Szénhidrogénipari technológia Holló András, Krár Márton MOL DS Innováció BME Budapest 2014. december 3.
12. Előadás (2014.12.3.) Működési környezet Autóipari trendek Szabályozási környezet Alternatív üzemanyagok 2
Működési környezet 3
Feladat: a környezet elemzése 4
Gazdasági válság 5
Challenges of the European Oil Industry Gasoline surplus, diesel shortage Strict marine fuel regulation Crude supply problems Poor profitability, shrinking spreads Limited export possibilities Overcapacity, old refineries New competitors Extreme energy prices, costs Decarbonisation of transportation, biofuels, ETS Non- crude oil based transportation modes Efficiency improvement of customers 6
Gasoline surplus, diesel shortage in EU Source: JBC Energy
Az EU üzemanyag igénye 8
Answers of the oil industry to the economic crisis Source: MOL Product Knowledge Center 9
Driving forces of fuel quality development at MOL EU energy politics, health & environment emission regulation fuel and biodirectives, standards complex environment MOL Group fitting responses new engine technologies, aftertreatment solutions & increasing demand Automotive industry high level additivisation based on the automotive industry requirements modern refinery technologies production of excellent quality base fuels careful utilistaion of high quality biofuels 10
Kettős hajtású termékfejlesztés Technológiai és piaci hatások MÉRNÖKI AKTIVITÁS TECHNOLÓGIAI R&D Kommunikáció Kereszt-funkciónális csapatépítés PIACI AKTIVITÁS PIACI KUTATÁSOK TERMÉK KONCEPCIÓ MEGALKOTÁSA TERMÉKFEJLESZTÉS Termékek tesztelése és bevezetése 11
Autóipari trendek 12
Vehicles per 1000 people in selected markets Source: IEA
Hogyan fog kinézni egy gépjármű 2020-ban? 14
2020? 15
A jelen és jövő technológiái 16
Efficiency improvement of customers ffr 17
GDI Engine
Gasoline additives - Effect of performance package II http://vimeo.com/52536195 19
Comparison of technology deployment rates in the EU
Opportunities and constraints for electrical cars Major driving force is the 3,5-times lower fuelling price (taxation difference) Major drawbacks include: price, long recharging period, distance between two re-fuelling is still short approx. 200km state-of-the art, grid bottlenecks 21
Elektromos gépjárművek típusai 22
Hatótáv költségek különböző meghajtásokra Hatótáv (km) 1200 1000 800 600 400 200 0 HEV PHEV EV a ICE Battery Range Battery Cost Prius Volt LEAF Tesla 40 30 20 10 0 Akkumulátor Költség Ezer EURO ICE = Internal Combustion Engine, HEV = Hybrid Electric Vehicle, PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle Feltételezések: 2.4 mérföld hatótáv / kwh; $1,000 / kwh akkumulátor költség A költség és költség csökkenés adatok a NAS PHEV tanulmányból származnak (2009) 23
Elektromos gépjárművek térhódítása 24
CO 2 emissions from new cars 1995-2010 Source: Towards low carbon transport in Europe, Communicating transport research and innovation, 2012
IEA 2008 Cost Curve on CO2 abatement cost Marginal cost (USD/t CO 2 ) Source: IEA 1000 800 600 400 200 0-200 End-use efficiency Power sector Transport: electricity and hydrogen vehicles Industry fuel switching and CCS Transport: 2 nd gen Biofuels (maybe) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2050 CO 2 emissions reduction (Gt CO 2 /yr) 500 BLUE Map 200 100 50 Technology Pessimism Technology Optimism
Szabályozási környezet 27
