Pilot laitos. Pilot laitos biokaasun puhdistukseen, paineistukseen ja tankkaukseen pienimuotoista liikennepolttoainetuotantoa varten

Transkriptio

1 Misoft Oy biokaasun puhdistukseen, paineistukseen ja tankkaukseen pienimuotoista liikennepolttoainetuotantoa varten (15) FORSSA

2 Johdanto 1 Tankkausasema Yleiset kaasunpuhdistustekniikat Vesiabsorptio (vesipesu) Kemikaaliabsorptio (kemikaalipesu) Paineenvaihteluadsorptio (Pressure Swing Adsorption, PSA) Kalvosuodatus (membraanit) Painevesipesu (Metener Oy:n patentoima) Kryotekniikka (biokaasun nesteyttäminen) Membraanitekniikan valinta Kaasun puhdistustekniikoiden kustannuskatsaus Prosessin kuvaus Kuivatus Paineistus, pullotus ja tankkaus Turvallisuus Turva- ja hälytyskomponentit sekä ATEX suunnittelu Tankkausasemalle sovellettava lainsäädäntö Tankkausaseman toiminnan ja rakentamisen vaatimat luvat Tankkausaseman Ohjausjärjestelmä Ohjausjärjestelmän turvatoiminnot Ohjausjärjestelmän vaatimukset Sähkösuunnittelu Laitteiston koekäyttö ja tulokset Lähteet: (15) FORSSA

3 Johdanto Forssan Seudun Kehittämiskeskus Oy valitsi kilpailutuksen kautta MiSoft Oy:n toteuttamaan suunnittelutyön biokaasun puhdistuksen, paineistuksen ja tankkauksen pilot-laitoksen rakentamiseksi ja testaamiseksi. Kyseessä on pilotlaitos, joka sijoittuu Envi Grow Park ekoteollisuuspuistoon Forssaan. Tässä raportissa kuvattu työ tuli suorittaa ja raportoida mennessä. Työ toteutettiin Forssan Seudun Kehittämiskeskuksen johtaman EU-hankkeen Envi Grow Park ekoteollisuuspuisto biotalouden ja ympäristöteknologian tiennäyttäjäksi puitteissa. Hanketta rahoittavat Hämeen ELY-keskus ja Forssan seudun kunnat. Tehtävänä on arvioida biokaasun puhdistukseen soveltuvat tekniset ratkaisut, joilla voidaan kustannustehokkaasti toteuttaa pienimuotoiseen puhdistukseen (tankkauskapasiteetti n henkilöautolle). Hankkeen aluksi tehtiin kirjallisen aineistoon perustuva vertailu eri tekniikoiden toimintaedellytyksistä sekä investointi- ja käyttökustannuksista. Hankkeen toisessa vaiheessa suunniteltiin mahdollisen pilottilaitteiston kokoonpano sekä arvioitiin sen investointi ja käyttökustannukset eri kokoluokissa. Kolmannessa vaiheessa on tarkoitus testata pienimuotoisessa pilotlaitoksessa biokaasun puhdistusta ja valitun menetelmän toimintaa pilot mittakaavassa. Kun testauksen kautta on löydetty toimiva pilotointimalli, tullaan sen avulla suorittamaan 2-4 viikon toimintakoe, minkä puitteissa mitataan laitteiston puhdistuskykyä ja testataan suodattimen toimintavarmuutta (15) FORSSA

