Energiforskningsprogram 2000 Program for udbygning af dansk energiforskning og udvikling i perioden 2000-02 Energistyrelsen København Januar 2002
Forord Energistyrelsen har siden 1980 årligt udgivet en publikation, der redegør for indholdet af det pågældende års Energiforskningsprogram (EFP). Nærværende publikation indeholder en beskrivelse af igangsatte projekter i EFP 2000. Indholdet er baseret på udskrifter fra Risø Biblioteks database Nordisk Energi Indeks (NEI), som blandt andet indeholder beskrivelser af samtlige igangsatte og afsluttede EFPprojekter. Databasen NEI er gratis tilgængelig på www. risoe.dk/nei. Nærværende publikation foreligger ikke trykt, men kan hentes på Energistyrelsens hjemmeside www.ens.dk ISBN 87-7844-244-3 ISSN 0108-4011
Energiforskningsprogram 2000 Indhold Indledning s. 4 Olie og naturgas s. 5 Miljøvenlig produktion af el og varme s. 15 Vindenergi s. 34 Bygninger og solenergi s. 43 Energieffektivitet i produkter og industrielle processer s. 58 Energi og samfund s. 65 Særligt perspektivrige projekter uden for områder s. 73 Andre projekter (internationalt samarbejde, udredninger, dokumentation mv.) s. 80
Indledning I juni 1999 indkaldtes projektforslag til Energiforskningsprogram 2000 med ansøgningsfrist den 1. oktober 1999. Der indkom 238 projektforslag med ansøgning om støtte på i alt 465 mio. kr. Projektforslagene havde et samlet budget på 736 mio. kr. Der er i EFP 2000 ydet støtte på knap 107 mio. kr. til i alt 66 forsknings- og udviklingsprojekter inde for de prioriterede indsatsområder, der var anført i ansøgningsmaterialet. Ved vurderingen af projektforslagene er de generelle bedømmelseskriterier, der er angivet i ansøgningsmaterialet, lagt til grund. Ud over støtte til forsknings- og udviklingsprojekter er der ydet støtte til internationalt samarbejde og dokumentation.
Afsnit 1: Olie og naturgas Samlet budgetoverslag Energistyrelsens udgifter til projekter vedrørende olie og naturgas under EFP-2000 andrager skønsmæssigt: Projekt Total (i 1.000 kr.) Nye kulbrintesystemer i den østlige Nordsø Kænozoisk bassinudvikling Aarhus Universitet. Geologisk Institut 3.075 s. 6 En stratigrafisk undersøgelse af de palæogene lag i området Øst for Centralgraven i dansk Nordsø GEUS. Stratigrafisk Afdeling 2.887 s. 7 Kulbrintepotentialet i det Norsk-Danske Bassin GEUS. Geofysisk afdeling 1.514 s. 8 Fortrængnings- og deformationsprocesser i sprækket reservoirkalk Geoteknisk Institut. Afdelingen for forsøg 2.600 s. 9 Reservoir simulering af deformationsprocesser I reservoirkalk Geoteknisk Institut. Afdelingen for forsøg 500 s.10 Kortlægning af sprækkeintensitet i kalkreservoirer Ødegaard A/S 612 s.11 Model for voksinhibitor. Calsep A/S 500 s.12 Free span burial inspection pig - phase B FORCE Instituttet. Div. For Apparat- og Sensortekn. 1.400 s.13 Forbedret designgrundlag for offshore fleksible rør NKT Cables A/S 4.875 * s.14 I alt 17.963 * Projekt 1313/00-0031 er en omformulering af 1313/99-0014 og den nye bevilling på 4.875.000 kr. erstatter således bevillingen fra 1999 på 4.500.000 kr. 5
6
Afsnit 1: Olie og naturgas Nye kulbrintesystemer i den østlige Nordsø - Kænozoisk bassinudvikling, seismisk inversion og 3-D modellering. (j.nr. 1313/00-0001) Detaljeret kortlægning af Top Kalk overfladen øst for Central Graven indikerer eksistensen af et kulbrintesystem i lighed med det, der ligger til grund for Siri-feltet. Projektet skal undersøge dette kulbrintesystem. Systemet er defineret ved reservoirer i karbonatbanker primært af Danien alder samt i paleogæne grovklastiske aflejringer i relation til strukturer i Top Kalk. Nedre palæogene lerbjergarter udgør det regionale segl, og kildebjergarten formodes hovedsageligt at være øvre jurassiske aflejringer i Centralgraven. Undersøgelsen omfatter tolkning af eksisterende seismiske data, inversion af seismiske data for porøsitet, kortlægning af mulige migrationsveje, palæogeografisk rekonstruktion, 3D tektonisk modellering samt integreret 3D modellering af kulbrintedannelse og migration Aarhus Universitet. Geologisk Institut C.F. Møllers Alle, Bygning 120 8000 Århus C Tlf: 89422545, Fax: 86139248, E-mail: geolas@adm.au.dk Olaf Michelsen Ødegaard A/S 16 årsværk Totalbudget: 8.347.000 kr. EFP-tilskud: 3.075.000 kr. 4.154.000 kr. Ødegaard A/S: 1.118.000 kr. 7
