Majasaarenkankaan biokaasulaitoksen suunnittelu

Transkriptio

1 LIITE 4 Majasaarenkankaan biokaasulaitoksen suunnittelu Yhteenvetoraportti Ekokymppi, Kajaani

2 Raportin sisältö Lähtökohta Määritetyt biomassat alueella Tuotantopaikan tiedot Määritetty laitoskokonaisuus Tarjouspyynnöt ja saadut tarjoukset Saatujen tarjousten yhteenveto Investointi- ja kannattavuuslaskelmat Mädätysäännöksen hyödyntäminen

3 Lähtökohta Kajaanin Veden ja Sotkamon kunnan jätevedenpuhdistamolietteen jatkokäsittelyluvat päättyvät vuonna Kainuussa on selvitetty biokaasulaitosten sijaintivaihtoehtoja toteutetussa EJKhankkeessa. Majasaarenkankaan alue on potentiaalisin biokaasulaitoksen sijaintipaikka: Peuraniemessä, Parkinniemessä ja Seppälässä haasteeksi muodostuu asutuksen läheisyys biokaasulaitoksen mahdollisten hajuhaittojen vuoksi. Alueella toimintaa, jotka tarvitsevat energiaa (sähkö ja lämpö) Biokaasulaitoksen myötä voidaan hyödyntää myös tuotettua kaatopaikkakaasua. Rakennettavan biokaasulaitoksen tulee olla yksinkertainen ja toimiva: Markkinoilla olemassa olevaa tekniikkaa, josta riittävästi käyttökokemuksia ja toimivia referenssejä. Laitoksen tulee soveltua mahdollisimman hyvin kainuulaiselle jätteelle. Biokaasulaitoksen lopputuotteille tulee olla sijoituspaikat: Lopputuotteen sijoituspaikat tulee selvittää heti alusta alkaen.

4 Lähtökohta On laadittu selvitys biokaasulaitosinvestoinnin toteutuksesta kesän ja syksyn aikana Työryhmässä ovat Ekokympiltä olleet toimitusjohtaja Jukka Oikarinen, ympäristöpäällikkö Eero Piirainen ja käyttöpäällikkö Esa Kumpulainen. Työn toteutuksesta on vastannut Envitecpolis Oy yhdessä Bio10 Oy:n kanssa. Toteutuksessa ovat olleet mukana Envitecpolis Oy:stä toimitusjohtaja Mika Arffman, johtava asiantuntija Toni Taavitsainen ja BIO10 Oy:stä toimitusjohtaja Mika Juvonen. Selvitystyön aikana on pidetty suunnittelukokouksia 4 kpl (27.5, 18.6., ja ) Selvitystyö on koostunut seuraavista osakokonaisuuksista: Syötteiden määrittäminen Biokaasulaitoksen tuotantoprosessin ja teknologian määrittäminen. Tarjouspyyntöjen laadinta ja analysointi. Investointitason määrittäminen. Kannattavuuslaskelmien laatiminen Biokaasulaitoksen tuottaminen maanparannusaineiden hyötykäyttökartoitus.

5 Kainuun alueen yhdyskuntalietteet Määrä, m³ t (laskennallinen, 1,1 t/m³ ) ka % Hyrynsalmi Kajaani Kuhmo Paltamo Puolanka Sotkamo Suomussalmi Vaala YHTEENSÄ Lähde: ELY keskus, Vahti tietokanta

6 Biokaasulaitoksen syötteiksi määritetyt jakeet Yhdyskuntaliete: t/v Erilliskerätty biojäte: t/v Kaupan biojäte: t/v Rasvakaivolietteitä: t/v Kasvipohjaiset jakeet elintarviketeollisuudesta: 500 t/v Kalanperkeet ja muu eläinjäte: 500 t/v YHTEENSÄ t/v Maatalouslietteet rajattiin käsiteltävien jakeiden ulkopuolelle. Peltobiomassa rajattiin myös käsiteltävien jakeiden ulkopuolelle. Raaka-aineasiakkaat (LINKKI) Raaka-aineiden kehittyminen (LINKKI)

7 Kohteen lähtötiedot Alueen kaatopaikan kaasu voidaan hyödyntää yhdessä tuotetun biokaasun kanssa. Ekokympin oma sähköenergiankulutus on tulevaisuudessa arviolta noin 200 MWh. Samalla tontilla toimii Kajaanin Romu, jonka energiankulutukset ovat seuraavat (suluissa arvio tulevaisuuden kulutuksesta): Sähkö: 3,0 GWh (6 GWh) Lämpö: 0,4 GWh (2 GWh) Liikennepolttoaine: 1 GWh (2 GWh) Koska kohteessa energiankulutuskuorma vaihtelee hyvinkin runsaasti vuorokauden sisällä (viikonloppuisin käyttöä ei ole), tulee tämä huomioida biokaasun tuotantoprosessin säädeltävyydessä (sähköntuotantotehoa tulee voida säädellä ja kaasua tulee voida varastoida). Kohteessa on vettä riittävästi, mikäli sitä tarvitaan tuotantoprosessiin.