4 1 Tankkausasema Tankkausasema sijoittuu Envor Group Oy:n tontille. Asemalle on johdettu kaasuputki, jossa kulkee puhdistettu biometaani. Tankkausasemalla metaani varastoidaan korkeassa paineessa. Tankkausaseman tehtävänä on toimia pilottihankkeena. Hankkeen tarkoituksena on arvioida biokaasun puhdistukseen soveltuvat tekniset ratkaisut, joilla on mahdollista toteuttaa kustannustehokkaasti pienimuotoinen tankkausasema. Puhdistetun liikennebiokaasun tankkauskapasiteetti riittää noin 5-10 henkilöautolle. Envor Group Oy aikoo hyödyntää pilotista saatuja tietoja ja kokemuksia mahdolliseen kaupalliseen tuotteeseen. 2 Yleiset kaasunpuhdistustekniikat Biokaasu kostuu lähinnä metaanista (50 75 %) ja hiilidioksidista (35 50 %). Biokaasun seassa voi olla pieniä määriä epäpuhtauksia, kuten typpeä, siloksaaneja, halogenoituja hiilivetyjä. Hiilidioksidi ja muut epäpuhtaudet pyritään poistamaan kaasun puhdistuksessa. Kaasun puhdistuksen tavoitteena on kasvattaa energiatiheyttä ja saattaa biokaasun laatu tasaiseksi liikennekäyttöä varten. (Mykkänen 2010.) TAULUKKO 1. Bio-, kaatopaikka- ja maakaasun koostumukset (Pettersson & Wellinger 2009, 5) Kemiallinen yhdiste Biokaasu Kaatopaikkakaasu Maakaasu (Tanska) Maakaasu (Hollanti) Metaani (til. %) Muut hiilivedyt (til. %) Hiilivedyt (til. %) Hiilidioksidi (til. %) Typpi (til. %) Happi (til. %) Rikkivety (ppm) Ammoniakki (ppm) Alin lämpöarvo(kwh/m 3 ) (15) FORSSA

5 2.1Vesiabsorptio (vesipesu) Hiilidioksidi ja rikkivety liukenevat veteen paremmin kuin metaani. Vesiabsorptiossa on korkeat absorptiokolonnit, joissa hiilidioksidi ja rikkivety liukenevat biokaasusta prosessin veteen. Kaasu paineistetaan ensin, jonka jälkeen se johdetaan kolonniin alhaalta ja paineistettu vesi ylhäältä (vastavirtapesu). Kolonneissa käytetään usein täytekappaleita, jotka tehostavat kaasu- ja nestefaasien kontaktia. Vesi regeneroidaan painetta alentamalla, mikäli sama vesi kiertää prosessissa. Prosessin jälkeen kaasu kuivataan. Vesiabsorptio on yleisin käytössä oleva puhdistusmenetelmä. (Mykkänen 2010.) 2.2 Kemikaaliabsorptio (kemikaalipesu) Toimii samalla tavalla kuin vesipesu, mutta nesteenä käytetään orgaaniasia liuottimia (mm. polyetyleeniglykolia, alkoholiamiineja). Pesukemikaalit regeneroidaan lämmittämällä tai painetta alentamalla. Pesukemikaaleilla saavutetaan pienempi prosessinesteen ja prosessin energian kulutus kuin vesipesussa. Kemiallisessa pesussa poistuvat myös siloksaanit, typpi, halogenoidut hiilivedyt ja vesi. Rikki suositellaan poistettavaksi ennen kemikaalipesua. Se voidaan poistaa muun muassa biologisella rikinpoistolla, aktiivihiilellä tai rautaoksidilla. Esimerkki kaupallisesta tuotenimestä pesukemikaaleille on Selexol. (Mykkänen 2010.) 2.3 Paineenvaihteluadsorptio (Pressure Swing Adsorption, PSA) Prosessissa epäpuhtaudet kiinnittyvät paineessa adsorptiomateriaaliin, joka voi olla esimerkiksi aktiivihiili tai molekyyliseula. PSA-tekniikassa adsorptio tapahtuu korkeassa paineessa ja adsorptiomateriaali regeneroidaan painetta laskemalla. Tekniikalla on mahdollista poistaa hiilidioksidi, vesi partikkelit, rikkivety, siloksaanit ja halogenoidut yhdisteet. Rikkivety voi kyllästää adsorptiomateriaalin, joten se yleensä poistetaan ennen prosessia. (Rasi 2009.) 2.4 Kalvosuodatus (membraanit) Tekniikalla erotetaan hiilidioksidi ja rikkivety metaanista molekyylikalvon avulla. Suodatus perustuu molekyylien erilaisiin kokoihin. Epäpuhtaudet kaasusta siirtyvät kalvon läpi joko kaasufaasiin tai nestefaasiin. Lämpötilaa ja painetta nostamalla pystytään tehostamaan prosessia. Molekyylikalvot ovat hintavia. Prosessissa syntyy metaanihäviötä 5-15 prosenttia. (Mykkänen 2010.) 2.5 Painevesipesu (Metener Oy:n patentoima) Metenerin teknologiassa kaasu paineistetaan ja puhdistetaan samassa prosessissa. Kaasu puhdistetaan paineistetulla vedellä painevesikolonneissa. Vesi regeneroidaan painetta laskemalla. Puhdistusyksikkö voidaan sijoittaa konttiin. Teknologia on kilpailukykyinen pienemmän mittakaavan laitoksissa. (Mykkänen 2010.) (15) FORSSA