Afsnit 1: Olie og naturgas En stratigrafisk undersøgelse af de palæogene lag i området øst for Centralgraven i dansk Nordsø. (j.nr. 1313/00-0004) Paleocænt sand aflejret i kanalsystemer er identificeret som et kulbrintereservoir øst for Centralgraven i dansk Nordsø. Potentielle prospekter er også påvist i sandstenslegemer af Eocæn og Oligocæn alder. Projektet søger at forbedre og systematisere den eksisterende viden om efterforskningsmulighederne igennem en geologisk undersøgelse af den palæogene lagserie øst for Centralgraven med fokus på opstilling af en ny robust stratigrafisk ramme med hovedvægt på en ny litostratigrafisk inddeling, støttet af detaljeret biostratigrafi. Den ny litostratigrafiske inddeling skal være umiddelbart anvendelig til identifikation og korrelation af litologiske enheder i nye 5. runde boringer udfra logmønstre og skylleprøver. Inddelingen skal baseres på 1) en detaljeret litologisk analyse af eksisterende logmateriale fra et større antal boringer, 2) en forbedret biostratigrafi som relaterer direkte til - og støtter - den opstillede logstratigrafi. Projektet er tværfagligt, og integrerer kvalitativ logtolkning, biostratigrafi, med resultater fra sedimentologiske undersøgelser og, i begrænset omfang, seismisk attributanalyse og konventionel seismisk tolkning. Projektet søger også at kortlægge aflejringsmiljø og palæo-bathymetri for de litologiske enheder vha. palynofacies-undersøgelser og mikropalæontologi, støttet af sedimentologiske studier Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse (GEUS). Stratigrafisk afdeling Thoravej 8 2400 København NV Tlf: 38142000, Fax: 38142050, E-mail: geus@geus.dk Poul Schiøler DONG 5 årsværk Totalbudget: 5.137.000 kr. EFP-tilskud: 2.887.000 kr. 2.100.000 kr. DONG: 150.000 kr. 8
Afsnit 1: Olie og naturgas Kulbrintepotentialet i det Norsk-Danske Bassin. (j.nr. 1313/00-0005) Projektets hovedmål er at undersøge den mest betydningsfulde risikofaktor i forbindelse med kulbrinte efterforskning i det Norsk- Danske Bassin nemlig tilstedeværelsen af gode og modne kildebjergarter. Dette vil blive løst ved at opstille en konceptuel model for udviklingen af dele af den Mesozoiske lagserie i det Norsk-Danske Bassin med særlig henblik på forekomsten og udbredelsen af potentielle kildebjergarter. Modellen vil blive baseret på et integreret geologisk/geofysisk/geokemisk studie. Studiet vil omfatte kompilering af eksisterende data samt inddragelse og produktion af nye data. Hovedvægten vil blive lagt på kortlægning af genkendelig nøgleflader af sekvensstratigrafisk signifikans, koblet med studiet af genkendelige enheders kildebjergartspotentiale. Der vil endvidere blive lagt vægt på at identificere steder hvor eventuelle gode kildebjergarter kan være modne. Projektet gennemføres på frigivne materialer som GEUS har adgang til. Hvis der i projektets løbetid fremkommer nye data fra eventuelle efterforskningsaktiviteter i området, vil disse blive inddraget i det omfang, der kan opnås tilladelse hertil Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse (GEUS). Geofysisk afdeling Thoravej 8 2400 København NV Tlf: 38142000, Fax: 38142050, E-mail: GEUS@GEUS.DK Torben Bidstrup 3 årsværk Totalbudget: 2.738.000 kr. EFP-tilskud: 1.514.000 kr. 1.224.000 kr. 9