EU üzemanyagokra vonatkozó előírásai Auto Oil 1 Emissions Directive 98/69 Fuels Directive 98/70 Auto Oil 2 Environmental Parameters 01/01/2000 Revision proposal for Directive 98/70 Directive 2003/17 Review process Biofuels Directive 2003/30/EC Sulfur for gasoline and diesel fuel, arom. for gasoline 01/01/2005 100% market 10 ppm sulfur 01/01/2009 Environmental parameters, 10ppm S 01/01/2005 NEW Fuels Directive (FQD) 2009/30 Renewable Energy Directive (RED) 20/20/20 2009/28/EC PAH for diesel: 8% MMT decrease for gasoline 01/01/2011 1993 1996 1997 1998 2000 2001 2003 2004 2005 2009 2010 2011 EN 228:1993 (gasoline) EN 590:1993 (diesel) EN 228:1998 EN 590:1998 EN 228:1999 EN 590:1999 EN 228:2004 EN 590:2004 EN 228:2008 EN 590:2010 EN 14274 (FQMS) EN 14275 (sampling) EN 14214 (FAME) 28
Az "Auto Oil 1" program hatása az emisszióra 120 % 100 80 60 CO 2 emission continues to be a problem! 40 20 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 CO Benzene NOx Diesel particle VOC CO2 SO2 29
2007 Statistical overview EU Transport The transport CO2 emissions have increase in the past now representing about 19,5 % of all GHG emissions GHG emissions by sector GHG emissions from Transport Source: DG MOVE 30
A kőolajipar szabályozási környezete CAFE Levegőtisztaság és szennyező anyag szabályozások PRTR NEC Hulladék szabályozások hulladék direktíva LCP D IPPC BREF/BAT ETS RED Megújuló energiák Irányelv Üzemanyag minőségi szabályozások FQD Üzemanyag minőség Irányelv Hulladék Keret Direktíva Felszíni Vizek Direktíva Talaj Direktíva Környezetvédelmi Kötelezettség Direktíva IMO Tengeri hajózás REACH 31
EU Climate and Energy Package 20-20-20 A reduction in EU greenhouse gas emissions of at least 20% below 1990 levels 20% of EU energy consumption to come from renewable resources A 20% reduction in primary energy use compared with projected levels, to be achieved by improving energy efficiency Each EU member state (MS) has a national renewable target for 2020 Each MS sets its renewable roadmap to reach 2020 target 32
CO 2 kibocsátás, közlekedési szektor Kúttól a Kerékig (Well to Wheels) 1-4% 8-10% 1% 85% Kitermelés Finomítás Logisztika Felhasználás Forrás: JEC, Well to Wheels Study Kőolajfinomítás Múlt Kőolajfinomítás Jövő CO2 kibocsátás 150% 125% 100% 75% Alapeset 2000 CO 2 kibocsátási trendek egy nagy konverziójú (DC/FCC) finomítóban Termékminőség Igények Energia hat. növelés Jelenlegi helyzet A finomító CO 2 kibocsátásának növekedése Source: MOL Group CO2 kiboscátás (Mtpa) 225 200 175 150 125 100 Alapeset 2005 Új üzemanyagok, termékek akár 50% kal növelhetik a finomító GHG kibocsátását 2020 ra Termékmin. 2005 2020 Igény 2005 2020 Vállalt hatékonyság növ. 2005 2020 Lehetséges TM változás Kis kéntartalmú nem közúti üzemanyagok Kis kéntartalmú üzemanyagok a tengeri Minőségi előírások kielégítése miatt a finomítók komplexitását közlekedésben növelni kellett az elmúlt 10 évben. Kis többgyűrűs szénhidrogén tartalom Megnövekedett kőolaj felhasználás és maradék feldolgozás Nagy konverzió / maradék feldolgozás Energiahatékonyság növelése csökkentette a kibocsátást. Source: CONCAWE 33
Lehetséges megoldás? Alternatív (bio) üzemanyagok? 34
35
Az alternatív üzemanyagok típusai 36
Gáz halmazállapotú üzemanyagok 37
Mi az elgázosítás? Gasification is commercially proven process that converts hydrocarbons, such as heavy oil, petroleum coke, and coal into hydrogen and carbon monoxide (synthesis gas). Synthesis gas (SynGas) can be used as a fuel to generate electricity or steam or used as a basic chemical building block for a large number of uses in the petrochemical and refining industries. Gasification adds value to low- or negative-value feedstocks by converting them to marketable fuels and products. 38
Szintézisgáz felhasználása Refinery technology profiles gasification and supporting technologies 39
Bioüzemanyagok 40
Miért van szükség bioüzemanyagokra? Vidékfejlesztés Ellátásbiztonság CO2 csökkentés 41