6 2.5 Kryotekniikka (biokaasun nesteyttäminen) Biokaasu jäähdytetään -160 celsius-asteeseen. Tällöin kaasu muuttuu nestemäiseksi. Tekniikan avulla epäpuhtaudet poistuvat vaiheittain, koska ne nesteytyvät alhaisemmissa lämpötiloissa kuin metaani. Hiilidioksidi, typpi ja siloksaanit saadaan pois prosessin aikana. Vesi ja rikkivety poistetaan prosessia ennen, koska ne jäätyisivät sen aikana. Tekniikan etuina ovat hyvä puhdistustulos ja nesteytetty metaani. Tekniikka sopii hyvin kaatopaikkakaasuille, koska niissä on paljon epäpuhtauksia. Investointina kryotekniikka on kallis ja vaatii paljon energiaa, mutta tekniikan hinta saattaa laskea tulevaisuudessa. (Mykkänen 2010.) 2.6 Membraanitekniikan valinta Membraabitekniikan valintaan on vaikuttanut sen soveltuvuus pienenmittakaavan puhdistusprosessiksi. Tulevaisuuden visiona on saada puhdistustekniikka hyödynnettyä muun muassa maatilan mittakaavan kokoisissa laitoksissa. Prosessin ansiosta metaanihäviöt on saatu minimoitua. Kalvotekniikoiden yleinen kehitys on edistynyt siten, että niistä on tullut teknistaloudellisempia. Membraanitekniikassa ei tarvita kemikaaleja tai muita reagoivia aineita. Tämän seurauksena prosessia on helppo hallita ja se mukautuu myös helposti automaatioon. Membraanit tarjoavat suurta potentiaalista kustannustehokkuutta verrattaessa niitä yleisemmin käytettyyn teknologiaan kuten vesiabsorptioon. (Bruck an der Leitha 2013.) 3 Kaasun puhdistustekniikoiden kustannuskatsaus Persson (2003) on todennut ruotsalaisten biokaasun puhdistuslaitosten investointikustannuksiksi pienimmille laitoksille noin /Nm 3 /h, puhdistuskapasiteetin ollessa välillä Nm 3 biokaasua/h. Tällöin kokonaisinvestoinnit olivat noin Laitosten investointikustannukset eivät sisältäneet kaasun paineistusta liikennekäyttöä varten, varastointia eikä jakelua. Laitosen puhdistusmenetelminä on käytetty PSA-prosessia, vesiabsorptiota, fysikaalista absorptiota ja kemiallista absorptiota. (Ahonen 2010, 28.) Urban ym. (2008) ovat todenneet 250 Nm 3 /h puhdistavan biokaasulaitoksen investointikustannuksiksi noin Tällöin investointikustannukset /Nm 3 /h biokaasua olivat noin Kustannukset näyttävät olevan samaa tasoa Perssonin (2003) tietojen kanssa. (Ahonen 2010, 29.) Persson & Wellinger (2006) ovat todenneet, että käyttökustannuksiin vaikuttavat monet asiat, kuten laitoksen ikä ja sen käyttöaika. Käyttökustannuksiin vaikuttaa suuresti sähkön kulutus, työvoima ja puhdistusmenetelmä. (Ahonen 2010, 30.) (15) FORSSA

