Potential Energy Crops and Their Utilization Technologies in Ostrobothnia

Det finns ett ökande behov att ersätta fossila bränslen med miljövänligare alternativ för att minska mängden växthusgaser som förorsakas av användningen av fossila bränslen. Detta betyder att användningen av förnyelsebara energikällor måste öka. Ett möjligt sätt att uppnå detta är att odla biomassa som kan användas som råmaterial för att tillverka olika bränslen eller användas i olika former för att producera elektricitet och fjärrvärme. Biomassan som odlas måste vara av en art som tål de varierande förhållanden i Finland, måste ha hög avkastning per hektar och måste relativt lätt kunna konverteras till bränsle av något slag. Österbotten har valts som exempelområde eftersom det finns många företag i regionen som är aktiva inom energisektorn och det torde därför finnas kunskap för att på ett så effektivt som möjligt sätt kunna utnyttja biomassan. Syftet med detta arbete är att undersöka vilka växter som är lämpliga för de finska klimatförhållanden, deras avkastning, olika förbehandlingstekniker samt vidarebehandling av biomassan till användbara bränslen. De olika slutprodukterna som kan erhållas presenteras också. Genom att använda data från källorna i teoridelen framställdes ett Excel kalkylblad som användes för att beräkna värden som användes för att jämföra mängden energi som skulle kunna tas tillvara från förbränning av fast biomassa och från förbränning av biogasen som bildats om biomassan hade omvandlats till biogas genom anaerob rötning. Resultaten från beräkningarna visar att för vissa växter är anaerob rötning och förbränning av den producerade biogasen är ett bättre alternativ med tanke på energimängden. Beroende på om biomassan ska förbrännas eller rötas anaerobt bör olika växter odlas. Om förbränning är den valda omvandlingsmetoden bör Miskantus odlas medan om biomassan skall anaerobt rötas är hampa det bästa alternativet. För att göra resultaten mera jämförelsebara med varandra borde förbehandlingens inverkan tas i beaktande: hur den påverkar mängden biomassa som finns kvar för vidare behandling, hur förbehandling påverkar biomassans kvalitet och energin som kan tas tillvara. I detta arbete har förbehandlingens inverka på biomassan inte tagits i beaktande utan fokus ha lagts på biomassornas avkastning och energimängd. Därför kan energimängderna som fås ur växterna vara högre än de är i verkligheten. ---------- There is an ever increasing need to replace fossil fuels with less polluting and more environmentally friendly alternatives. This means that the usage of renewable energy source must increase. One such energy source could be biomass grown specifically for the purpose of using it as an energy source or as a raw material which is used to produce various fuels. The type of biomass grown needs to be able to survive in Finnish climate conditions, has to have a high yield per hectare and needs to able to be converted to fuel easily. Ostrobothnia on the west coast of Finland was chosen as the area where to grow biomass since there are many companies that are involved in the energy sector and therefore the know-how on how to best utilize the biomass should exist in the region. The purpose of this work is to investigate suitable plants for growth in the Finnish climate, their yield, different pretreatment technologies as well as further refinement of the biomass into a useable fuel. The different end-products will also be discussed briefly. First, a literature review was performed to find data on different biomasses grown in Finnish conditions or conditions similar to those in Finland. An Excel file was then used to input and calculate different data in order to determine which plants are the most promising in terms of biomass and energy yield when utilized. The results indicate that anaerobic digestion of some of the biomasses and combustion of the resulting gas is more energy efficient than combustion of the biomass. Depending on whether the biomass is to be combusted or anaerobically digested, different biomasses need to be grown. If combustion is the preferred method of heat and power generation then based on the calculations Miscanthus should be cultivated. If, however, the biomass is to be anaerobically digested, then hemp would be the ideal plant to grow. To make the results more comparable and realistic the effect of pretreatment needs to be taken into account: how it affects the amount biomass that is available for further use after it has been pretreated, how pretreatment affects the quality of the biomass and subsequent energy yields. The effect of any pretreatment of the biomass has not been taken into account in this work since more focus was put on finding suitable plants and their energy yields. Therefore, the amounts of energy achieved may be somewhat higher than what would be achievable in reality