Afsnit 1: Olie og naturgas Fortrængnings- og deformationsprocesser i sprækket reservoirkalk. (j.nr. 1313/00-0008) Projektets formål er gennem en kombination af petrofysiske og bjergartsmekaniske målemetoder at opnå en bedre forståelse af fortrængningsprocesserne i sprækket kalk. I projektet vil vi beskrive og kvantificere, hvordan de mekaniske egenskaber (kompaktion og krybning) ændrer sig under vandinjektion som funktion af poretryk og mætning. Projektet vil integrere viden fra tidligere EFP-projekter vedrørende sprækket kalks egenskaber med erfaringer fra Joint Chalk Research-projekter vedrørende vandinjektion og kalk-vand interaktion. Desuden vil helt ny viden fra universitet i Bergen vedrørende strømningsprocesser i sprækket kalk blive inddraget. Projektet vil indeholde forsøg i 3 størrelsesforhold, som ved brug af resistivitetsmålinger til at fastlægge mætningsprofilet vil muliggøre en opskalering til faktiske reservoirforhold. Den opnåede bedre forståelse af, hvordan kalkens mekaniske egenskaber påvirkes af fortrængningsprocessen vil blive udnyttet til at opstille bedre modeller for, hvordan vandinjektion påvirker sprækket kalk. Disse modeller vil tillade en bedre fremskrivning af kalkens kompaktion og krybning, som senere kan anvendes i en sædvanlig reservoirmodellering Geoteknisk Institut. Afdelingen for Forsøg Maglebjergvej 1 2800 Lyngby Tlf: 45884444, Fax: 45881240, E-mail: HFC@Geoteknisk.dk Helle Foged Christensen Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Geologi og Geoteknik (IGG); Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse (GEUS); Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Strømningsmekanik og Vandbygning (ISVA); Mærsk Olie og Gas AS; BP Amoco (Norway) 5 årsværk Totalbudget: 4.839.000 kr. EFP-tilskud: 2.600.000 kr. 100.000 kr. DTU. IGG: 400.000 kr. GEUS: 400.000 kr. DTU. ISWA: 339.000 kr. Anden finansiering: 1.000.000 kr. 10
Afsnit 1: Olie og naturgas Reservoir simulering af deformationsprocesser i reservoirkalk. (j.nr. 1313/00-0011) Projektets formål er at integrere bjergarts-mekaniske deformationsmodeller i reservoirsimulering. På baggrund af eksisterende vandinjektionsforsøg på ikke opsprækket kalk samt nye forsøg med vandinjektion i opsprækket kalk vil vi opstille matematiske og numeriske modeller for kompaktion og krybning i opsprækket kalk. Forsøgene vil blive simuleret med reservoir simulatoren COSI på finskala niveau dels for at hjælpe med at tolke injektionsforsøgene og dels for at efterprøve, hvor godt den observerede kompaktion og krybning kan simuleres ved at modificere de allerede eksisterende inputparametre, kom-pressibilitetsfaktorer og permeabilitetsgradienter. Parametrenes skalaafhængighed vil blive undersøgt og en model for tryk, rate og mætningsafhængigheden vil blive forsøgt opstillet til brug for praktisk reservoirsimulering Geoteknisk Institut. Afdeling for Forsøg Maglebjergvej 1 2800 Lyngby Tlf: 45884444, Fax: 45881240, E-mail: HFC@Geoteknisk.dk Helle Foged Christensen COWI Rådgivende Ingeniører AS; BP Amoco (Norway) 1 årsværk Totalbudget: 1.000.000 kr. EFP-tilskud: 500.000 kr. 90.000 kr. COWI Rådgivende Ingeniører AS: 210.000 kr. BP Amoco, Oslo (NO): 200.000 kr. 11
Afsnit 1: Olie og naturgas Kortlægning af sprækkeintensitet i kalkreservoirer. (j.nr. 1313/00-0013) Projektet vil udvikle og demonstrere metode til bestemmelse af sprækkeintensitet i kalk baseret på seismiske data kalibreret med brøndobservationer. Projektet baseres på data fra PRIORITY projektet og omhandler således nedre kridt. Da disse data er svære at arbejde med, planlægges der også at medtage et datasæt fra øvre kridt, hvor metoderne kan testes og kalibreres, før de anvendes på nedre kridtdata. Datasættet fra øvre kridt udvælges i tæt samarbejde med Mærsk Olie og Gas. Projektet indledes med en afdækningsfase, hvor sprækkernes indflydelse på de seismiske data beskrives. Projektet vil udvikle en ny sprækkeattribut, der kortlægger variationer langs en seismisk reflektor af sprække-/forkastningsintensiteten. Den enkelte sprække er under seismisk opløselighed, hvorfor det er variationerne i sprækkeintensiteten, der vil blive bestemt. Metoden vil blive verificeret ved sammenlignende studier med sprække-tolkninger baseret på kerne- og image-log data. Tidligere arbejder med seismiske attributter - specielt kohærensteknikker i samarbejde med Amoco's forskningsenhed i Tulsa og med Coherence Technology Company i Houston - har vist, at det er en fordel at arbejde med inverterede seismiske data. De seismiske data vil derfor blive inverteret, hvorfor et akustisk impedansvolumen er et biprodukt ved projektet. Et biprodukt, der kan være af nytte for andre i PRIORITY projektet Ødegaard A/S Kroghsgade 1 2100 København Ø Tlf: 35266011, Fax: 35265018, E-mail: jmp@oedan.dk Jacob Mørch Pedersen 1 årsværk Totalbudget: 1.020.000 kr. EFP-tilskud: 612.000 kr. 408.000 kr. 12