7 Urban ym. (2008) ovat todenneet, että 250 Nm 3 biokaasua tunnissa puhdistavan laitoksen vuotuiset käyttökustannukset olivat yli Tämän kokoluokan laitoksen käyttökustannukset normaalikuutiota biokaasua kohden ovat päälle 400. Persson (2003) on arvioinut, että alle 100 Nm 3 /biokaasua/h käsittelevän laitoksen kokonaiskustannukset sisältäen pääoma- että käyttökustannukset ovat noin 3-4 snt/kwh/biometaania. Puhdistuskustannuksiin vaikuttavat investoinnit, lainojen korot ja takaisinmaksuaika. Kokonaiskustannukset riippuvat myös kaasun menekistä. (Ahonen 2010, ) Kyseessä on ollut selvästi suurempia investointihankkeita kuin tässä pilottiprojektissa. Joten lukuja ei voi suoraan verrata, koska laitosten koot ovat erilaisia ja käyttötarkoitus pilotissa on suunniteltu paljon pienemmille yksiköille. Kirjallisuuslähteiden tiedot ovat myös jo vuosia vanhoja, joten voi olettaa, että tekniikka on mennyt eteenpäin ja hintatiedot ovat myös vanhentuneet. Taulukkoon 2 on tiivistetysti kerätty kirjallisuudesta löytyneitä hintatietoja pienistä tankkausasemayksiköistä. TAULUKKO 2. Hintatietoja pienen kokoluokan tankkausasemista Lähde Tankkausaseman tyyppi Pieni julkinen tankkausasema Gasum Tankkausasema henkilöautoille Julkinen kaasuntankkausasema Prosescontroll Hinta Investoinnin sisältö Muuta Maa/Maanosa Investointi (tekniikka, rakenteet, projekti) Tankkausasema, lisäksi Rakennustekniikka Kompressori, jakelupiste, 2 letkua, laitteistoasennus Hinnassa päästän lähelle , kapasiteetti 35 Nm 3 /h Kaasunkuljetuskontti Suomi Eurooppa Ruotsi 4. Julkinen kaasuntankkausasema Kompressori, kaasuvarasto, jakelulaite, asennus ja tarkastukset Varasto on kuljetuskontissa Ruotsi 5. Yksityinen/julkinen asema Metener Kaasun puhdistusjärjestelmä Kapasiteetti, l/a Suomi (15) FORSSA

8 6. Yksityinen/Mahdollisuus Minimi hinta n. myydä muille Metener Paineistettu peräkärryjärjestelmä henkilöautoon henkilöauton tarpeeseen, kok.kustannus 0,41 /kg, selvitys Suomi 6. Yksityinen/Mahdollisuus myydä muille Metener Tankkausasema ja kaksi siirtokonttia 100 henkilöautoa, selvitys Suomi 7. Yksityinen/Julkinen asema Metener Puhdistus ja varastointi samassa kontissa, lähellä tuotantopaikkaa 10 henkilöautoa + 1 linja-auto, selvitys (demonstraatio) Suomi 8. Siirtokontti Processcontroll ja Tilavuudet Nm 3 ja Nm 3 Ruotsi 8. Biokaasun jalostusyksikkö bio- Biokaasun puhdistusyksikkö Metener metaaniksi Kapasiteetti 75 Nm 3 Suomi 9. Puhdistus ja paineistus Metener Biokaasun jalostusyksikkö biometaaniksi Kapasiteetti 50 Nm 3 Suomi Lähde 1 Torrin (2009) mukaan (Ahonen 2010, 46.) Lähde 2 Ferrén ym. (2009) mukaan (Ahonen 2010, 38.) Lähde 3 (Ferré & Fuchs 2009, 21.) Lähde 4 Ferrén ym. (2009) mukaan (Ahonen 2010, 39.) Lähde 5 (Kallio & Luostarinen 2011.) Lähde 6 (Kalmari, Luostarinen & Rautiainen 2010.) Lähde 7 Lampisen (2004) mukaan (Uusi-Penttilä 2004, 43.) Lähde 8 (Peura, Pakkanen, Järvinen & Kitinoja 2009, 18.) Lähde 8 (Peura, Pakkanen, Järvinen & Kitinoja 2009, 17.) Lähde 9 Luostarisen (2010) mukaan (Koistinen 2010, 34.) (15) FORSSA