8 Määritetyn tuotantoprosessin reunaehdot Biokaasuprosessi on 2-linjainen, joka käsittelee erillisissä linjastoissa; Jakeita, jotka mahdollistavat mädätysjäännöksen hyödyntämisen luomu tuotannossa. Jakeita, jotka soveltuvat tavanomaiseen tuotantoon (sisältää yhdyskuntalietteen). Biokaasulaitoksella tulee olla käsittelykapasiteettia ottaa jatkossa vastaan syötteitä t/vuodessa. Laajennusmahdollisuus tulee huomioida heti lähtötilanteessa. Biokaasulaitoksen tuottaman kaasun lisäksi laitoskokonaisuus käsittää menetelmät ja laitteistot, joilla voidaan hyödyntää myös alueella tuotettu kaatopaikkakaasu.

9 Määritetty tuotantoprosessi Laitteisto koostuu kahdesta reaktorista, jotka pohjaavat märkämädätykseen. Näistä on jo pitkän ajan käyttökokemuksia. Tuotettu biokaasu käytetään sähkön- ja lämmöntuotannossa sekä biometaanin tuotannossa. Biometaanin paineistetaan pullopattereihin, jotka toimivat kaasun puskurivarastona tilanteissa, jolloin kohteessa ei ole energiantarvetta (viikonloput ja yöt). Kaasu voidaan hyödyntää pullopattereista kohteessa suuremman kulutustehon aikana tai pullopattereita (kontissa) voidaan siirtää kuorma-autokuljetuksina ulkopuolisiin käyttökohteisiin. Lähtötilanteessa tuotantolaitoksen ulkopuoliset potentiaaliset käyttökohteet ovat öljylämmityskohteet, jotka voivat korvata öljyn biometaanilla. Tuotettu paineistettu biometaani voidaan hyödyntää myös ajoneuvojen polttoaineena, jolloin jakelu tapahtuu perustettavan biometaanin tankkauspisteen kautta.

10

11 Määritetty energiapotentiaali Ensimmäisessä vaiheessa tuotetun kaasun energiasisältö: Kaatopaikkakaasu: MWh (sähkön ja lämmöntuotantoon suoraan penkasta) Biokaasu: MWh (sähkön ja lämmöntuotantoon, suora käyttö tai välivarastointi pullopatteriin) Arviot vuotuisista myytävistä lämpö- ja sähköenergiamääristä (laitoksen omakäyttö huomioitu): Lämpö: MWh/v Sähkö: MWh/v Lämmityskaasu: 700 MWh/v Ajoneuvokaasu: MWh/v

12 Laitoksen investointitaso Biokaasulaitoksen investointitaso määritettiin lähtötilanteessa määritettyihin reunaehtoihin parhaiten soveltuvalle teknologiselle ratkaisulle. Energiantuotantolaitteiston investointitaso määritettiin järkevimmälle kokonaisuudelle, jossa huomioidaan tuotannon säädeltävyys.

13 Laitosinvestoinnin erittely Investointi yhteensä 10,9 Meur Vastaanottorakennus laitteineen + projektin johto 2,2 Meur Siltanosturi, vastaanottosäiliöt ja siilot laitteineen Biokaasulaitos kahdella reaktorilla (a m 3 ) 3,3 Meur Esikäsittely, bufferi ja lannoitevesisäiliöt, jne. Lannoitteen käsittely ja varastointi 0,6 Meur Varastosäiliöt (4 kpl, a m 3 ) Energiatuotanto 1,8 Meur Chp (2 x 526 kwe + 1 x 250 kwe), kattila 1 MWt Biometaanin jalostus, varastointi ja siirto 3,0 Meur Jalostus (400 Nm 3 /h) ja paineistus (240 Nm 3 /h) Siirtokontit 7 kpl (1 kpl Nm 3 ja 6kpl Nm 3 ) Tarkempi investoinnin erittely (LINKKI)

