Techno-economic study on biomass-based small-scale combined heat and power production by gasification

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Hiltunen, Ilkka
dc.contributor.author Seppä, Elina
dc.date.accessioned 2017-02-24T10:57:03Z
dc.date.available 2017-02-24T10:57:03Z
dc.date.issued 2017-02-20
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/24735
dc.description.abstract This thesis aims to evaluate the market potential and competitiveness of the VTT Gasgen downdraft gasifier coupled with internal combustion engine to produce small-scale (0.1…8 MWe) CHP in a concrete operating environment. Gasgen technology integrates in-situ tar decomposition with fixed bed gasifier. The scalability and wide feedstock range differentiates the Gasgen technology from the other downdraft designs. Local wood species, forest industry by-products and high-lignin agricultural residues constitute the potential feedstocks of the gasifier. The feasibility of the gasifier is evaluated in three cases: 1. district heating CHP plant, 2. industrial electricity and steam production in wood industry and 3. small steam plant replacing a fuel oil plant. The economics indicators calculated with the help of energy and mass balance sheets in Excel include NPV, annual cash flow, annual profit, annuity of capital, payback period, break-even prices and LCOE. The sensitivity of the results is evaluated by changing feedstock, electricity, heat and steam prices as well as comparing several plant sizes. Case 1 remains unprofitable due to the low electricity prices in Finland. The break-even electricity price for a 1 MW district heating plant equals 43 €/MWh. The district heating CHP application is profitable with the subsidies provided by for instance Japan, Austria and UK. Case 2 industrial CHP producing 8 MW steam is highly profitable reaching a payback period of under 4 years and IRR of 29.8 %. At present oil and gas prices, the 750 kW steam plant (Case 3) is feasible if the existing fuel oil plant is at the end of its lifetime. en
dc.description.abstract Tämän diplomityön tavoitteena on arvioida VTT Gasgen pienen kokoluokan (0.1…8 MWe) myötävirtakaasuttimen ja polttomoottorin yhdistetyn sähkön ja lämmöntuotannon (CHP) markkinapotentiaalia ja kilpailukykyä käytännön toimintaympäristössä. Gasgen-teknologia mahdollistaa tervojen hajotuksen myötävirtakaasuttimessa. Skaalattavuus ja laaja polttoainevalikoima erottavat teknologian muista myötävirtakaasuttimista. Kaasuttimen polttoaineeksi käyvät paikalliset puulajit, metsäteollisuuden sivutuotteet ja ligniinipitoiset maatalouden tähteet. Kaasuttimen kannattavuutta arvioidaan kolmessa tapauksessa: 1. kaukolämmön yhteistuotanto, 2. puutuoteteollisuuden sähkön ja höyryn tuotanto ja 3. polttoöljyn tai maakaasun korvaaminen pienessä höyrykeskuksessa. Excel-pohjaisen massa- ja energiataseohjelman avulla lasketaan nettonykyarvo, vuosittainen kassavirta, vuosittainen tuotto, pääoman annuiteetti, takaisinmaksuaika, energian hintojen kannattavuusraja ja LCOE (levelized cost of energy). Herkkyystarkastelussa tutkitaan polttoaineen, sähkön, lämmön ja höyryn hintojen, sekä laitoskoon vaikutusta tuloksiin. Kaukolämmön yhteistuotanto ei ole kannattavaa Suomen alhaisten sähkönhintojen myötä. 1 MW:n kaukolämpölaitoksen sähkön hinnan kannattavuusraja on 43 €/MWh. Kaukolämmön yhteistuotanto on kannattavaa esimerkiksi Japanin, Itävallan ja Iso-Britannian kannustimien avulla. Puutuoteteollisuudelle 8 MW höyryä tuottava laitos on kannattava saavuttaen alle 4 vuoden takaisinmaksuajan ja 29.8 % sisäisen koron. 750 kW höyrykeskuksessa polttoöljyn tai kaasun korvaaminen kaasuttimella on kannattavaa, jos laitos on käyttöikänsä lopussa. fi
dc.format.extent 83+1
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Techno-economic study on biomass-based small-scale combined heat and power production by gasification en
dc.title Biomassan kaasutukseen perustuvien pienen kokoluokan sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosten kilpailukyky fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword biomass gasification en
dc.subject.keyword small-scale en
dc.subject.keyword CHP en
dc.subject.keyword economic evaluation en
dc.subject.keyword bioenergy en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201702242618
dc.programme.major Energiatekniikka fi
dc.programme.mcode K3007 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Järvinen, Mika
dc.programme Energia- ja LVI-tekniikan koulutusohjelma fi
dc.ethesisid Aalto 8195
dc.location P1


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account