Motiváció a bioüzemanyagok alkalmazására Megújulók irányelv (RED) Kibocsátáskereskedelmi rendszer felülvizsgálatáról szóló irányelv (ETS) EU Klíma Csomag ETS hatályán kívüli ágazatok kibocsátásmérséklésével kapcsolatos terhek megosztása Új Emisszió Kereskedelmi Rendszer (ETS) 2013 tól 10 e% megújuló részarány a közlekedésben 2020 ra 6% Üvegház hatású gáz (GHG) kibocsátás megtakarítási cél az üzemanyagokra 2020 ra Üzemanyag minőségi irányelv (FQD) CO 2 leválasztás és tárolási irányelv (CCS) Személygépkocsik CO 2 kibocsátása ÜHG kibocsátás megtakarítási küszöb és fenntarthatósági kritériumok a bioüzemanyagokra 6% GHG kibocsátás megtakarítási cél az üzemanyagokra Dízel üzemanyag Jellemző életciklus GHG kibocsátás: 84 g CO 2 eq/ MJ fuel 2 8 Kitermelés Termékelőállítás Logisztika Üzemanyagok 2020 ban 1 73 Felhasználás 25 50 75 6% ~ 5 gco 2 eq/mj üzemanyag g CO2eq/MJ GHG kibocsátási küszöb a bio üzemanyagokra Fosszilis üzemanyagok Repceolaj alapú biodízel Szójaolaj alapú biodízel Napraforgóolaj alapú biodízel 35% 50% 25 50 75 g CO 2 eq/mj 2011 től 2017 után 42
EU Climate Package PC regulation EU Climate Package regulates emissions of 130 g CO2/km for new passenger cars (95 g CO2/km as of 2020) achieved through the engine improvements: CO2 emissions for each new passenger car determined according to the formula based on vehicle s mass Only a certain share (65% in 2012, 75% in 2013 and 80% in 2014) of each manufacturer s newly registered cars is taken into account for the calculation of overall GHG emissions this share will increase to 100% in 2015 Cars emitting less than 50 g CO2/km counted as 3.5 cars in 2012 (2.5 cars in 2014, 1.5 cars in 2015 and one car in 2016) Special emission targets for E85 fuelled cars under certain conditions Car producers may form a pool for the purposes of CO2 reduction target 4 3
Első generációs bioüzemanyagok Világ bioetanol kapacitás, 2010: 95.7 milliárd liter Világ biodízel kapacitás, 2010: 57.2 milliárd liter Forrás: Global Biofuels Center 44
Production of bioethanol Feedstock: sugar cane sugar beet potato corn wheat fruits vegetable waste Production from: sugar starch cellulose 45
Bioetanol tulajdonságai, mint motorhajtóanyag Előny: Oxigéntartalmú keverőkomponens Nagy oktánszám Nagyobb sűrűség Kevesebb NO x emisszió Megújítható energiaforrás, keményítőtartalmú alapanyagból (esetleg cellulóz) Hátrány: Vízérzékenység Tömítés károsítása Kenőképesség romlás Fokozott korrozivitás Erős oldószer szűrő eltömődés veszély Kis fűtőérték Élelmiszer alapanyag 46
Flexible fuel vehicle (FFV) features 47
Mi is az a biodízel? 48
Biodízel Alapanyagai: növényi olajok (EU-ban jellemzően: repce, napraforgó, de lehet pálma, szója, stb.) Használt sütőolaj Metanol kell az előállításhoz 49
Másodgenerációs bioüzemanyag-fejlesztések 2000 1800 1600 Biobutanol Cellulóz alapú ethanol FT szénhidrogének Metanol DME HVO Kapacitás, millió liter 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Pilot/Demo Kereskedelmi Pilot/Demo Kereskedelmi Pilot/Demo Kereskedelmi Észak-Amerika Ázsia és Óceánia Európa Source: Global Biofuels Center 50
Hidrogénezett növényolajok (HVO) Alkalmazástechnikai előnyök Nagy energiatartalom Kőolajalapú dízelekkel azonos energiatartalom Magas cetánszám Jó hidegfolyási tulajdonságok Jó hidegindíthatóság Kevesebb szűrőeltömődési probléma Jó víztűrőképesség Tiszta motoralkatrészek Nagyobb teljesítmény és nyomaték Kisebb üzemanyag fogyasztás, kevesebb káros anyag kibocsátás, CO 2 kibocsátás Hosszabb motorolaj-élettartam Olajhígulás nincs Utóátalakító katalizátor élettartamának javulása Kiváló tárolási stabilitás 51
Example of AXENS on future fuels
Jövőkép? Gondolkodjuk és számoljunk!
Köszönöm a figyelmet! ahollo@mol.hu 54