Carbon sources for Power-to-Gas applications in the Finnish energy system
Holopainen, Antti (2015)
Diplomityö
Holopainen, Antti
2015
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015081310937
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015081310937
Tiivistelmä
This thesis is done as a part of the NEOCARBON project. The aim of NEOCARBON project
is to study a fully renewable energy system utilizing Power-to-Gas or Power-to-Liquid
technology for energy storage. Power-to-Gas consists of two main operations: Hydrogen
production via electrolysis and methane production via methanation. Methanation requires
carbon dioxide and hydrogen as a raw material. This thesis studies the potential carbon
dioxide sources within Finland. The different sources are ranked using the cost and energy
penalty of the carbon capture, carbon biogenity and compatibility with Power-to-Gas. It can
be concluded that in Finland there exists enough CO2 point sources to provide national PtG
system with sufficient amounts of carbon. Pulp and paper industry is single largest producer
of biogenic CO2 in Finland. It is possible to obtain single unit capable of grid balancing
operations and energy transformations via Power-to-Gas and Gas-to-Power by coupling
biogas plants with biomethanation and CHP units. Tämä diplomityö tehdään osaksi NEOCARBON projektia. NEOCARBON tutkii Power-to-
Gas ja Power-to-Liquid teknologiaa energian varastointimuotona 100% uusiutuvassa
energiajärjestelmässä. Power-to-Gas koostuu kahdesta päävaiheesta: vedyn tuotanto
elektrolyysillä ja metaanin tuotanto metanoinnilla. Metanointi vaatii hiilidioksidia ja vetyä
raaka-aineeksi. Tämän diplomityön tarkoitus on kartoittaa soveltuvia hiilidioksidilähteitä
suomessa. Eri lähteitä on arvioitu hiilidioksidin talteenoton kustannusten ja
energiankulutuksen, hiilen bioperäisyyden ja Power-to-Gas yhteensopivuuden mukaan.
Voidaan todeta että Suomessa on riittävä CO2 tuotantopotentiaali kansallisen PtG
järjestelmän toimintaan. Paperiteollisuus on suurin yksittäinen biogeenisen CO2 päästöjen
lähde. Yhdistämällä biometanointi biokaasulaitoksiin ja yhdistetyn lämmön ja sähkön
tuotantoon voidaan saavuttaa yksikkö joka kykenee Power-to-Gas ja Gas-to-Power
energianmuunnoksiin ja sähköverkon tasapainottamiseen.
is to study a fully renewable energy system utilizing Power-to-Gas or Power-to-Liquid
technology for energy storage. Power-to-Gas consists of two main operations: Hydrogen
production via electrolysis and methane production via methanation. Methanation requires
carbon dioxide and hydrogen as a raw material. This thesis studies the potential carbon
dioxide sources within Finland. The different sources are ranked using the cost and energy
penalty of the carbon capture, carbon biogenity and compatibility with Power-to-Gas. It can
be concluded that in Finland there exists enough CO2 point sources to provide national PtG
system with sufficient amounts of carbon. Pulp and paper industry is single largest producer
of biogenic CO2 in Finland. It is possible to obtain single unit capable of grid balancing
operations and energy transformations via Power-to-Gas and Gas-to-Power by coupling
biogas plants with biomethanation and CHP units.
Gas ja Power-to-Liquid teknologiaa energian varastointimuotona 100% uusiutuvassa
energiajärjestelmässä. Power-to-Gas koostuu kahdesta päävaiheesta: vedyn tuotanto
elektrolyysillä ja metaanin tuotanto metanoinnilla. Metanointi vaatii hiilidioksidia ja vetyä
raaka-aineeksi. Tämän diplomityön tarkoitus on kartoittaa soveltuvia hiilidioksidilähteitä
suomessa. Eri lähteitä on arvioitu hiilidioksidin talteenoton kustannusten ja
energiankulutuksen, hiilen bioperäisyyden ja Power-to-Gas yhteensopivuuden mukaan.
Voidaan todeta että Suomessa on riittävä CO2 tuotantopotentiaali kansallisen PtG
järjestelmän toimintaan. Paperiteollisuus on suurin yksittäinen biogeenisen CO2 päästöjen
lähde. Yhdistämällä biometanointi biokaasulaitoksiin ja yhdistetyn lämmön ja sähkön
tuotantoon voidaan saavuttaa yksikkö joka kykenee Power-to-Gas ja Gas-to-Power
energianmuunnoksiin ja sähköverkon tasapainottamiseen.