Kiinteiden puupolttoaineiden saatavuus ja käyttö Suomessa vuonna 2020

Transkriptio

1 Kiinteiden puupolttoaineiden saatavuus ja käyttö Suomessa vuonna 2020 Työ ja elinkeinoministeriön julkaisuja Energia ja ilmasto 66/2010

2

3 kalle kärhä juha elo perttu lahtinen tapio räsänen sirkka keskinen pekka saijonmaa heikki Heiskanen markus strandström heikki pajuoja Kiinteiden puupolttoaineiden saatavuus ja käyttö Suomessa vuonna 2020 Työ ja elinkeinoministeriön julkaisuja Energia ja ilmasto 66/2010

4

5 Työ ja elinkeinoministeriön julkaisuja Energia ja ilmasto 66/2010 Arbets och näringsministeriets publikationer Energi och klimat 66/2010 MEE Publications Energy and the climate 66/2010 Tekijät Författare Authors Metsäteho Oy: Kalle Kärhä, Tapio Räsänen, Sirkka Keskinen, Markus Strandström, Heikki Pajuoja Pöyry Energy Oy: Juha Elo, Perttu Lahtinen, Pekka Saijonmaa, Heikki Heiskanen Julkaisuaika Publiceringstid Date Marraskuu 2010 Toimeksiantaja(t) Uppdragsgivare Commissioned by Työ ja elinkeinoministeriö Arbets och näringsministeriet Ministry of Employment and the Economy Toimielimen asettamispäivä Organets tillsättningsdatum Date of appointment Julkaisun nimi Titel Title Kiinteiden puupolttoaineiden saatavuus ja käyttö Suomessa vuonna 2020 Tiivistelmä Referat Abstract Uusiutuvan energian velvoitepaketissa on laskettu, että vuonna 2020 puupolttoaineiden primäärikäyttö Suomessa on 100 TWh, josta metsähakkeen käyttötavoitteeksi on asetettu neljännes (25 TWh). Tehdyissä selvityksissä pyrittiin tuottamaan mahdollisimman realistinen kokonaiskuva kiinteiden puupolttoaineiden ja erityisesti metsähakkeen käytön lisäysmahdollisuuksista Suomessa vuoteen Lisäksi selvityksessä arvioitiin, kuinka paljon kalustoa ja työvoimaa laajamittakaavainen metsähakkeen tuotanto vaatisi, jos metsähakkeen käyttöä lisättäisiin voimakkaasti. Selvityksen tulosten perusteella puupolttoaineiden tarjonta ja kysyntä mahdollistavat Uusiutuvan energian velvoitepaketissa määritetyn kasvutavoitteen saavuttamisen, sillä tehdyn selvityksen Perusskenaariossa metsähakkeen käyttömahdollisuudeksi arvioitiin jopa 27 TWh vuonna Tämän mahdollisuuden toteuttaminen edellyttää kuitenkin erittäin voimakasta panostusta koko metsähakkeen tuotantoketjuun. Lisäksi kotimaisten ainespuun hakkuumäärien ja metsäteollisuuden tuotannon on oltava vuotta 2009 edeltävällä tasolla. Selvityksessä havaittiin myös, että kasvihuonekaasujen päästöoikeuden hinnalla on voimakas vaikutus puupolttoaineiden kilpailukykyyn ja käyttöön. Nykyisellä päästöoikeuden hintatasolla (noin 15 /t CO 2 ) puupolttoainevolyymien kasvattaminen on äärimmäisen vaikeaa. Puupolttoaineiden käytön voimakas lisääminen edellyttäisi yli 25 /t CO 2 päästöoikeuden hintatasoa. Päästökaupan vaikutus puupolttoaineiden käytön lisäämisessä kohdistuu erityisesti kalleimpiin puupolttoainejakeisiin, eli pienpuuhun ja kantoihin. Metsähakkeen tuotannon resurssitarpeet muodostavat selvityksen mukaan merkittävän pullonkaulan metsähakkeen käyttötavoitteiden saavuttamiselle vuonna Jos metsähakkeen tuotanto ja käyttö olisivat TWh Suomessa vuonna 2020, kalustoa eli työkoneita ja autoja tarvittaisiin yksikköä. Tämä tarkoittaisi miljoonan euron investointeja tuotantokalustoon. Vastaavasti työvoimatarve olisi koneen ja autonkuljettajaa ja henkilötyövuotta sisältäen välilliset työllisyysvaikutukset. Ottaen huomioon metsähakkeen tuotantoketjun tarvitsemat suuret resurssit ja metsähakkeen vallitseva heikohko kilpailukyky voidaan arvioida, että metsähakkeen todennäköinen käyttö matalalla päästöoikeuden hinnalla ja vuoden 2010 ohjauskeinoilla kehittynee maksimissaan 20 TWh:n tasolle Suomessa vuonna Uusiutuvan energian velvoitepaketin toteutus edellyttää välittömiä toimenpiteitä metsähakkeen tuotannon toimintaympäristön parantamiseksi. Työ ja elinkeinoministeriön yhdyshenkilö: Energiaosasto/Aimo Aalto, puh Asiasanat Nyckelord Key words energiapuu, kustannukset, markkinahakkuut, metsähake, metsäteollisuus, potentiaalit, puupolttoaineet, päästökauppa, resurssit, työllisyys ISSN ISBN Kokonaissivumäärä Sidoantal Pages 68 Kieli Språk Language Suomi, finska, finnish Hinta Pris Price 15 Julkaisija Utgivare Published by Työ ja elinkeinoministeriö Arbets och näringsministeriet Ministry of Employment and the Economy Kustantaja Förläggare Sold by Edita Publishing Oy / Ab / Ltd