14 Investoinnin mahdollinen toteutusaikataulu 2015: Valmisteluvaihe - Hankkeen esittely päättäjille ja sidosryhmille - Investoinnin valmistelu - Investointipäätös - Lupaprosessien käynnistäminen 2016: Rakentaminen - Lupien saanti - Rakentaminen - Prosessien ylösajo 2017: Tuotannon aloittaminen laitoksen käyttöönotto

15 Maanparannusaineet Biokaasulaitos pystyy tuottamaan kahden linja myötä maanparannusaineita sekä luomuviljelyyn sekä tavanomaiseen viljelyyn. Luomulannoitteita syntyy vuodessa noin t, joka tarvitsee noin ha levityspinta-alaa. Luomulannoite voi olla joko nestemäistä tai kiinteää. Syötteinä pääosin erilliskerätty biojäte ja kaupan biojäte. Tavanomaisen linjan myötä syntyy mädätysjäännöstä (pumpattavaa) noin t, joka tarvitsee noin ha levityspinta-alaa. Mädätysjäännöksen pääasiallinen syöte yhdyskuntaliete. Tavanomainen maanparannusaine on ominaisuudeltaan lietemäistä. Tavanomaista maanparannusainetta voidaan hyödyntää mm. viljakasveilla ja nurmen perustamisessa suojaviljan kanssa.

16 Maanparannusaineet - reunaehdot Kartoituksessa on ollut tavoitteena selvittää alueen maatilojen alustavaa mielenkiintoa biokaasulaitoksen tuottamia maanparannusaineita kohtaan sekä selvittää tilojen arvioima potentiaalinen levityspinta-ala laitoksen tuottamille mädätysjäännöksille. Alueella luomutuotantoa on paljon, noin 25 %, joka on osaltaan vaikuttanut osaltaan päätettyyn käsittelyprosessiin (2-linjainen malli). Tavoitteena on, että maanparannusaineet voidaan levittää noin 50 km säteelle biokaasulaitoksesta. Kotieläintiloilla peltopinta-alaksi arvioitiin ne lohkot, joissa olisi mahdollista käyttää mädätysjäännöstä huomioiden lannan käyttö tilalla. Tavanomaisen linjan tuottaman mädätysjäännöksen (sis. Yhdyskuntalietteen) levityspinta-alaksi huomioitiin tilojen arvio viljapinta-alasta sekä nurmialasta uusimisen yhteydessä, jossa hyödynnettäisiin tavanomaisen linjaston tuottamaa mädätysjäännöstä Luomujakeiden käyttöön tilat arvioivat sen pinta-alan, jonne olisi mahdollista levittää biokaasulaitoksen tuottamia maanparannusaineita luomutuotannossa. Tavanomaisessa tuotantosuunnassa levityspinta-alaksi huomioitiin myös nurmilevitys (esim. sijoitus)

17 Maanparannusaineiden vastaanottajien kartoittamisen Kiinnostuneita maatiloja on kartoitettu yhteistyössä alueen kuntien ja MTK:n edustajien kanssa. Toimeksiannossa soitettu 30 tilalle, joista 7 on ilmoittanut, että ei ole kiinnostunut/ei ole mahdollisuutta ottaa vastaan biokaasulaitoksen tuotteita. Keskeisimmät syyt ovat olleet seuraavat; 1) tilalla jo riittävästi lantaa peltolevitykseen 2) tilalla juurestuotantoa. Kiinnostuneista luomutilallisia 8 tilaa ja loput olivat tavanomaisessa tuotannossa. Luomulannoitteita kohtaan oli vahvaa mielenkiintoa, mikäli ovat saatavissa kohtuuhintaisesti. Otannasta peltopinta-alaksi tilat arvioivat alustavasti yhteensä noin 630 ha Tavanomaista viljelyä harjoittavat tilat suhtautuivat tavanomaisen linjaston tuottamaan mädätysjäännökseen (sis. yhdyskuntalietteen) myös yleisesti ottaen positiivisesti. Otannasta peltopinta-alaksi tilat arvioivat alustavasti yhteensä noin 570 ha.

18 Maanparannusaineet - reunaehdot Valtaosa kyselystä tehtiin Sotkamon ja Kajaanin kuntien alueelle. Lisäksi muutamia kyselyitä tehtiin Vaalan ja Ristijärven kuntien alueella oleville tiloille. Kajaanissa peltopinta-alaa hyvin marginaalisesti pohjavesialueella (Kajaanin ympäristönsuojelutoimisto), joka mahdollisesti rajoittaisi kierrätyslannoitteiden käyttöä. Otannasta keskimääräiseksi kuljetusmatkaksi muodostui 33 km.