Afsnit 1: Olie og naturgas Model for voksinhibitorer. (j.nr. 1313/00-0017) Voks opslæmmet i olie øver betydelig indflydelse på viskositeten. Bliver mængden af voks tilstrækkelig stor, når man 'pour point'. Det er den temperatur, hvor olien vil stivne under driftsstop. Det er meget vanskeligt at starte en rørledning op, der er fyldt med en olie under sit 'pour point'. Også ved temperaturer over 'pour point' øver opslæmmet voks stor indflydelse på flow-forholdene i en rørledning. Udfældet voks kan få viskositeten til at øges med en faktor på flere hundrede, og det har en betydelig indflydelse på tryktabet i rørledningen. Forholdene kompliceres yderligere af, at oliens flowegenskaber ændrer karakter fra newtonsk til ikke-newtonsk, dvs. viskositeten bliver afhængig af strømnings-hastigheden. Calsep har i samarbejde med Statoil udviklet en 'shearrate'-afhængig model til beskrivelse af viskositeten af olier med opslæmmet voks. For at mindske problemerne knyttet til transport af olier med opslæmmet voks, tilsættes ofte voksinhibitorer. Disse har til formål at mindske viskositets-effekten af opslæmmet voks og ikke mindst at sænke oliens 'pour point'. Statoil i Stavanger råder over et stort datamateriale for viskositeten af olier med og uden voksinhibitor. Statoil har indvilget i at stille dette datamateriale til rådighed for Calsep i forbindelse med det aktuelle EFP-projekt. Projektet skal bl.a. søge at afklare de grundlæggende mekanismer i voksinhibering. Den færdige model vil blive indbygget i Calseps eksisterende kommercielle simulator til beskrivelse af flow i rørledninger, der transporterer voksholdige fluider. Denne simulator benyttes i øjeblikket primært til beskrivelse af tryktabet i en rørledning som følge af voksafsætning på rørvæggen Calsep A/S Gl. Lundtoftevej 7 2800 Lyngby Tlf: 45876646, Fax: 45876272, E-mail: info@calsep.com Peter Christensen STATOIL, Stavanger (NO) 2 årsværk Totalbudget: 2.190.000 kr. EFP-tilskud: 500.000 kr. 1.690.000 kr. 13
Afsnit 1: Olie og naturgas Free span burial inspection pig - phase B. (j.nr. 1313/00-0020) Det overordnede mål med projektet er at udvikle en instrumentering til indvendig on-line inspektion af off-shore gasledninger for tildækning, frie spænd og tab af betonkappe. Måleprincippet udnytter analyse af naturlig gammastråling udsendt af havbundssedimenter og beton til at karakterisere rørledningens tilstand. Måleprincippets anvendelighed blev tidligt bekræftet ved et Thermie-92 demonstrationsprojekt. Demonstrationsmålinger i en gasledning viste imidlertid også, at et indhold af den radioaktive gas Radon-222 kunne optræde i naturgassen. Den radioaktive gas forårsagede et strålingsbidrag, som i konsekvens af instrumentopbygningen gjorde, at det blev umuligt at tolke målingerne. I fase A af dette fortsættelsesprojekt er der udviklet en ny og meget strålingsfølsom detektorkonfiguration, som gør det muligt, at eliminere strålingsbidrag fremkaldt af Radon-222 i naturgassen. Der er gennemført testmålinger, og der er afprøvet en analyseprocedure, som kan programmeres til databehandlingen. I den nu igangsatte fase B af projektet, monteres den nye detektor i en pipeline pig bygget til 30 tommer gasledninger. Der gennemføres først en afprøvning i en forsøgsopstilling med en 12,5 m lang sektion af et betonklædt gasrør. Derefter gennemføres demonstrationsmåling i gasledningen under Storebælt FORCE Instituttet. Divisionen for Apparat- og Sensorteknologi Park Alle 345 2605 Brøndby Tlf: 43267000, Fax: 43267011, E-mail: force@force.dk Allan Northeved Dansk Olie og Naturgas A/S. Offshore operations 1 årsværk Totalbudget: 1.954.000 kr. EFP-tilskud: 1.400.000 kr. 394.000 kr. Dansk Olie og Naturgas A/S: 160.000 kr. 14