9 4 Prosessin kuvaus 4.1 Kuivatus Prosessin tarkoituksena on puhdistaa biokaasua biometaaniksi liikennekäyttöön soveltuvaksi. Puhdistetun kaasun metaanipitoisuudessa päästään yli 95 prosenttiin. Prosessin päätoimintavaiheet ovat kaasun puhdistus, kuivaus, paineistaminen, hajustus ja tankkaus. Kaasu varastoidaan painesäiliöihin varastopaineeseen kaasuntankkausta varten. Prosessi koostuu seuraavista laitteista: kaasunpuhdistusyksikkö, kompressoreista, kuivaimesta, hajustimesta, kaasusäiliöistä ja tankkausyksiköstä. Kuivaus tapahtuu lämpötilan avulla. Kaasu kulkee kierukassa, jonka ympärillä on lämmityskaapeli. Lämpötilalle on asetettu raja-arvot, joiden välissä sen on pysyttävä. Vesi saadaan pois kaasusta kun se tiivistyy. Tiivistetty vesi johdetaan vesitysastiaan, jonka avulla se saadaan hallitusti järjestelmästä pois. Kaasun vesipitoisuus saa olla maksimissaan 32 mg/nm 3. Tällöin kaasun kastepiste on -9 celsiusta 200 bar paineessa mitattuna. (Suunnitteluohje maa- ja biokaasun tankkausasemille n.d.) 4.2 Paineistus, pullotus ja tankkaus 4.3 Turvallisuus Asemalle johdettu puhdistettu biometaani paineistetaan hydrauliikkakompressoreiden avulla. Paineistuksen ansiosta metaania voidaan varastoida enemmän tankkausasemalla. Myös tankkausnopeus kasvaa paineistuksen ansiosta. Kaasu varastoidaan korkeapainesäiliöihin kompressorien avulla. Kaasupullot on aseteltu niin sanotuksi pullopantiksi. Pullot muodostavat aseman liikennebiokaasuvaraston. Kaasupullojen sallittu maksimi paine on 275 bar. Envor Group Oy:n pilottikaasuntankkauspisteellä tankkaaminen voi tapahtua joko hitaalla tai nopealla tankkausmenetelmällä. Tankkausmenetelmän voi valita tarpeen mukaan. Tankkaaminen tapahtuu siihen tarkoitetulla kaasuntankkausletkun avulla. Tankatun kaasun kulutusta tullaan mittaamaan automaatiojärjestelmän kautta, jolloin pystytään ilmoittamaan tankatun kaasun määrä ja hinta. Tankkausaseman turvallisuuden tehtävänä on suojata asemaa ja sen läheisyydessä asioivia henkilöitä teknisen vian tai ulkoisen toiminnan aiheuttaman kaasuvuodon riskeiltä. Tankkausaseman turvallisuus takaa myös sen, ettei ajoneuvojen kaasusäiliöitä täytetä liian täyteen. Tankkauspistettä varten on laadittu räjähdyssuojaasiakirja, jossa arvioidaan riskit ja niiden perusteella arvioidaan tapauskohtaiset suojaustoimenpiteet (15) FORSSA

10 Turvallisuuden suunnittelussa on otettu huomioon törmäysriskit ja niihin on varauduttu. Kaasuvuodon sattuessa asemalla on sellainen turvajärjestelmä, joka pysäyttää toiminnan ja saattaa sen turvalliseen tilaan. Tankkausasema on eristetty pääsulkuventtiilillä kaasun tuloputkesta häiriötilanteen sattuessa. Suurinta sallittua painetta ei saa ylittää asemalla, joten siellä on varauduttu asianmukaisella säätö- ja turvajärjestelmällä. Asemalle tullaan sijoittamaan riittävästi hätä-seis-painikkeita. Tankkausaseman suojarakennus on palamatonta materiaalia. Rakenne on myös sellaista, ettei kaasu keräänny rakennusten sisälle tai rakenteisiin. Suojarakennus on varustettu jatkuvatoimisella vuotokaasun ilmaisemisella, josta on ympärivuorokautinen hälytysjärjestelmä päivystävään valvontapaikkaan. Aseman toiminnasta ei saa aiheutua hiilivetypäästöjä, joten siellä toteutetaan suljettua kiertoa. Tankkausasema varustetaan varoitusmerkinnöillä ja alkusammutuskalustolla. Asemalle tulee esille kirjalliset toimintaohjeet hätätilanteita varten. Ennen tankkausaseman käyttöönottoa sille tehdään rakenne-, rakennus-, sähkövarmennus-, mittalaitteiston käyttöönotto- ja pelastusviranomaisen käyttöönottotarkastukset. Lopuksi tankkausasemalle suoritetaan käyttövalmiuden toteaminen. Käytön aikana tankkausasemalle tehdään tarvittavat määräaikaistarkastukset ja lisäksi vastuuhenkilö suorittaa kirjallisen huolto-ohjelman mukaisia tarkastuksia. (Suunnitteluohje maa- ja biokaasun tankkausasemille n.d.) 4.4 Turva- ja hälytyskomponentit sekä ATEX suunnittelu Asemalle on asennettu turvalukitus, joka pysäyttää sen normaalista poikkeavista tilanteista. Näitä tilanteita ovat muun muassa alhainen kaasun tulopaine, sallittua korkeampi kaasun tulopaine, kaasun korkea kastepiste, liian korkea lähtöpaine, viimeisen vaiheen korkea lämpötila, hydrauliikkakompressorin alhainen öljyn paine tai pinta, öljyn korkea lämpötila, putkirikko tai muu kaasuvuoto ja hätä-seis-painike painettuna. Hälytyksen antavia komponentteja ovat kaasun pitoisuutta ilmaisevat mittarit ja anturit. Hälytyksen ilmetessä asemalla syttyvät hälytysvalot ja -summeri. Kaasun virtaus asemalle normaalista poikkeavista tilanteista estetään turvaventtiilien avulla. Lämpötilakompensoinnin tehtävänä on varmistaa, ettei ajoneuvoja tankata liian kovalla paineella. Tankkausasema on varustettu valvontajärjestelmällä häiriötilanteita varten. Valvontajärjestelmä lähettää ilmoituksen päivystävälle henkilölle. Tankkausasemalla on oltava vähintään yksi 24A 144BC luokan pakkasenkestävä 6 kg käsisammutin (Suunnitteluohje maa- ja biokaasun tankkausasemille n.d.) (15) FORSSA

