En hållbar omställning av energisystemet mot en ökad andel bioenergi

Bioenergy - Forskarskola energisystem

I det här projektet undersöks biomassans betydelse i ett långsiktigt hållbart energisystem. Fokus ligger på skogsbaserade bioraffinaderier och på omställningen mot en biobaserad ekonomi, samt på att ta fram ett kunskaps- och modellramverk relaterat till skogsbiomassa och implementering av bioraffinaderier.

Projektet är uppbyggt kring tre sammankopplade doktorandprojekt:

  1. Tekniker och värdekedjor (Johan Ahlström, Energiteknik, Chalmers)
  2. Lokalisering och industriell omställning (Jonas Zetterholm, Energiteknik, Luleå tekniska universitet)
  3. Marknader och prisbildning (Elina Bryngemark, Nationalekonomi, Luleå tekniska universitet)

Ett antal gemensamma utmaningar är i fokus för de tre doktorandprojekten, i synnerhet relaterat till hur bioraffinaderikoncept som fortfarande är under utveckling kan utvärderas på tidigt stadium (ex-ante) gällande t.ex. teknikval, råvaror, processintegration och geografiska aspekter och till hur olika vetenskapliga angreppssätt, metoder och modeller kan kombineras.

Mål

Målsättningen är att: (1) bidra till kompetensförsörjningen och utvecklingen av systemanalytisk forskning i Sverige samt (2) bidra med ny kunskap till hållbar omställning av det svenska energisystemet.

Urval av resultat

Ett gemensamt analytiskt ramverk har tagits fram för att länka olika typer av modeller, som tillsammans ska kunna användas för att utvärdera olika bioraffinaderikoncept med hänsyn till teknikrepresentation, värdekedjor, geografiska aspekter och dynamisk prisformulering för biomassamarknader. Ett urval av övriga resultat från projektet:

  • Framtida elnät med stor del intermittent produktionskapacitet kan kombineras med biomassaförgasning och produktion av biodrivmedel (t.ex. syntetisk naturgas, SNG) kan bidra till att balansera elnätet.
  • Hög omvandlingseffektivitet från biomassa till drivmedel är viktigare än ekonomiska skaleffekter vid integrerad drivmedelsproduktion baserat på svartlutsförgasning, om kapitalintensiv existerande processutrustning i industrin på så sätt kan ersättas med bioraffinaderiprocesser.
  • Vid en ökad bioenergiefterfrågan på den svenska skogsråvarumarknaden intensifieras konkurrensen om råvaran, i första hand för biprodukter i skogsindustrin. När en ökad efterfrågan på biobränslen kombineras med mål om biologisk mångfald (och därmed avsättningar av skog) intensifieras konkurrensen ytterligare vilket ger betydande marknadskonsekvenser.

Projekttid

Projektet startade 2015 och pågår till sista december 2020.

Publikationer
Visa/dölj innehåll

Akademiska uppsatser

Bryngemark E (2019). The Competition for Forest Raw Materials in the Presence of Increased Bioenergy Demand. Licentiate thesis, LTU.

Zetterholm (2018). Forest based biorefinery supply chains - Identification and evaluation of economic, CO2, and resource efficiency. Licentiate thesis, LTU.

Ahlström J (2018). Cost-Effective Pathways for Gasification-Based Production of Biofuels. Licentiate thesis, Chalmers.

Vetenskapliga publikationer

Ahlström J et al. (2019). Bark as feedstock for dual fluidized bed gasifiers – operability, efficiency and economics. International Journal of Energy Research 43(3), pp. 1171-1190.

Bryngemark E, Zetterholm J, Ahlström J (2018). Techno-economic Market Evaluations of Biorefinery Concepts: An Interdisciplinary Framework. Submitted to Sustainability.

Zetterholm J, Wetterlund E, Pettersson K, Lundgren J (2018). Evaluation of value chain configurations for fast pyrolysis of lignocellulosic biomass - Integration, feedstock, and product choice, Energy 144, pp. 564-575.

Zetterholm J, Pettersson K, Leduc S, Mesfun S, Lundgren J, Wetterlund E (2018). Resource efficiency or economy of scale: Biorefinery supply chain configurations for co-gasification of black liquor and pyrolysis liquids. Applied Energy 230, pp. 912-924.

Ahlström J, Harvey S, Papadokonstantakis S (2018). Forest residues gasification integrated with electrolysis for production of SNG – modelling and assessment. Computer Aided Chemical Engineering 44, pp.109-114.

Ahlström J, Pettersson K, Wetterlund E, Harvey S (2017). Value chains for integrated production of liquefied bio-SNG at sawmill sites – Techno-economic and carbon footprint evaluation. Applied Energy 206, pp. 1590-1608.

Kontakt
Visa/dölj innehåll

Läs mer om FoES
Visa/dölj innehåll