Предисловие

Этот отчет был подготовлен в качестве отчета о работе, организованной агентством правительства Соединенных Штатов. Ни правительство Соединенных Штатов, ни какое-либо его ведомство, ни их сотрудники не делают никаких гарантий, явных или подразумеваемых или не берут на себя какую-либо юридическую ответственность или ответственность за точность, полноту или полезность любой информации, устройства, продукта или процесса, раскрытых , или представляет, что его использование не будет нарушать права частной собственности. Ссылка на любой конкретный коммерческий продукт, процесс или услугу по торговым наименованиям, товарным знакам, изготовителям или иным образом не обязательно означает или подразумевает его одобрение, рекомендацию или одобрение со стороны правительства Соединенных Штатов или какого-либо учреждения.

1. Введение

1.1 Предыстория и мотивация

Отделение Министерства энергетики США (DOE) по программе биомассы (OBP) содействует производству этанола и других жидких топлив из лигноцеллюлозного сырья путем спонсирования программ фундаментальных и прикладных исследований, направленных на продвижение состояния технологии преобразования биомассы. Эти программы включают в себя лабораторные кампании по разработке лучших ферментов гидролиза целлюлозы и ферментирующих микроорганизмов, детальные инженерные исследования потенциальных процессов и построение экспериментальных демонстрационных и производственных объектов. Это исследование проводится национальными лабораториями, университетами и частной промышленностью совместно с инженерными и строительными компаниями.

В рамках своего участия в программе Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) изучает полный процесс проектирования и экономики производства целлюлозного этанола с целью разработки абсолютной цены заводов для этанола на основе предположений о технологических процессах и установках, соответствующих применимым передовой опыт в области проектирования, строительства и эксплуатации. Эта цена заводов-заводов упоминается как минимальная цена продажи этанола или MESP. MESP могут использоваться политиками и Министерством энергетики для оценки конкурентоспособности затрат и возможностей проникновения на рынок целлюлозного этанола по сравнению с топливом, полученным из нефти, и этанолом на основе крахмала или сахара.

Техноэкономический анализ NREL также помогает направлять наши исследования конверсии биомассы, изучая чувствительность MESP для обработки альтернатив и достижений в области исследований. Предлагаемые исследования и ожидаемые результаты могут быть переведены в новый MESP, который можно сравнить с эталонным случаем, зафиксированным в этом отчете. Такое сравнение помогает количественно оценить экономические последствия основных исследовательских целей в NREL и других местах и ​​отслеживать прогресс в достижении целевых показателей конкурентоспособности. Это также позволяет DOE принимать более обоснованные решения в отношении предложений по исследованиям, претендующих на сокращение MESP.

Этот отчет основывается на предыдущих выпусках с 1999 года и 2002, написанных инженерами NREL с Delta-T, Merrick Engineering, Reaction Engineering, Inc. и Harris Group. В настоящем докладе NREL снова заключила контракт с Harris Group на предоставление технической поддержки для оценки и анализа стоимости оборудования и сырья, используемых в процессе проектирования. Это обновление отражает новейший предполагаемый процесс биохимического этанола NREL и включает в себя последние исследования в области конверсии (предварительная обработка, кондиционирование, ферментативный гидролиз и ферментация), оптимизация восстановления продукта и наше последнее понимание задней части этанола (разделение, сточные воды, и утилиты). NREL сотрудничала с Harris Group для определения реалистичных конфигураций и затрат для критического оборудования, в частности, системы реактора предварительной обработки. В этом обновлении был включен секция фермента целлюлазы на месте, чтобы обеспечить лучшую прозрачность ферментативной экономики, чем зафиксированный в последнем отчете по дизайну фиксированный вклад затрат.

Эффективность преобразования биомассы, используемая в конструкции (например, целлюлоза до глюкозы или ксилозы в этанол), основана на плане исследований, которые NREL и DOE обязались продемонстрировать к концу 2012 года в кампании интегрированных пилотных масштабов. Эти целевые показатели 2012 года подробно обсуждаются в этом отчете. Экономика этого концептуального процесса использует наилучшее доступное оборудование и стоимость сырья и структуру затрат и финансирования проекта «n-й завод». Прогнозируемый MESP-2012 n-го завода, рассчитанный в этом отчете, составляет $ 2,15 / галлон в 2007 году.

Модификации концептуального процесса, представленные здесь, будут отражаться ежегодно через отчеты NREL о состоянии технологии (SOT). Это гарантирует, что дизайн процесса и его калькулятор затрат включают в себя самые последние данные из НРЭЛ и других исследований, финансируемых Министерством энергетики, и что расходы на оборудование остаются актуальными.

Мы подчеркиваем, что этот отчет по дизайну служит для описания единого, осуществимого процесса преобразования целлюлозного этанола и прозрачного документирования предположений и деталей, которые вошли в его конструкцию. Этот отчет не предназначен для предоставления исчерпывающего обзора альтернатив процесса или анализа чувствительности к стоимости. Они будут рассмотрены в отдельных документах, которые распространяются и ссылаются на настоящий отчет. Более того, модели процесса и экономические инструменты, разработанные для этого отчета, доступны для общественности, и авторы и члены задачи NREL по анализу биохимической платформы будут оказывать поддержку исследователям, которые хотят использовать их для своих собственных исследований.