6

7 Esipuhe Metsäteho Oy ja Pöyry Energy Oy toteuttivat syyskuussa 2008 marraskuussa 2009 Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet ja sen kustannukset Suomessa vuoteen 2020 selvityksen, jonka rahoittivat työ ja elinkeinoministeriö ja Metsäteho Oy. Tehdyn selvityksen pohjalta Pöyry Management Consulting Oy ja Metsäteho Oy tarkastelivat työ ja elinkeinoministeriön lisätoimeksiannosta puupolttoaineiden lisäysmahdollisuuksia muuttuneessa toimintaympäristössä joulukuussa 2009 huhtikuussa Tämä julkaisu on Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet ja sen kustannukset Suomessa vuoteen 2020 selvitystyön pääraportti. Selvityksestä on julkaistu myös mm. Metsätehon katsaukset 40 ja 41 sekä Metsätehon tuloskalvosarjat 9/2009 ja 10/2009, jotka kaikki löytyvät Metsäteho Oy:n internetsivuilta ( (liite 1). Tässä julkaisussa on kuvattu aiempia raportteja laajemmin tehdyt laskelmat ja tulokset. Tähän raporttiin on nostettu myös Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet muuttuneessa toimintaympäristössä lisäselvityksestä metsäteollisuuden matalan puunkäytön skenaariotarkastelu. Laajemmin edellä mainitusta lisätoimeksiannosta Pöyry Management Consulting Oy raportoi Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet muuttuneessa toimintaympäristössä julkaisussaan (2010). Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet ja sen kustannukset Suomessa vuoteen 2020 selvitystyön vastuullinen johtaja oli toimitusjohtaja Heikki Pajuoja Metsäteho Oy:stä ja projektipäällikkö oli erikoistutkija Kalle Kärhä Metsäteho Oy:stä. Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet muuttuneessa toimintaympäristössä lisäselvityksen projektipäällikkö oli DI Perttu Lahtinen Pöyry Energy Oy:stä. Edellä mainittujen lisäksi selvitysten projektiryhmän muodostivat DI Juha Elo, tekn. yo Pekka Saijonmaa ja MMM Heikki Heiskanen Pöyry Energy Oy:stä sekä erikoistutkija Tapio Räsänen, systeemisuunnittelija Sirkka Keskinen ja tutkija Markus Strandström Metsäteho Oy:stä. Pienpuuaineiston peruslaskennan teki vanhempi tutkija Antti Ihalainen Metsäntutkimuslaitoksesta. Raportin tiivistelmän ruotsiksi käänsi viestintäasiantuntija Gerd MattssonTurku Metsätalouden kehittämiskeskus Tapiosta. Englanninkielisen tiivistelmän kieliasun tarkasti erikoistutkija John Derome Metsäntutkimuslaitoksesta. Työ ja elinkeinoministeriön edustajina hankkeessa toimivat ylitarkastajat Aimo Aalto ja Pekka Tervo, teollisuusneuvos Petteri Kuuva ja strateginen johtaja Juha Ojala sekä maa ja metsätalousministeriön edustajina metsäneuvos Marja HilskaAaltonen ja ylitarkastaja Kaisa Pirkola. Selvityksen laskelmista, tuloksista ja johtopäätöksistä vastaavat raportin tekijät. Aimo Aalto ylitarkastaja Työ ja elinkeinoministeriö, Energiaosasto

