Skema til beskrivelser af forsknings- og udviklingsaktiviteter Aktivitetsplan (navn): Biomasse som fremtidens energikilde Aktivitetsplan nr.: 2 Beskrivelse af den nye tjenesteydelse eller de nye kompetencer som forventes udviklet Implementering af 20% vedvarende energi i Europa inden 2020 betyder et eksportpotentiale for danske producenter af udstyr til produktion af termisk bioenergi på 1.400 milliarder DKK. Negative konsekvenser af korrosion og belægningsdannelse er de største udfordringer for effektiv udnyttelse af termisk bioenergi. Disse udfordringer skal imødegås for, at danske virksomheder kan udnytte eksportpotentialet. FORCE Technology vil derfor udvikle ny viden og teknologi målrettet producenter og ejere af affalds- og biomassefyrede energianlæg i relation til de negative konsekvenser af korrosion og belægningsdannelse: 1. FORCE Technology vil udvikle målemetoder og måleudstyr, der in-situ kan måle den korrosive belastning og lade dette indgå i regulering af anlægget, således at korrosion minimeres. 2. FORCE Technology vil indsamle viden og udvikle simuleringsmodeller, der på designstadiet kan forudsige og forhindre, at skader opstår pga. korrosion og belægningsdannelse. FORCE Technology og Halsnæs Kommunale Forsyning har indgået en aftale om at etablere Dansk Bioenergi Center. Etableringen sker i tæt samarbejde med DTU. Visionen er, at centeret skal være et globalt anerkendt kraftcentrum for udvikling og demonstration af dansk teknologi og viden inden for termisk bioenergi. En sådan facilitet er ikke til rådighed i dag, og etableringen vil kunne dække denne del af Cleantech-branchens dokumenterede behov for at teste under realistiske forhold på systemniveau (Oxford Research A/S, oktober 2011). Visionen er, at Dansk Bioenergi Center skal udvikle sig til et samlet udviklingsog demonstrationscenter for den danske bioenergiklynge. Det overordnede formål er at understøtte de danske teknologivirksomheders internationale konkurrencedygtighed og afsætningsmuligheder og tillige at bidrage til en grøn omstilling af den danske energisektor. Dansk Bioenergi Center etableres som et samarbejdsprojekt imellem Halsnæs Forsyning og FORCE Technology. Der etableres ikke umiddelbart en selvstændig fælles juridisk enhed, men der udarbejdes en samarbejdsaftale om ressourceinput og aktiviteter. Halsnæs Forsyning stiller sine anlæg til biomassebaseret energiproduktion til rådighed for FORCE Technology s kunder inden for bioenergiklyngen, med henblik på at disse kunder kan gennemføre udviklings- og demonstrationsaktiviteter på den forsøgsplatform, som anlæggene udgør når de er i drift og forsyner Halsnæs Kommunes borgere med fjernvarme. Halsnæs Forsyning stiller deres driftspersonale til rådighed for disse aktiviteter. FORCE Technology bestykker anlæggene med moderne sensorer og måleinstrumenter. FORCE Technology forestår kontakt og vidensformidling til målgruppen. De enkelte kundeprojekter oprettes som sager i FORCE Technology og FORCE forstår projektledelse og udførelse i forbindelse med projekterne, idet vi har en målsætning om at dette nye, efterspurgte tilbud til bioenergiklyngen vil styrke
salget af relevante eksisterende og kommende tekniske serviceydelser inden for kompetenceområderne røggasmåling, forbrændingsprocesser, computational fluid dynamics, teknologiverifikation (ETV), korrosion og vedligehold mm. DTU vil indgå som partner i eller leverandør til de konkrete projekter, og der indgås i udgangspunktet en bilateral aftale imellem DTU og FORCE Technology som sætter rammerne for DTUs deltagelse i aktiviteterne. Når samarbejdet er veletableret og faciliteten bliver brugt af målgruppen, vil det være naturligt at cementere konceptet i en selvstændig juridisk enhed. Dansk Bioenergi Center vil blive etableret uafhængigt og uden finansiering fra nærværende aktivitetsplan. Imidlertid vil centerets faciliteter blive brugt som aktivitetsplanens centrale teknologiske fundament, og vil være med til at sikre, at aktivitetsplanen kan gennemføres uden at være afhængig af tredje part. Hertil kommer, at Dansk Bioenergi Center vil være en effektiv platform for at formidle og sprede de resultater, der opnås til relevante aktører. Dette vil f.eks. ske gennem både tekniske serviceydelser, forskningsprojekter samt uddannelsesaktiviteter. Der vil som resultat af aktivitetsplanen blive udviklet nye teknologiske serviceydelser relaterede til at