11 ATEX-suunnitelma on tehty sitä varten, koska biokaasu voi vuotojen seurauksena ilmaan joutuessa aiheuttaa räjähdyskelpoisia kaasun ja ilman seoksia. ATEXsuunnittelu ja -tarkastukset suoritetaan turvallisuusviranomaisten yhteistyöllä. ATEX:n tarkoituksena on suojata ihmisiä räjähdysvaarallisissa tiloissa. Häiriötilanteita varten asemalle on rajattu turvaetäisyydet. Räjähdysvaarallisissa tiloissa tulee olla niihin tarkoitetut hyväksytyt laitteet. ATEX-suunnittelussa on otettu huomioon sähköasennukset ja kaikki laitteet, jotka sijaitsevat tiloissa tai niiden läheisyydessä. ATEX-suunnittelulla on tarkoitus ennaltaehkäistä ja minimoida räjähdysvaaraa tankkausasemalla. 5 Tankkausasemalle sovellettava lainsäädäntö Biokaasun ja biometaanin varastointiin, tekniseen käyttöön, siirtoon, jakeluun, käyttöön ja ajoneuvojen tankkaukseen tarkoitettuun laitteistoon sovelletaan valtioneuvoston asetusta maakaasun käsittelyn turvallisuudesta (551/2009). Rakennuslupien myöntämisestä ja kaavoituksesta säätää maankäyttö- ja rakennuslaki (132/1999). Pelastusviranomaisten tehtävistä ja toiminnanharjoittajan velvollisuuksista onnettomuuksien ehkäisemiseksi säätää Pelastuslaki (468/2003). Paineenalaisten laitteiden teknisistä vaatimuksista säätää painelaitelaki (869/1999). Tekniset vaatimukset räjähdysvaarallisessa ympäristössä toimiville laitteille säädetään asetuksissa 917/1996 ja 576/2003 sekä kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksessä 918/1996. (Suunnitteluohje maa- ja biokaasun tankkausasemille n.d.; Valtioneuvoston asetus maakaasun käsittelyn turvallisuudesta 2009.) 6 Tankkausaseman toiminnan ja rakentamisen vaatimat luvat Tankkausasema ja siirtoputken rakentaminen asemalle edellyttää eri viranomaisten lupia. Tarvittavat luvat on selvitettävä aseman suunnittelun yhteydessä. Lupakäytäntö on jossain määrin kuntakohtainen. Sijoituspaikkaa hakiessa on selvitettävä alueen kaavoitustilanne kunnan rakennusvalvontaviranomaisten kanssa. Seuraavat luvat vaaditaan aina. Kunnan rakennusvalvontaviranomaisen on myönnettävä rakennus- ja toimenpidelupa. Turvatekniikan keskuksen (TUKES) on myönnettävä rakennuslupa maakaasuasetusten mukaisesti. Kaasuputkistolle on myönnettävä myös sijoituslupa. Sijoittamisoikeudesta sovitaan ensisijaisesti maanomistajien kanssa. Taajan asutuilla alueilla putken tulisi sijoittua sille varatulle alueelle. Jos maakaasuputki alittaa maantien, vaati se Tiehallinnon luvan. Putken alittaessa rautatien, vaati se Ratahallintokeskuksen luvan. Mikäli tankkausasema liite (15) FORSSA