8

9 Sisältö Esipuhe Johdanto Aineisto ja menetelmät Skenaariot Metsäteollisuuden tuotannon rakenne Kotimaiset ainespuuhakkuut Energiantuotanto Tarjontaaineiston muodostaminen Hankintapotentiaalit Tuotantokustannukset Kysyntäaineiston rakentaminen Pöyry Energy Oy:n tietokannat Tekninen käyttöpotentiaali Energialaitosten puustamaksukyky Optimointimallin toimintaperiaate Tehdyt oletukset mallinnuksissa Resurssitarvelaskelmat Tulokset Puupolttoaineiden saatavuus ja käyttöarvio Teoreettinen hankintapotentiaali Teknisekologinen hankintapotentiaali Teknistaloudellinen hankintapotentiaali Resurssitarvearvio Tarkastelu Aineiston ja menetelmien tarkastelu Tulosten tarkastelu Johtopäätökset Lähdeluettelo Liite 1 Hankkeessa tuotetut julkaisut... 65

10

11 1 Johdanto EU:n (esim. Euroopan parlamentin 2008a, 2008b) ilmasto ja energiapoliittisten linjausten pohjalta valtioneuvosto laati Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategian ja toi sen selontekona eduskuntaan marraskuussa 2008 (Pitkän aikavälin 2008). Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategiassa esitetään kaksi kehityspolkua, uraa vuoteen 2020: Perusura ja Tavoiteuraskenaariot. Perusuraskenaariossa primäärienergian kokonaiskulutuksen on oletettu olevan 479 terawattituntia (TWh) ja energian loppukulutuksen 347 TWh vuonna 2020 (Pitkän aikavälin 2008). Energian loppukulutuksena tarkoitetaan energian loppukulutusta, mikä sisältää loppukuluttajien kuluttamat energiatuotteet ja lisäksi voimalaitosten oman energian käytön sekä sähkön ja kaukolämmön siirto ja jakeluhäviöt. Vastaavasti primäärienergian kulutuksella tarkoitetaan polttoaineiden, vesi ja tuulivoiman, ydinvoiman sekä sähkön nettotuonnin kokonaiskulutusta. Perusuraskenaariolla ei tulla kuitenkaan saavuttamaan EU:n velvoittamaa uusiutuvien energialähteiden käyttötavoitetta (38 %), koska uusiutuvan energian osuus jäisi skenaariossa 30,5 %:iin. Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategian Tavoiteuraskenaariolla asetettu uusiutuvan energian käyttötavoite saavutettaisiin energian loppukulutuksen ollessa skenaariossa 310 TWh ja uusiutuvan energian loppukulutuksen 118 TWh (primäärienergiana 128 TWh). Syksyllä 2009 työ ja elinkeinoministeriön energiaosasto päivitti Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategiaa (Energian kysyntä ). Päivityksessä uusiutuvan energian käytön arvioitiin olevan primäärienergiana yhteensä 111 TWh vuona Keväällä 2010 Pekkarinen (2010) esitteli Uusiutuvan energian velvoitepaketin, jossa uusiutuvan energian käyttötavoite on 134 TWh primäärienergiana (loppukulutuksena 124 TWh). Suomessa puupolttoaineiden rooli on merkittävä uusiutuvan energian käytössä. Kun vuonna 2008 uusiutuvan energian primäärikäyttö oli yhteensä 106 TWh, tästä 78 % (82 TWh) oli puuperäisiä polttoaineita (Energiaennakko ). Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategian Perusuraskenaariossa puupolttoaineiden primäärikäytön laskettiin olevan yhteensä 93 TWh ja Tavoiteuraskenaariossa 97 TWh vuonna 2020 (kuva 1). Työ ja elinkeinoministeriön Päivitetyssä energiaskenaariossa puun energiakäytön on ennustettu olevan yhteensä noin 80 TWh vuonna 2020 (kuva 1) (Energian kysyntä ). Uusiutuvan energian velvoitepaketissa puun energiakäyttö on 100 TWh primäärienergiana. 9