mindske korrosionsbelastning eller -risiko i biomasse eller affaldsfyrede kedler eksempelvis: Værktøjer og metoder til udlægning, materialevalg og fastlæggelse af procesparametre i kedeldesign Metoder til måling og dokumentation af det korrosive potentiale ved brændsler Teknologi til vurdering af konkrete anlægs korrosionsbelastning med korrosionssensor og rådgivning om at forbedre driftsprofilen og mindske korrosionsrisikoen Metoder til afdækning af årsag for opstået korrosion og værktøjer til retrofit eller ændring af driftsprofil for nedsættelse af fremadrettet korrosionsrisiko Kursusaktiviteter i minimering af korrosionsbelastning under drift Endvidere vil følgende produkter blive udviklet og stillet til rådighed for målgruppen: Korrosionssensor, der in-situ kan måle den øjeblikkelige korrosionsbelastning til brug i enten automatisk eller manuel regulering Multi-korrosionsprobe, der uden indgreb i anlægget kan anvendes til langtidstest af korrosionshastighed for udvalgte materiale- og brændselstyper Simulator til træning af operatører således at korrosion og belægningsdannelse reduceres De teknologiske serviceydelser og viden, der er opbygget gennem aktivitetsplanerne Højeffektiv termisk bioenergi og Teknologisk fundament for CFD i perioden 2010-2012 har haft den forventede positive effekt for erhvervsklyngen inden for termiske bioenergi. Det tætte sammenspil med klyngen har vist et potentiale for at styrke Danmarks eksportmuligheder hvis ny
viden og teknologi til reduktion af korrosionsrisiko udvikles. Med etableringen af Dansk Bioenergi Center har FORCE Technology fået en unik og hidtil uset mulighed for at udvikle denne viden. De serviceydelser og teknologier, der udvikles, er banebrydende selv i en international kontekst, og ikke mindst hvis de ses i sammenhæng med de ydelser og service, der parallelt vil blive tilbudt fra Dansk Bioenergi Center. Serviceydelserne og teknologierne vil, som det fremgår af milepælebeskrivelsen blive udviklet og stillet til rådighed for målgruppen, efterhånden som de udvikles. F.eks. forventes første version af multikorrosionsproben at blive stillet til rådighed inden for aktivitetens første år lige som første version af de CFDbaserede metoder til prædiktion af korrosionsrisiko. Aktivitetsplanens indhold Aktivitetsplanens indhold og konkrete aktiviteter skal ses i relation til: Samordning af FORCE Technology s forslag på BedreInnovation.dk Forebyggelse af korrosion fra biomasse og affald samt Forgasning og pyrolyse i fremtidens energiforsyning i et sammenhængende seksårigt strategisk perspektiv (2013-2018). Etableringen af Dansk Biomasse Center som platform for test og demonstration af teknologi til termisk omsætning af biomasse baseret på risteforbrænding (fra 2013) samt forgasning og pyrolyse (fra 2016). På kort sigt vil markedet efterspørge velafprøvede teknologier såsom risteforbrænding eller suspensionsfyring. I Danmark findes netop en lang række veletablerede leverandører og anlægsejere inden for dette område. Derfor vil FORCE Technology i de første tre år af strategiperioden (2013-2015) fokusere på at understøtte disse med nye avancerede serviceydelser og testfaciliteter. Inden for en årrække kan forventes en stigende efterspørgsel af forgasnings- og pyrolysebaserede teknologier til termisk omsætning af biomasse og affald. FORCE Technology vil derfor i anden halvdel af strategiperioden (2016-18), have fokus på at understøtte danske teknologileverandører inden for forgasning og pyrolyse. I forhold til ristebrænding har forgasning- og pyrolysebaserede teknologier ikke nået et tilsvarende modenhedsniveau hverken teknologisk eller kommercielt. For at sikre den optimale fokusering af aktiviteterne i den anden del af strategiperioden vil FORCE Technology som en del af nærværende aktivitetsplan påbegynde aktiviteter og vidensopbygning inden for forgasnings- og pyrolyseteknologi. FORCE Technology har valgt at anlægge et ambitiøst seksårigt perspektiv i denne udvikling, men det skal understreges, at visionerne i nærværende aktivitetsplan kan og vil blive realiseret uafhængigt af, at der findes finansiering til den efterfølgende periode. Det seksårige perspektiv er illustreret i nedenstående figur:
Dansk Bioenergi Center vil være unikt på europæisk plan ved at tilbyde test på forsøgsfaciliteter i stor skala optil omkring 10 MW - hvor de fysiske forsøgsforhold (f.eks. design, temperaturer og opholdstider), vil være realistiske. Centeret vil ydermere være unikt ved at adressere og tilbyde ydelser til et bredt udsnit af alle aktører i værdikæden inden for klyngen samtidigt med en stærk forskningsmæssig tilknytning til DTU. Centerets aktiviteter vil omfatte både teknologisk service samt forskning og uddannelse af ingeniører og operatører fra termiske bioenergianlæg. Kunderne vil være teknologileverandører i allerbredeste forstand dvs. virksomheder, der producerer og oparbejder biomasse, energiselskaber, videnrådgivere og myndigheder. Barrierer og risici Ved at have direkte adgang til fuldskala testfacilitet hos Dansk Bioenergi Center elimineres en potentiel barrierer og det bliver muligt hurtigere og mere effektivt at opbygge viden. Samtidig giver det en større fleksibilitet for gennemførsel af forsøg og afstanden fra ide til produkt eller serviceydelse bliver betydeligt kortere. Etableringen af centeret sker baseret på fuld egenfinansiering af parterne, og oprettelsen er således ikke afhængig af at der opnås finansiering fra f.eks. offentlige midler. Halsnæs Kommunale Forsyning råder over to eksisterende ristefyrede kedler, der sammen med et nyt moderne ristefyret anlæg kan ombygges således, at det kan anvendes til forsøg og demonstration, i forbindelse med kedlernes almindelige drift. Centrale aktiviteter Inden for de ovenfor beskrevne rammer er aktivitetsplanens centrale aktiviteter: Udvikling og afprøvning af testfaciliteterne i Dansk Bioenergi Center således at de kan anvendes som platform for nødvendige forsøg og demonstration inden for aktivitetsplanen
Gennemførsel af testprogram til bestemmelse af den korrosive belastning på materialeprøver og dertilhørende numerisk anlægssimulering, datasammenligning og korrosionsanalyse Udvikling af kølet multi-korrosionsprobe til indbygning i anlæg uden indgreb i trykbærende dele og med multiple materialeprøver, som kan give en kvantitativ tidslig opløsning på korrosionsforløb. Udvikling af CRI Corrosion Rate Index, hvis der kan findes en entydig korrelation (funktionssammenhæng) mellem koncentrationen af korrosive gasser og korrosionsraten. CRI kan udgøre det matematiske grundlag for korrosionssensoren. Baseres på omfattende anlægsforsøg Udvikling af industriel anvendelig korrosionssensor til måling af Corrosion Rate Index parametre Udvikling af matematiske modeller af dannelsen af korrosive gasser og emission til implementering i kommerciel CFD kode Kortlægning og analyse af eksisterede forgasnings- og pyrolyseteknologier med fokus på teknologisk korrosionsreduktion, ressourcegenanvendelses potentiale og gaskvalitet Indholdet kan foldes ud i følgende hovedaktivitetsområder: Testprogram For de forsøg, som gennemføres under aktiviteten, opbygges en række forsøgsopstillinger på Dansk Bioenergi Center. Etablering af disse forsøgsopstillinger vil kræve ombygning og tilpasning af anlægget og udstyr på værket. Forsøgsopstillingerne vil blive benyttet gennem hele aktivitetsperioden. Løbende gennem aktivitetsperioden gennemføres testspecifik CFD-simulering og anlægsmålinger af udvalgte driftsforhold og for forbrænding af forskellige biobrændsler. Hertil indsamles og analyseres korrosionspotentiale i brændsel og korrosionsrater for materialeprøver fra en installeret multi-korrosionsprobe. Luftkølet Multi-korrosionsprobe Design af luftkølet multi-korrosionsprobe, som har mulighed for at teste materialeprøver under temperaturrealistiske forhold i røggassen. Temperaturdifferencen over materialeprøven vil kunne tilpasses således at en realistisk temperatur, svarende til temperaturen forskellen i en overheder, kan etableres. Corroosion Rate Index CRI udvikling Videnopsamling og litteraturstudie om dannelsen af korrosive gasser i biomasse og affald. Dette skal danne grundlag for etablering af et Corrosion Rate Index og en CRI model, hvor de centrale korrosive gasser og deres indbyrdes forøgelse/minimering af korrosionshastigheden bestemmes. Identificeret højkorrosive gasser benyttes som input til udvikling af en industriel anvendelig korrosionssensor. Korrosionssensor til måling af korrosive gasser Specifikation af en industriel anvendelig korrosionssensor til måling af korrosive gasser specificeret af CRI. Sensoren skal ikke måle bredspektrum gasser, men kun de identificerede højkorrosive gasser bestemt i CRI. Korrosionssensoren testes og installeres på Dansk Bioenergi Center.
