrol Petrol Heat & power Bio jet-fuel Kerosene Biogas Heat Conversion Oil Oil Oil Gas Oil Biomass Oil 2 1 The market perspective: Who wants half the exchange rate for 3 times the investment?
Det lange sigt - referencerammen Et fossil-frit samfund? Et (delvist) fossil-baseret samfund (kul, methanhydrater, skifferolie, tjæresand) Stærke klimahensyn Ingen klimahensyn (det viste sig at være en and)
Det lange sigt - prioriteringer i det fossil-frie samfund Jet-fuels in 2006: Jet-fuels in 2030: Biomass for jet-fuels in 2030: 10 EJ/y 25 EJ/y 50 EJ/y Biomass for chemical feedstock in 2030 (23 EJ/y non-fuel oil in 2006 projected to 32 EJ/y in 2030): 60 EJ/y Total aviation and chemicals/materials: Available non-food biomass in 2030: Micro-algae 2030: 110 EJ/y 15-96 EJ/y???? EJ/y
Det lange sigt - kulstof tilgængelighed i det fossil-frie samfund Atmosphere CO 2 (0.04%) Atmosphere CO 2 (0.04%) Photosynthesis Transport & chemicals Photosynthesis Transport & chemicals Biomass (50 EJ/y) BTL Fuel & feedstock (25 EJ/y) + (11 EJ/y) Biomass (50 EJ/y) Stationary H and/or P Fuel & feedstock (55 EJ/y) Heat/power (10 EJ/y) CO 2 (20%) Methanol production Jet-fuel production Heat/power (50 EJ/y) CO 2 (20%) Methanol production Jet-fuel production Wind Solar Geothermal Nuclear Electrolysis Electrolysis H 2 Wind Solar Geothermal Nuclear H 2 Fuel & feedstock: Heat & power: Total: 36 EJ/y 10 EJ/y 46 EJ/y Fuel & feedstock: Heat & power: Total: 55 EJ/y 50 EJ/y 105 EJ/y
Det lange sigt - det delvist fossil-baserede samfund med stærke klimahensyn Vi ønsker CO 2 en, hvor vi kan fange den Stationære enheder (el og varme) har CCS og/eller bioenergi Mobile enheder (transport): non-carbon om muligt Vej: El Vej, langturs godstransport: NH 3? Fly: CO 2 -baseret brændsel? Skibe: bio-olie? CO 2 -baseret brændsel? Mobile enheder (transport): fossil vi tager CO 2 en ud af luften
Det lange sigt - det fossil-baserede samfund uden klimahensyn Business as usual Biobrændsler konkurrerer på rent markedsmæssige vilkår med CTL, methan fra methanhydrater, og benzin fra skifferolie og tjæresand
PS Certificering: Det kan ikke lade sig gøre at certificere én teknologi/ét produkt i en situation hvor flere konkurrerer om den samme attraktive men begrænsede ressource. Så opstår blot forskydninger i de forbundne kar. Grænsen på 35% CO2 reduktion hvad er ideen, hvis den samme udgangsressource tages fra en anvendelse med 95% CO2 reduktion?