12 Kuva 1. Puun energiakäyttö Suomessa vuosina (Energiaennakko , Ylitalo 2009) sekä Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategian Perusura ja Tavoiteuraskenaarioissa ja Päivitetyssä energiaskenaariossa sekä Uusiutuvan energian velvoitepaketissa esitetyt vuoden 2020 tavoitetasot puun energiakäytölle (Pitkän aikavälin 2008, Energian kysyntä , Pekkarinen 2010) Perusura Tavoiteura Päivitetty skenaario Velvoitepaketti Puun energiakäyttö, TWh Biopolttoaineet + Pelletit Puun pienkäyttö Metsähake Metsäteollisuuden tähdepuu Metsäteollisuuden jäteliemet Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategiassa (Perus ja Tavoiteurat) metsäteollisuuden tuotannosta suoraan riippuvien puupolttoaineiden (eli jäteliemet ja teollisuuden tähdepuu) käytön arvioitiin olevan 60 TWh ja Uusiutuvan energian velvoitepaketissa 56 TWh vuonna 2020 (kuva 1). Päivitetyssä energiastrategiassa jäteliemien ja teollisuuden tähdepuun energiakäytön laskettiin olevan vain 42 TWh (Energian kysyntä ). Energiastrategiapäivityksessä taustalla oli Hetemäen ja Hännisen (2009) esittämä synkkä suomalaisen metsäteollisuuden tulevaisuuden kehityspolku: metsäteollisuuden puunkäyttö Suomessa yhteensä 51,4 milj. m 3 vuonna Uusiutuvan energian velvoitepakettiin on kirjattu kaikkiaan 25 TWh:n (13,5 milj. m 3 ) metsähakkeen käyttötavoite vuoteen 2020 mennessä (kuva 1). Metsähakkeella tarkoitetaan hakkuutähteistä, kannoista, pienpuusta ja järeästä, (lahovikaista) runkopuusta valmistettua polttohaketta (esim. Alakangas 2000, Ylitalo 2009). Perinteisen energiakäytön lisäksi metsähaketta on laskettu käytettävän 3 4 TWh biojalostamoiden raakaaineena vuonna Metsähakkeen korjuu ja tuotantopotentiaaleja on laskettu useassa selvityksessä 2000luvulla Suomessa (esim. Asikainen ym. 2001, Ranta 2002, Hakkila 2004, Laitila ym. 2004, 2008, Puupolttoaineiden kysyntä 2005, Leino ym. 2007, Ranta ym. 2007). Monessa tutkimuksessa on tarkasteltu teoreettisia ja teknisiä korjuupotentiaaleja. Suhteellisen harvassa metsähakepotentiaalitutkimuksessa on esitetty koko maata koskevia teknistaloudellisia korjuupotentiaaleja (Hakkila 2004, Puupolttoaineiden kysyntä 2005, Leino ym. 2007, Ranta ym. 2007). Teknistaloudellisten 10