Matematisk model for dannelse af korrosion til implementering i CFD Udvikling af CFD-model til modellering af korrosive gasser fra forbrænding af biomasse på rist og affald på rist. Modellerne tilpasses ud fra driftsdata og testforsøg planlagt under testprogrammet gennemført på Dansk Bioenergi Center for biomasse og for affald i samarbejde med en større dansk kedelproducent. Implementering af Corrosion Rate Index model i CFD-software til forudsigelse og risikovurdering af korrosion under kedeldesign. Videnopbygning forgasningsteknologi Videnopbygning om eksisterende forgasningsteknologier til teknisk og økonomisk rådgivning om teknologivalg. Videnopbygning om det teknologiske potentiale for ressourcegenanvendelse og gasrensningsteknologier for forgasningsteknologier. Denne aktivitet danner grundlag for den danske energisektors behov for feasibility af forgasningsteknologi løsninger. Feasibility og finansieringsmulighed for etablering af forgasningsteknologi på Dansk Bioenergi Center gennemføres i samarbejde med Dansk Gasteknisk Center. Simulatorudvikling Udvikling af træningssimulator til undervisning af driftspersonale for risteforbrænding af biomasse inklusiv tillægsmodul om minimering af korrosionsdannelse gennem optimering af drift. Forankring hos FORCE Technology FORCE Technology vil skabe en projektorganisation omkring gennemførelsen af den tværorganisatoriske aktivitetsplan. Kerne-medarbejderne og de centrale medarbejdere vil blive rekurreret bredt fra de afdelinger, der råder over centrale kompetencer. Det brede og stærke engagement på tværs af organisationen vil sikre en tilsvarende effektiv og bred forankring af den viden, kompetencer og ydelser, der udvikles i aktiviteten. Den opbyggede viden, produkter og tekniske serviceydelser vil udover de deltagende afdelinger hos FORCE Technology blive forankret hos partnerne i og omkring Dansk Bioenergi Center; DTU og Halsnæs Kommunale Forsyning. Formål og målgruppe Det væsentligste samfunds- og erhvervsmæssige rationale for gennemførelsen af aktiviteten er det globale behov for grøn omstilling og ikke mindst det erklærede politiske mål i Europa om implementering af 20 % vedvarende energi i 2020 og det heraf følgende potentiale for dansk eksport og udvikling af arbejdspladser. FORCE Technology har på foranledning af Energistyrelsen og DI Energibranchen udviklet en national handlingsplan for udbygning og demonstration inden for kraftvarme fra fast biomasse. Bag handlingsplanen ligger en analyse baseret på interviews med et stort udsnit af branchen. Analysen viser, at der for at nå målet om implementering af vedvarende energi i 2020 skal ske en udvidelse af energiudnyttelsen fra biomassen og affald inden for EU 27 på 5.000 PJ. Det vil kræve en samlet investering på 1.400 milliarder DKK. Analysen viser desuden, at de danske teknologiproducenter anser sig selv for at have et
særdeles godt udgangspunkt for at udnytte det relaterede eksportpotentiale. Samtidigt peger analysen på et stort behov for at gennemføre udviklingsaktiviteter, der forbedrer driftssikkerhed, virkningsgrad og driftsøkonomi for biomassekraftvarmeteknologierne. Undesøgelsen viser at de danske producenter af kedler og støtteteknologi er primært SMV'er og næsten alt deres produktion går til eksport. De er alle afhængige af at have adgang til den teknologiske udvikling for at kunne imødekomme en mere ressourceeffektiv energiproduktion. De væsentligste barrierer for at forbedre driftssikkerhed, virkningsgrad og driftsøkonomi er netop biomassens stærkt korrosive egenskaber og accelereret belægningsdannelse. Dette bekræftes ikke alene af erfaringerne fra de nuværende aktivitetsplaner, men også analysen gennemført for EUDP og DI Energibranchen samt kommentarer på BedreInnovation.dk. En større indsats på området vil i højere grad gøre det muligt at forebygge og minimerer problemerne gennem optimeret anlægsdesign, bedre brændsels- og materialevalg samt forbedret drift. Handlingsplanen peger desuden på et stort behov for erfaringsudvikling og teknisk problemløsning samt for at kunne forberede, teste og demonstrere brugen af specielle biobrændsler. Målgruppen Målgruppen er såvel kedelproducenter, som ejere af varme og/eller elproducerende anlæg, hvor biomasse og affald omsættes til energi. Desuden samarbejdes med producenter og leverandører af materialer (fx stål- og udmuringsmaterialer), ducting, skorstene og kedeldele samt producenter og udviklere af røggasrensning og -monitorering samt udstyr til overvågning, styring og regulering af energianlæg. I Danmark er der ca. 670 centrale og decentrale kraftvarmeværker, hvor de store typisk ejes af energiselskaberne og de mindre af produktionsvirksomheder, kommuner og andelsselskaber. Ifølge Energistyrelsen leveres ca. 10 % af alt strøm og ca. 40 % af alt fjernvarme fra biomasse og organisk affald. Den primære målgruppe i Danmark er: Ejere af biomasse anlæg: >120 biomasseanlæg Ejere af affaldsforbrændingsanlæg: 29 affaldsanlæg Kedelproducenter: >50 Producenter af støtteteknologi: >20 Effekter for den direkte målgruppe Overordnet set vil de udviklede serviceydelser og teknologier kunne betyde en lavere anlægspris, bedre driftssikkerhed, højere virkningsgrad og forbedret driftsøkonomi. Tekniske effekter hos målgruppen: Af tekniske effekter kan f.eks. nævnes:
Anlæg kan udlægges (med design af fyrrum og kedel, materialevalg og valg af driftparametre) således, at risikoen for, at der opstår korrosion i et allerede leveret anlæg, reduceres. Dette betyder reduceret risiko for uforudsete garantibetalinger og reparationer og hermed potentiale for at reducere salgsprisen Anlæg kan designes med en højere damptemperatur og hermed kan producenten give garanti for en højere elproduktion. Dette giver en konkurrencemæssig fordel for anlægsproducenten, og en bedre driftsøkonomi Anlæg kan designes mindre konservativt således, at omkostningstunge design og materialevalg undgås. Dette betyder en mindre anlægspris hvilket er en konkurrencemæssig fordel for anlægsproducenten Den korrosive belastning kan monitoreres og reduceres løbende gennem regulering og rigtigt valg af driftparametre samt ved at undgå problematiske brændsler det giver en driftsøkonomisk gevinst I det tilfælde at der skulle opstå korrosionsskader, vil årsagen hurtigt kunne afdækkes og hermed undgås i fremtiden hvilket er en fordel for både anlægsejer og -producent Økonomiske effekter hos målgruppen Det er svært at kvantificere en samlet økonomisk effekt for målgruppe. Fx vil den direkte økonomiske effekt for anlægsproducenter i stor grad være afledt af en forbedret konkurrencesituation, og effekten vil derfor være afhængig af mange andre faktorer. For at illustrere værdien kan der gives to meget aktuelle eksempler, hvor danske aktører med stor sandsynlighed vil kunne have undgået tab af penge og indtjening, hvis de havde haft adgang til de serviceydelser og teknologier, der udvikles i aktivitetsplanen: På et anlæg i Randers må man i 2012 udskifte overhederen på grund af korrosion fra anvendelse af en ny type biomassetype. Reparationen forventes at koste 30 mill. DKK Et anlæg i Herning er i 2010 blevet ombygget til biomasse. Af frygt for korrosion er der valgt en konservativ damptemperatur på 505 C hvilket betyder at man går glip af en årlig indtægt fra salg af el på 25 mill. DKK Bedreinnovation.dk I forbindelse med den offentlige tilbagemelding på projektforslagene Forebyggelse af korrosion fra biomasse og affald samt Forgasning og pyrolyse i fremtidens energiforsyning, der danner rammerne for denne aktivitetsbeskrivelse har 21 virksomheder tilkendegivet deres interesse. Det er specielt det spændende perspektiv i etableringen af et storskala-testanlæg, som virksomhederne ser som en interessant mulighed for at test og minimere risikoen for korrosion fra brændsler. Citat: Bjarne Fynbo, Afdelingschef, Danstoker Service A/S: Dette projekt er, hvad vi har ventet på i branchen, da vi som leverandør af kedler til biomasse anlæg world wide, har dette fænomen (red: korrosion) tæt inde på livet hver dag, og vi ser vi store fremtidige perspektiver i at få samlet branchens kompetencer i et og samme projekt. Et sådant projekt vil i fremtiden medvirke til en bedre udnyttelse af de energimæssige ressourcer, samt sikre en mere optimal drift af de etablerede anlæg.
Citat: Anders Skov Madsen, Teknisk Chef, Novopan Træindustri A/S: Det er et meget relevant projekt for branchen. Mange dyrekøbte erfaringer ville være undgået, såfremt det havde været etableret tidligere. Citat: Jens Ole Hougaard, Verdo A/S: Som driftsleder på et biofyret kraftværk synes jeg, dette emne er meget vigtigt at arbejde med. Det er store værdier som er på spil. Samtidig er der et behov for, at vi hele tiden er rustet til at fyre med så mange biobrændsler som muligt, det er en nødvendighed for at opfylde krav til fremtiden. Desuden anses det perspektivrige ved forgasning af biomasse og affald til naturgasnettet som havende en helt central rolle for en høj udnyttelse af eksisterende energimasse og særdeles vigtigt for den samlede danske forsyningssikkerhed. Citat: Jørgen Krabbe, Frichs A/S: Frichs A/S er i øjeblikket i færd med at installere et termisk forgasningsanlæg (Sublimator) på en gård nord for Randers. Anlægget skal omdanne 10.000 T halm til gas, som skal anvendes i et Frichs CHP anlæg til fremstilling af el og varme. Anlægget er det første af sin art og forventes køreklart i løbet af august måned. Vort samarbejde med FORCE er i den sammenhæng