EFP-99 Afsnit 1: Olie og naturgas Forbedret design-grundlag for offshore fleksible rør. (j.nr. 1313/99-0014; j.nr. 1313/00-0031) Formålet med projektet er ved måling og modellering af diffusion gennem polymerlinere i fleksible rør at forbedre design-grundlaget for offshore fleksible rør. Der er mangelfuldt kendskab til diffusion gennem polymere barrierer ved høj temperatur og højt tryk i et kemisk aggressivt miljø med samtidig diffusion af flere komponenter. Gennem målinger under moderate og ekstreme driftsbetingelser opnås data, der kan anvendes til en mere sikker modellering af koncentrationen af gasser i annulus, hvor metalarmering er placeret. Hermed fås en bedre estimering af korrosionsforhold og dermed levetid for fleksible rør. Beregningsmodellen skal kunne beregne diffusion gennem liner og koncentration af metan og kuldioxid ved varierende driftsbetingelser inkl. langsomme og hurtige ændringer, ved forskellige materialevalg og dimensionering samt forskellige konstruktioner af offshore fleksible rør. En fuldskala test skal bruges til at vurdere brugbarheden af beregningsmodeller, og til at foretage nødvendige tilpasninger af disse, så det sikres at korrelation med fuldskala drift er mulig. Resultater kan evt. danne grundlag for nye forskningsprojekter vedrørende korrosion af metalarmering, samt vurdering af muligheden for korrosions-induceret udmattelse i offshore fleksible rør NKT Cables A/S. Power Cables Division Priorparken 510 2605 Brøndby Tlf: 43482030, Fax: 43433865 Joachim Karthäuser Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Kemiteknik 11 årsværk Totalbudget: 9.759.000 kr. EFP-tilskud: * 4.875.000 kr. 250.000 kr. NKT Cables A/S. Flexibles: 4.134.000 kr. DTU. Institut for Kemiteknik: 500.000 kr. * Projekt 1313/00-0031 er en omformulering af 1313/99-0014 og den nye bevilling på 4.875.000 kr. erstatter således bevillingen fra 1999 på 4.500.000 kr. 15
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme Samlet budgetoverslag Energistyrelsens udgifter til projekter vedrørende miljøvenlig produktion af el og varme under EFP-2000 andrager skønsmæssigt: Projekt Total (i 1.000 kr.) Optimering af ristefyrede processer for inhomogene brændsler FLS miljø a/s. BS Incineration Technology Centre 2.400 s.17 Forbedring af biomassefyrede kedlers elvirkningsgrad Producentspecifik del Dansk Maritimt Institut. Afdeling for Industriel Strømningsmekanik 600 s.18 Termisk omsætning af biomasse og affald kinetik, mekanismer, emissioner og belægninger Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Kemiteknik 1.500 s.19 Undersøgelser af belægningsdannelse forårsaget af let tjære Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Energiteknik 1.044 s.20 Modellering af strømningsforhold og kanaldannelse i fixed koksbed Danmarks Tekniske Universitet. Inst. For Energiteknik 1.819 s.21 Optimering af cirkulerende fluid-bed forgasningsprocesser til biomasse/halm. ReaTech 1.708 s.22 Videre undersøgelser af lavtemperatur cirkulerende fluid bed forgasser Danish Fluid bed Technology ApS 900 s.23 Biomasseforgasning med tør gasrensning og regenerativ varmegenindving dk-teknik. Afd. For Brændsler,Ttermiske Processer og Restprodukter 1.128 s.24 Verificering og validering af manuel tjæremålemetode Teknologik Institut. Energi 1.100 s.25 fortsættes 16