12 tään maantiehen, tarvitaan lupa Tiehallinnolta. (Suunnitteluohje maa- ja biokaasun tankkausasemille n.d.) 7 Tankkausaseman Ohjausjärjestelmä Tankkausaseman ohjausjärjestelmästä vastaa paikallinen ohjelmistoyritys (MiSoft Oy). Paikalliset yritykset (Macel Oy ja Salpatekniikka Oy) ovat suunnitelleet ja asentaneet automaation ja sähkötekniikan yhteistyössä Envor Group Oy:n kanssa. Ohjausjärjestelmää ohjataan Windows-pohjaisella teollisuus PC:llä, johon on integroitu kosketusnäyttö. Näytön suunnittelussa on otettu huomioon järjestelmän asennus- ja toimintaympäristö. Valintakriteereinä on ollut muun muassa pakkasen ja kosteuden aiheuttamat erikoisvaatimukset. Myös keskeytymätön sähkönsyöttö (UPS) on otettu huomioon ohjausjärjestelmän suunnittelussa ja sen komponenttien valinnassa. Järjestelmän toiminnot on toteutettu PC:n sisällä ajettavalla Soft PLC toimintaperiaatteella toimivalla ohjelmalla. Ohjausjärjestelmän I/O-pisteet on suoritettu hajautetulla I/O-järjestelmällä, jossa PLC ja I/O-pisteet voivat sijaita eri paikoissa. Järjestelmä pitää sisällään ohjelmien etähuoltomahdollisuudet mahdollisia vikatilanteita varten. Ohjausjärjestelmän neljä päätehtävää ovat: 1. Huolehtia turvallisesta tankkauksesta. 2. Keskeyttää tankkaus mahdollisessa vikatilanteessa ja generoida siitä hälytysjärjestelmän ylläpitäjälle. 3. Ohjata tankkausjärjestelmää selkeästi käyttäjästä riippumattomalla tavalla. 4. Huolehtia, että kaasua tankataan haluttu määrä ja siitä lasketaan kustannus joka vastaa tankatun kaasun määrää. 7.1 Ohjausjärjestelmän turvatoiminnot Ohjausjärjestelmään on luotu erilaisia turvatoimintoja, jotka lauetessaan keskeyttävät tankkauksen. Turvatoimintoja ovat esimerkiksi liian suureksi noussut kaasun paine järjestelmässä, mittalaitteen vioittuminen/toimintalaitteen toimimattomuus tai mahdollinen hälytys liian korkeasta kaasun pitoisuudesta tankkauskontissa. Vikatilanteista voidaan antaa paikallishälytys ääni- tai indikointisignaalilla. Hälytyksen jälleenannossa voidaan hyödyntää GSM, tai perinteistä modeemitekniikkaa. Järjestelmä on suunniteltu niin, että se on turvallinen myös sähköttömänä. 7.2 Ohjausjärjestelmän vaatimukset Käyttäjälle indikoivan näkymän on oltava selkeä ja toimiva erilaisissa olosuhteissa, kuten kesähelteessä ja talven pakkasissa. Järjestelmä on mukautuvainen mahdolli (15) FORSSA

13 7.3 Sähkösuunnittelu siin muutoksiin tai lisäyksiin. Näitä ovat esimerkiksi erilaisten mittalaitteiden tai toimintalaitteiden lisäykset, optiot erilaisille raportointimahdollisuuksille (esim. kuittitulostus tai arkistoitava dokumentti) tai optiot mahdollisille lukulaitteille (esim. RFID, maksukortti yms.). Sähkösuunnittelun lähtökohtana ovat tankkausaseman toiminnat huomioiden koko ajan ATEX-tilojen sähköasennuksia koskevat määräykset. Kaikilla ATEX-tiloihin asennettavilla sähkökomponenteilla pitää olla joko hyväksynnän osoittava luokituslaitoksen myöntämä sertifikaatti tai valmistajan antama vaatimustenmukaisuustodistus, josta käy ilmi muun muassa mahdolliset olosuhde-, lämpötila- tai virranrajoitusvaatimukset. Suoraan ohjattavia sähkölaitteita tankkausasemalla ei ole kuin sähköteknisen tilan valaistus ja lämmitys. Muiden laitteiden ohjauksista huolehtii aseman automaatio (15) FORSSA