meget vigtig, idet vi fremover vil kunne anvende alle former for kulbrinteholdigt affald i anlægget. Citat: Jens Dall Bentzen, Dall Energy: De nævnte emner er alle relevante. Kan det f.eks. lykkes at opbygge en CFD-kode, der (tilnærmelsesvis) kan beregne gassens renhed (tjærekomponenter), vil det være meget nyttigt, og hvis der endvidere kan udvikles en sensor, der kosteffektivt kan måle de gaskomponenter, som er mest kritiske for gassens renhed og bruges til regulering af anlægget, vil det være super. Nationale og internationale samarbejdspartnere Dansk Bioenergi Center Samarbejdet med parterne og kunderne i Dansk Bioenergi Centre vil spille en central rolle i realiseringen af aktivitetsplanen. DTU Institut for Kemiteknik DTU Institut for Kemiteknik vil være en central samarbejdspartner i forbindelse for gennemførelse af aktiviteten. DTU besidder betydelige forskningsbaserede kompetencer inden for temaerne i aktivitetsplanen og råder tillige over forsøgsudstyr i laboratorieskala. Hertil kommer, at DTU har et uforligneligt internationalt netværk, som FORCE Technology gennem samarbejdet vil få adgang til. Der eksisterer allerede tætte samarbejdsrelationer mellem FORCE Technology og DTU Institut for Energiteknik. Dansk Gasteknisk Center Efter en succesfuld indledende fase med fokus på risteforbrænding vil Dansk Bioenergi Center efter tre år udvide sit aktivitetsområde således det også vil komme til at omfatte forgasning og pyrolyse af biomasse og biologisk affald. FORCE Technology er i tæt dialog med Dansk Gasteknisk Center omkring finansiering og etablering af fælles forsøgsaktiviteter. AgroTech AgroTech beskriver i aktivitetsplanen Biomasse til fremtidens råvareefterspørgsel hvorledes der er behov for udvikling af nye ydelser som
medvirker til udvikling af et gennemsigtigt og effektivt marked for biomasse til bioenergi. Ydelserne skal tilgodese bl.a. aftagerens kvalitetskrav og behov for bæredygtighed samt dokumentations- og certificeringssystemer. Der er betydelig synergi mellem aktivitetsplans-forslaget fra AgroTech og nærværende beskrivelse, idet de forbrændingstekniske samt de korrosive og belægningsmæssige egenskaber er centrale i aftagerens kvalitetskrav og behov for dokumentations- og certificering. AgroTech og FORCE Technology vil derfor etableret tæt samarbejde omkring afviklingen af de to aktivitetsplaner. Samarbejdet vil ikke alene omfatte fælles vidensspredningsaktiviteter, men også et decideret fagligt samarbejde. Dette drejer sig f.eks. om inddragelsen af de forbrændingstekniske samt de korrosive og belægningsmæssige forhold i dokumentations- og certificeringsordninger, og inddragelse af bæredygtighed i vurderingen af forskellige forgasningsteknologier, og deres evne til at bevarer næringsstoffer som f.eks. fosfor. Teknologisk Institut Teknologisk Institut beskriver i deres aktivitetsplansforslag på BedreInnovation.dk Det Biobaserede Samfund en række aktiviteter inden for biomasseområdet. Der vurderes ikke at være overlap med nærværende beskrivelse. Det er aftalt med Teknologisk Institut at sikre koordinering af aktiviteter, hvor det skønnes hensigtsmæssigt. Konkrete industrielle samarbejdsrelationer inden for aktiviteten FORCE Technology har allerede etablerede eller aftalte udviklingsrelaterede relationer inden for aktivitetsplanens temaer. Dette drejer sig om en virksomhed i i Randers i forbindelse med CFD-beregninger af korrosionsskader, samarbejde med en kedelproducent i forbindelse med måling af korrosionsrater i ristefyrede forbrændingsanslæg og et samarbejde med to virksomheder omkring sensorer til overvågning af procesforhold i ristefyrede anlæg. De allerede etablerede eller aftalte samarbejde omfatter altså både energiproducenter/anlægsejere og producenter af både små og store anlæg til omsætning af biomasse og affald. Master forløb I forbindelse med aktiviteten vil FORCE Technology gennemføre en række masterprojekter. Masterprojekterne vil have fokus på relevante elementer, modeludvikling og videnopbygning inden for udvalgte områder af aktivitetsplanen. Gennemførsel af Masterprojekterne vil ske i dialog og samarbejde med DTU, Aalborg Universitet og FORCE Technology. Nationale samarbejdsrelationer Aalborg Universitet, AgroTech, DGC Anlægsejere Anlægsleverandører af biomasse og affaldsforbrændingsanlæg Leverandører af forgasningsteknologier: International videnhjemtagning I forbindelse med aktiviteten vil der blive gennemført 2 studieophold på internationale anerkendte universiteter, hvor viden om forbrændingsteknologi hjemtages. Det vil f.eks. være på Graz i Østrig, som er international anerkendte for deres forskning inden for forbrænding og som FORCE Technology allerede har samarbejdet i forbindelse med forbrændingsteknologi.