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme (fortsat) Projekt Total (i 1.000 kr.) Deltagelse i europæisk netværk PyNe, der beskæftiger sig med pyrolyse og beslægtede teknologier for termisk omdannelse af biomasse Teknologisk Institut. Kemiteknik 440 s.26 Produktion af letvægtsklinker på baggrund af aske med højt restkulindhold og spildevandsslam fra kommunale rensningsanlæg Elsamprojekt A/S 526 s.27 Forbedring af virkningsgrader i varme- og kraftvarmeværker ved forøgelse af turbulens i varmevekslere Lund Tekniska Högskola. Institut för värme- och kraftteknik 538 s.28 Udvikling af nye metoder til forebyggelse og bekæmpelse af biokorrosion Teknologisk Institut. Sektionen for Miljøstyring 2.000 s.29 Driftsoptimering af fjernvarmebrugerinstallation vha. selvlærende fjernvarmemåler Teknologik Institut. Energidivisionen 1.000 s.30 Partikeltransport i elektrofiltre energi- og miljøoptimering Dansk Maritimt Institut. Afd. For Strømningsmekanik 1.284 s.31 Emissionsbegrænsende foranstaltninger (fælles projekt) Elsam A/S. Udvikling og analyse 2.000 s.32 Analyse og karakterisering af motordrift på forgasningsgas Danmarks Tekniske Universitet. Inst. for Mekanik, Energi og Konstruktion 1.550 s.33 I alt 21.537 17
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme Optimering af ristefyrede processer for inhomogene brændsler. (j.nr. 1373/00-0022) Kravene til ristefyrede forbrændingsanlæg skærpes løbende. Sidst har EU's direktiv for affaldsforbrænding indført grænseværdier for emission af nye stoffer (f.eks. dioxin) og skærpet eksisterende grænseværdier. Direktivet har desuden skærpet kravet til dokumentation af røggassens temperatur og opholdstid i anlægget, og der kan i fremtiden forventes stigende krav til emissionsbegrænsning, herunder begrænsninger opnået med fyringsmæssige tiltag - primære tiltag. Samtidig kræver anlægsejerne, at anlæggene er i stand til at forbrænde inhomogene brændsler med en meget stor variation i brændværdi med en høj total termisk og elektrisk virkningsgrad. Projektets formål, at forbedre virkningsgrader og reducere miljøbelastningen via primære tiltag - dvs. gennem fyringsmæssige tiltag, opnås ved: 1) At udvikle et forbedret dimensionerings-, diagnosticerings- og opskaleringsværktøj for fremtidige anlæg og opgradering af eksisterende anlæg ved at forbinde kemiske modeller af forbrændingsprocesserne på rist, fyrrum og efter-forbrændingskammer med fluiddynamiske modeller for simulering af forbrændings- og strømningsforhold til og med tredje tomme træk i kedlen. 2) At udvikle modeller for optimering af driften af ristefyrede anlæg på basis af informationer omkring lokale forbrændingsforhold. Modellerne skal kunne fastlægge de lokale behov for tilførsel af forbrændingsluft og recirkuleret røggas samt hastigheder for indfødning og transport af affald på risten. 3) At verificere de opstillede modeller ved gennemførelse af et måleprogram på et aktuelt fuldskala-anlæg FLS miljø a/s. BS Incineration Tecnology Centre Aldersrovej 22 8200 Århus N Tlf: 86163211, Fax: 86103375, E-mail: HBA@FLSmiljo.com Hans Bøgh Andersen 5 årsværk Totalbudget: 6.003.000 kr. EFP-tilskud: 2.400.000 kr. 3.603.000 kr. 18
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme Forbedring af biomassefyrede kedlers elvirkningsgrad producentspecifik del. (j.nr. 1373/00-0027) Projektets mål er at øge elvirkningsgraden for biomassefyrede kedler (specifikt halm), som er et bærende element i regeringens handleplan 'Energi21'. Projektet fokuserer på belægningsdannelse, der er af væsentlig betydning for halmfyrede anlægs energieffektivitet, rådighedstid, stabilitet og korrosion. Projektmålet nås gennem implementering af et integreret beregnings- og udlægningsværktøj. Værktøjet består af en integreret CFD-baseret model, der simulerer fysiske processer relateret til forbrænding af biomasse, samt de processer, der styrer belægnings-opbygning på hedeflader og i rørbundter. Værktøjet implementeres i Ansaldo Vølunds eksisterende designprocedure, der er baseret på det kommercielle CFD-program 'Fluent'. Afdækning af belægningsopbygning som funktion af askesammensætning, overhedergeometri og driftsbetingelser anvendes til at optimere anlægslayout med henblik på at reducere belægningernes betydning for effektivitet, anlægsstabilitet, rådighedstid samt korrosion. Ud over at føre til øget elvirkningsgrad, forventes værktøjet at medføre lavere anlægsinvesteringer, højere driftstider, bedre brændsels-udnyttelse og mindsket miljøbelastning Dansk Maritimt Institut. Afdeling for Industriel Strømningsmekanik Hjortekærsvej 99 2800 Lyngby Tlf: 45879325, Fax: 45879333, E-mail: slh@danmar.dk Søren Lovmand Hvid Ansaldo Vølund A/S; Aalborg Universitet. Institut for Energiteknik 1 årsværk Totalbudget: 1.505.000 kr. EFP-tilskud: 600.000 kr. 225.000 kr. Ansaldo Vølund A/S: 325.000 kr. AAU. Institut for Energiteknik: 355.000 kr. 19