14 8 Laitteiston koekäyttö ja tulokset Toiminnallisen 2-4 viikon kokeen aikana tullaan suorittamaan tarvittavat mittaukset biometaanin toimivuudesta liikennekäyttöön. Puhdistettu biometaani vastaa ominaisuuksiltaan liikennekäyttöön tarkoitettua maakaasua. Suomessa ei toistaiseksi ole annettu laatuvaatimuksia jalostetulle biokaasulle (Latvala 2009, 47). Taulukossa 3 on esitetty tiettyjen maiden jalostetun biokaasun laatuvaatimuksia. TAULUKKO 3. Liikennebiokaasun laatuvaatimukset tietyissä maissa (IEA Bioenergy n.d.) Komponentti Yksikkö Ranska Sveitsi Ruotsi Wobbe-indeksi alempi MJ/Nm Wobbe-indeksi ylempi MJ/Nm Vesipitoisuus mg/nm 3 < 100 < 5 < 32 Metaanipitoisuus til. % > 96 > 97 Hiilidioksidipitoisuus til. % < 3 Happipitoisuus til. % < 3.5 < 0.5 < 1 Hiilidioksidi, happi ja typpi < 3 < 3 < 3 yhteensä til. % Typpi til. % < 0.5 Rikki mg/nm 3 < 7 < 5 < 23 Halogenoidut hiilivedyt mg/nm Tankkausaseman koekäytöllä on tarkoitus todentaa tarvittavat puutteet/korjaukset ja varmistua laitteiston toimivuudesta sekä biometaanin laadukkuudesta. Koekäytöstä ja testeistä saaduilla tuloksilla pyritään jatkuvasti kehittämään pilottia. Tulevilla kaasun puhdistustuloksilla voidaan varmistua siitä, että se on tarpeeksi laadukasta autojen liikennekäyttöä varten. Pilotin aikana puhdistettu biokaasua on mitattu membraanitekniikalla. Puhdistustuloksissa metaanipitoisuudeksi on saatu yli 97 prosenttia. Rikkivetyä poistetaan prosessista membraanitekniikan avulla ja kosteutta kuivauksella sekä kompressorien avulla (15) FORSSA

15 Lähteet: Ahonen, A Aluellinen liikennebiokaasun tuotanto, siirto ja jakelu - esimerkkitapauksena Keski-Suomen maakunta. Viitattu Bruck an der Leitha Membrane Up-Grading of Biogas to Biomethane for Grid Injection. Viitattu Ferré, A & Fuchs, G Draft Demonstration Report on Fuel Stations Including Deployment Strategies and Regulatory Requirements. Viitattu IEA Bioenergy. N.d. Biogas Upgrading and Utilization. Task 24: Energy from Biological Conversion of Organic Waste. Viitattu Kallio, M & Luostarinen, J Kalmari - Biokaasumaatila Laukaassa. Viitattu Kalmari, E. Luostarinen, J & Rautiainen, M Selvitys liikennekaasun (CBG/CNG) kuljetusmahdollisuuksista. Viitattu Koistinen, J Biokaasun siirron mallintaminen Vaalassa. Opinnäytetyö. Viitattu Latvala, M Paras käytettävissä oleva tekniikka (BAT). Biokaasun tuotanto suomalaisessa toimintaympäristössä. Suomen ympäristökeskus. Julkaisuja 24/2009. Mykkänen, E Biokaasun puhdistusteknologiat. PowerPoint -esitys Viitattu Pettersson, A & Wellinger, A Biogas Upgrading Technologies Developments and Innovations. IEA Bioenergy. Viitattu Peura, P. Pakkanen, M. Järvinen, T & Kitinoja, A Biomode liiketoimintasuunnitelma. Biokaasun liikennekäyttö Vaasan seudulla. Pdf-tiedosto. Viitattu Rasi, S Selvitys liikennebiokaasun jakelusta ja liiketoiminnasta Keski-Suomessa. PowerPoint -esitys Viitattu Suunnitteluohje maa- ja biokaasun tankkausasemille. n.d. Uusi-Penttilä, P Biokaasun liikennekäyttö Jyvässeudulla - Esiselvitys, Osa A. pdf-tiedosto. Viitattu Valtioneuvoston asetus maakaasun käsittelyn turvallisuudesta 551/ (15) FORSSA