Videnhjemtagning vil tillige ske gennem udvikling og publikationer fra European Federation of Corrosion specielt EFC Working party 3 Corrosion by Hot Gases and Combustion Products. FORCE Technology deltager som medlem af IEA Task 32 Combustion and Biomass og IEA Task 33 Gasification of Biomass. I denne forbindelse hjemtages central international viden om forbrænding og biomasse samt forgasning og pyrolyse. FORCE Technology deltager i EU projektet Solid Standards for Biomass, som omfatter internationalt videnhjemtagning, formidling og kursusaktivitet inden for standardisering af biomasse og biomasseprodukter. Koordinering og samspil med andre FoU-aktiviteter Medfinansiering af andre FoU-projekter: FORCE Technology har aftalt med Vølund og DTU Institut for Kemiteknik at ansøge projektet Predictive Corrosion Monitoring System. Projektet blev ansøgt hos ForskEL i september 2012. Projektet har til formål at udvikle viden og teknologi til monitorering af korrosion i affaldsfyrede forbrændingsanlæg. Projektet vil bl.a. bidrage til udvikling af multi-korrosionsprobe og Corrosion Rate Index (CRI) for affaldsfyrede anlæg. Dette projekt vil blive medfinansieret med midler fra nærværende aktivitetsplan. Budgettet er ikke endnu fastlagt, men finansieringsbehovet fra aktivitetsplanen forventes at blive i størrelsesordenen af samlet 3-4 millioner DKK. Relaterede FoU-projekter: FORCE Technology har sammen med to danske virksomheder fået bevilliget projektet Improved biomass firing with new grate system and vision sensor with control. Projektet er ansøgt ved EUDP. Projektets formål er at udvikle en avanceret visionbaseret sensor til ristefyrede biomasseanlæg, at optimere og kontrollere driftsparametre og som afledt heraf de korrosive forhold. Af relateret igangværende projekter kan nævnes PSO-10627 projektet Dioxin i affaldforbrændingsanlæg. Projektet har til for mål at undersøge og opbygge CFD-modellering af dioxin dannelsen igennem et affaldsanlæg og derved minimere dyr deponi af aske med et højt indhold af giftig dioxin. EU projektet Solid Stardard beskæftiger sig indenfor international standardisering af biomasseprodukter. Her videnhjemtages og formidles gennem kursusaktivitet om biomasseprodukter. Koordineret med relaterede GTS-aktivitetsforslag Se beskrivelse under Nationale Samarbejdspartnere. Formidlings- og spredningseffekt: Antal danske kunder heraf SMV er Minimum 10 danske anlægsejere og 10 danske udstyrsproducenter vil over aktivitetsperioden indgå i samarbejde eller som kunde til de services eller teknologier som aktivitetsplanen udvikler. Heraf vil minimum 5 være SMV er. Efter endt aktivitetsplan og fuld modning af ydelser forventes at 15-20 danske virksomheder årligt vil benytte sig af de opbyggede serviceydelser heraf 50% SMV er.
Udvikling i dansk omsætning heraf SMV-omsætning Under afviklingen af aktivitetsplanen forventes en omsætning fra danske kunder på samlet 4 mill. DKK hvoraf 1 mill. DKK vil være fra SMV er. Når teknologi og serviceydelser er fuldt udviklet, forventes en årlig omsætning fra danske anlægs-ejere og udstyrsproducenter på 5-8 mill. DKK dækkende rådgivnings- og service-ydelser samt salg af hardware og software i form af multikorrosionsprober, korrosionssensorer, simulatorer og styringsalgoritmer til drift af energianlæg. Antal danske virksomheder der vil få del af ny viden I forbindelse med gennemførsel af aktivitetsplanen planlægges en række temadage, kurser og informationsaktiviteter. Målet er, at mindst 60 virksomheder deltager i disse aktiviteter. Dansk Bioenergi Center Et centralt omdrejningspunkt for videnspredning vil være den etablerede testfacilitet hos Dansk Bioenergi Center. Her vil den danske klynge inden for termisk bioenergi få adgang til de nyeste serviceydelser og teknologi i kombination med test af deres egne produkter og teknologi. Samtidigt vil der være adgang til at teste brændslers korrosive egenskaber i fuldskala og få viden og uddannelse om minimering af korrosion fra biomasse og affaldsforbrænding. Andre videnspredningsaktiviteter Følgende vidensprednings- og vidensformidlingsaktiviteter gennemføres i forbindelse med aktivitetsplanen: FORCE TEchnology afholder 6 temadage FORCE Technology afholder 4 kurser i minimering af korrosion ved forbrænding af biomasse på rist for operatører af energianlæg Der publiceres 4 artikler, konferencepapers eller videnskabelige artikler Der henvises 40 virksomheder til innovationsnetværk Inden for aktiviteten vil viden blive spredt til virksomheder, som indgår som samarbejdspartnere og kommercielle kunder af testfaciliteten. Formidling vil herudover ske gennem deltagelse i netværksmøder og på konferencer både nationalt og internationalt. (DANSIS, VE-Net, Innovationsnetværket for Miljøteknologi, Center for BioEnergi- og Dansk Træpille konference, m.fl.) Milepæle år 1 Faglige/tekniske milepæle: Etablering af ristefyret biomasse forsøgsopstilling Gennemførsel af testprogram I - 2013 Udvikling af luftkølet Multi-korrosionsprobe tilendebragt Første ordens CFD-model af korrosion fra biomasse færdigudviklet Videnspredningsmilepæle: FORCE Technology afholder en temadag om Dansk Bioenergi Center FORCE Technology deltager i Træpillekonference Kursus afholdes Netværksdeltagelse: DI Bioenergi, IEA Netværk, VE-Net