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme Termisk omsætning af biomasse og affald. Kinetik, mekanismer, emissioner og belægninger. (j.nr. 1373/00-0028) Delprojekt 1. Emissioner fra ristefyring af halm. Formål: Det overordnede formål med delprojektet er bl.a. at kunne besvare de fleste af følgende og heraf afledte spørgsmål: 1) Hvilke forhold forårsager afvigelserne imellem tidligere målinger af SO2 på halmfyrede kedler, og hvordan bør der måles fremover? 2) Hvordan er sammenhængen mellem halmens indhold af uorganiske bestanddele, de procestekniske forhold og emissionerne af SO2 og HC1? 3) Er det muligt at øge askeindbindingen af SO2 og HC1 samtidig, eller vil lav SO2 emission give høj HC1 emission og vice versa? 4) Er der sammenhæng mellem halmens alder og emissionsforholdene (tidspunkt fra høst)? 5) Er der sammenhæng imellem askekemi og NOx emission? Indhold: Projektet omfatter følgende dele: 1) Systematisk litteraturgennemgang med henblik på at kortlægge internationale erfaringer med emissionsforhold fra anlæg fyret med især etårige afgrøder. 2) Systematisering af danske erfaringer med emissioner fra ristefyring af halm. 3) Opstilling af arbejdshypoteser for observationer. 4) Planlægning af forsøgs- og måleprogram omfattende både fuldskalamålinger og forsøg i laboratoriet, herunder test af muligheden for at optimere svovlindbinding i aske. 5) Fuldskalamålinger. 6) Laboratorieforsøg. Delprojekt 2. Belægningsdannelse ved forbrænding af biomasse og affald. Formålene med den her ansøgte del af projektet er at påbegynde en kortlægning af det kemiske miljø for dannelse af salte og silikater af flygtige komponenter som K, Zn og Pb fra affald samt at afdække årsager til korrosion i halmfyrede kedlers koldere dele. Disse formål vil blive søgt opfyldt igennem en blanding af fuldskala- og laboratorieforsøg samt teoretiske beregninger Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Kemiteknik Bygning 229 2800 Lyngby Tlf: 45252800, Fax: 45882258 Kim Dam-Johansen 11 årsværk Totalbudget: 8.892.000 kr. EFP-tilskud: 1.500.000 kr. 7.392.000 kr. 20
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme Undersøgelse af belægningsdannelse forårsaget af let tjære. (j.nr. 1373/00-0029) Den lette tjære, som er til stede i væsentlige mængder i pyrolysgas og den producerede gas fra modstrømsforgassere udgør en potentiel risiko for belægningsdannelse i de anvendte gasmotorer. Projektets formål er dels at identificere de for belægningsdannelsen kritiske forbindelser samt at karakterisere disse og dels ved direkte motorundersøgelser at etablere en korrelation mellem gaskvalitet og driftsforhold, og emission af bl.a. PAH. De termiske reaktioner vil blive udført i et flow system i en atmosfære, der simulerer den producerede gas. Undersøgelserne indebærer en kvantificering af belægningsdannelsen fra en række centrale komponenter såvel som autentisk let tjære isoleret fra kondensat. Endvidere planlægges en bredt anlagt karakterisering af belægningen ved fysiske/kemiske metoder, så som GC/MS, PY/GC/MS, TGA, FTIR, ESCA, SEM og AFM. Der bliver foretaget undersøgelser af gasmotorer, der anvender forgasningsgas som brændstof. I forbindelse med serviceeftersyn vil der blive foretaget inspektion af motorerne samt udtagelse af prøver fra eventuel belægningsdannelse til videre analyse. Herudover vil der på disse motorer blive