Ud fra erkendt viden om driftsforholds specifikke påvirkning på forbrændingen og muligheden for at måle den faktiske korrosive belastning, ved hjælp af den udviklede multi-korrosionsprobe, er grundlaget lagt for en bedre forståelse for anlægsspecifik korrosionsbelastning. Med gennemførsel af årets aktiviteter og opfyldelse af ovennævnte milepæle er det blevet muligt at gennemføre konkrete korrosionstest for biomasse på ristefyret anlæg. Dette er første og et meget væsentligt skridt mod at opfylde den overordnede mission med at sikre en ressourceeffektiv udnyttelse af biomasse og affald. Efter første år vil det være muligt ved hjælp af første ordens korrosionsmodel at risikovurdere områder i kedeldesign og ved troubleshooting for anlægsejere. Eksempler på konkret ydelser som vil være kommercielt tilgængelige og værdiskabende for målgruppen efter år 1: Måling af korrosive effekt fra biobrændsler Troubleshooting og risikovurdering af korrosion på kedler Milepæle år 2 Faglige/tekniske milepæle: Gennemførsel af testprogram II - 2014 Identificering af primære korrosionsparametre til CRI er afsluttet Korrosionssensor til måling af korrosive gasser fra biomasse færdigudviklet Udvikling af CFD-model for korrosion fra biomasse og affald indeholdende de primære korrosive parametre Udredningsrapport om korrosion fra forgasnings og pyrolyse teknologier Udvikling af træningssimulator for risteforbrænding af biomasse Feasibility og finansierings muligheder for installation af forgasningsanlæg Videnspredningsmilepæle: FORCE Technology afholder en temadag om forbrænding af biomasse på rist Artikel om korrosion ved risteforbrænding Artikel om reduktion af korrosion ved forgasning Med gennemførsel af årets aktiviteter og opfyldelse af ovennævnte milepæle er grundlaget for udvikling af et Corrosion Rate Index ud fra de primære korrosionsparametre grundlagt. Med udgangspunkt i identificering af de primære korrosiveparametre og udviklingen af en korrosionssensor for biomasse, som kan kvantificere koncentrationer af de korrosive gasser, er grundlaget skabt for at minimere korrosion. Dette er et væsentligt skridt mod at udvikle en CRI algoritme, som på designstadiet kan forudsige og under drift minimere korrosionsdannelse og dermed sikre en ressourceeffektiv udnyttelse af biomasse og affald.
Eksempler på konkret ydelser som vil være kommercielt tilgængelige og værdiskabende for målgruppen efter år 2: Multi-korrotionsprobe til måling af korrosions hastigheder på biomasse og affaldsanlæg Korrosionssensor til biomasse Milepæle år 3 Faglige/tekniske milepæle: Gennemførsel af testprogram III - 2015 Samlet model for CRI Industriel anvendelig korrosionssensor til måling af korrosive gasser fra forbrænding af affald færdigudviklet Verificering af CFD modeller for korrosion fra biomasse og affald Videnopbygning om det teknologiske potentiale for ressourcegenanvendelse ved forgasning Udvikling af træningssimulator for risteforbrænding af biomasse Videnspredningsmilepæle: Temadag om CFD modellering og forbrændingsprocessers påvirkning på Corrosion Rate Index Træpillekonference + Kursus Kursus i biomasseforbrænding på rist & korrosion for driftspersonale Artikel om Corrosion Rate Index Artikel om Korrosionssensor Med gennemførsel af årets aktiviteter og opfyldelse af ovennævnte milepæle samt aktiviteterne gennemført år 1 og 2 er det nu muligt at tilbyde målgruppen at: Måle koncentrationen af de relevante korrosive gasser med korrosionssensoren Måle korrosionsraten med multi-korrosionsproben Måle forskellige biobrændslers betydning for dannelsen af korrosive gasser På designstadiet at forudsige korrosion ved CFD analyse Under drift at måle aktuel korrosiv belastning på anlæg Undervise driftspersonale i minimering af den korrosive belastning på anlæg Indbygge CRI algoritme i regulering og styring af biomasse og affalds anlæg Dette danner et omfattende grundlag for at anlægsejere og teknologileverandører kan sikre den mindst mulige korrosion og derved en ressourceeffektiv udnyttelse af det valgte brændsel. Titel ved præsentation på BedreInnovation.dk Aktiviteten er en samskrivning af forslagene:
Forebyggelse af korrosion fra biomasse og affald Forgasning og pyrolyse i fremtidens energiforsyning