foretaget målinger af PAH emissionerne fra motoren. Der vil blive foretaget undersøgelser på en et-cylindret 0,6 liters forsøgsmotor. Det anvendte brændstof vil være en gas, som simulerer forgasningsgas og som vil blive tilført de forbindelser, der i de rent termiske undersøgelser giver anledning til belægningsdannelse. Der vil blive foretaget undersøgelser af motoremissionen specielt mht. PAH i udstødningsgassen. Projektet vil give kvantitative mål for den mulige belægningsdannelse og en detaljeret fysisk/kemisk karakterisering af belægningen, samt tjene til fastlæggelsen af de krav til gaskvalitet, der er nødvendige for at sikre en stabil drift Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Energiteknik Niels Koppels Alle, Bygning 403 2800 Lyngby Tlf: 45254172, Fax: 45930663, E-mail: uh@et.dtu.dk Bjørn Qvale 1 årsværk Totalbudget: 1.066.000 kr. EFP-tilskud: 1.044.000 kr. 22.000 kr. 21
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme Modellering af strømningsforhold og kanaldannelse i fixed koksbed. (j.nr. 1373/00-0031) Formålet med dette projekt er at opbygge strømningsmodeller af gasstrømningen i fixed koksbed reaktorer under forgasning af biomasse. Dette skal resultere i en væsentlig forbedring af modelgrundlaget for fixed bed koksforgassere. Disse modeller vil kunne finde driftsforhold, der leder til kanaldannelse og anden ustabil drift, således at dette kan forhindres ved driften af fixed bed forgassere. Modellerne skal anvendes til optimering af reaktordesign og til forudsigelse af opskaleringspotentialet for forskellige fixed bed baserede forgassere. Det er i dag klart, at der er behov for disse modeller som værktøj til design og dimensionering ved opskalering af forgassere Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Energiteknik Bygning 403 2800 Lyngby Tlf: 45254172, Fax: 45930663, E-mail: uh@et.dtu.dk Bjørn Qvale 2 årsværk Totalbudget: 1.919.000 kr. EFP-tilskud: 1.819.000 kr. COWI AS: 100.000 kr. 22
Afsnit 2: Miljøvenlig produktion af el og varme Optimering af cirkulerende fluid-bed forgasningsprocesser til biomasse/halm (OCIFF). (j.nr. 1373/00-0032) Udvalgte additiver og bedmaterialer testes med henblik på at finde optimale blandingsforhold og mængder samt driftsforhold ved cirkulerende fluid-bed forgasning. Beregningsmodeller afstemmes mod laboratorieeksperimenter, småskala fluid bed og i bedste fald resultater fra pilotskalaforsøg. Projektet består af en beregningsmæssig, en eksperimentel og en praktisk del. Laboratorieforsøg med termogravimetrisk udstyr udføres af ReaTech og Inst. for Energiteknik, DTU. Med henblik på forudsigelse af smeltning og sintring samt brændselsreaktivitet udføres ligevægtsberegninger af ReaTech med programmerne 'FACT' og 'HSC-Chemistry'. Programmet 'Gaussian' bruges af AUC Esbjerg til at udvide de aktuelle databaser med termodynamiske data. Koksens fysiske struktur og strukturens afhængighed af omdannelsen samt halmens forbehandling undersøges af ReaTech og RUC. Forsøg planlægges på VTT's 'Process Development Unit'. Kvaliteten af restprodukterne følges. Prøver fra anlæggene vil blive analyseret. Under projektet 'Grund-læggende Processer i Biomasseforgasning (BIOG)' har ReaTech undersøgt forgasning af halm i cirkulerende fluid bed forgassere især med henblik på at eliminere agglomerering og sintrings-problemer og samtidig opretholde høj kulstofomdannelse. HSC-Chemistry og FACT er anvendt til evaluering af additiver og askesammensætninger relevante for CFBG anlæg. Reaktivitets- og askeegenskaber er undersøgt eksperimentelt ReaTech Postboks 30 4000 Roskilde Tlf: 46775932, Fax: 46321919, E-mail: LHS- ReaTech@Catscience.dk Lasse Holst Sørensen EK-energi; Danmarks Tekniske Universitet. Energiteknik; Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse (GEUS); Aalborg Universitet Esbjerg; Roskilde Universitetscenter 4 årsværk Totalbudget: 3.897.000 kr. EFP-tilskud: 1.708.000 kr. 481.000 kr. Elkraft A.m.b.A.: 1.708.000 kr. 23