13 metsähakkeen korjuupotentiaalien voidaan arvioida kuvastavan parhaiten käytännön metsähakkeen tuotantotoimintaa. Aiemmissa metsähakepotentiaalilaskelmissa on tehty suhteellisen tiukkoja rajauksia korjuukohteiden korjuuoloista (vrt. Asikainen ym. 2001, Ranta 2002, Hakkila 2004, Laitila ym. 2004, 2008, Puupolttoaineiden kysyntä 2005, Leino ym. 2007, Ranta ym. 2007): Esimerkiksi mänty ja lehtipuuvaltaiset päätehakkuut on rajattu kantojen nostooperaatioiden ulkopuolelle. Samoin ensiharvennusleimikot, joista kertyy ainespuuta yli 25 m 3 /ha, on rajattu pienpuun korjuutoiminnan ulkopuolelle. Voidaan kuitenkin ennustaa, että kun tavoitellaan korkeita metsähakkeen tuotantoja käyttömääriä, mielenkiinto herää myös mäntykantojen nostoon. Ensiharvennusten pienpuu ja ainespuukokoisten puiden oksat ja latvat muodostavat myös mielenkiintoisen metsähakepotentiaalin, mikä voidaan saada taloudellisen toiminnan piiriin aines ja energiapuun integroidulla korjuulla (esim. Kärhä & Mutikainen 2008, Kärhä ym. 2009a, Kärhä ym. 2010). Metsähakkeen tuotantopotentiaaleihin vaikuttaa suuressa määrin kotimaisen metsäteollisuuden raakapuun tarve. Metsäteollisuuden tuotantokapasiteettia on viime vuosina supistettu kaikissa tuoteryhmissä, mutta samaan aikaan Venäjän tuontipuun väheneminen mahdollisesti kasvattaa kotimaisten ainespuuhakkuiden määrää lähivuosina. Päätehakkuualojen hakkuutähteiden ja kantojen korjuumääriin vaikuttavat luonnollisesti päätehakkuumäärät. Useassa aiemmin tehdyissä metsähakepotentiaalilaskelmissa on tarkastelussa ollut toteutuneet hakkuut joiltakin tietyiltä vuosilta (vrt. Puupolttoaineiden kysyntä 2005, Leino ym. 2007, Ranta ym. 2007, Laitila ym. 2008). Tulevaisuuden päätehakkuut eivät puutavaralajirakenteeltaan välttämättä ole sellaisia, joita on korjattu vuosia sitten. On esimerkiksi laskettu, että kuusivaltaiset päätehakkuut vähenevät ja harvennushakkuiden määrä tulee kasvamaan (esim. Nuutinen & Hirvelä 2006). Energialaitosten puupolttoaineista maksukykyyn vaikuttaa merkittävästi se, miten päästöoikeuksien hinta kehittyy. Vuoden 2005 alusta käynnistynyt päästökauppa on ollut vahvassa turbulenssissa koko ajan; päästöoikeuden hinta on vaihdellut voimakkaasti ollen välillä 0 30 /t CO 2. Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategian laadinnassa oletettiin, että päästöoikeuden hinta on noin 25 /t CO 2 vuonna 2020 (Pitkän aikavälin 2008). Päästöoikeuden hinnan ollessa 25 /t CO 2 päästökauppa nostaa laskennallisesti esimerkiksi turvetta käyttävän energialaitoksen puustamaksukykyä 9,5 /MWh. Useimmissa metsähakepotentiaalilaskelmissa metsänomistajien energiapuun myyntihalukkuutta ei ole otettu mukaan saatavuustarkasteluihin. Ainoastaan Maidell ym. (2008) ovat yrittäneet ottaa tarjontahalukkuutta huomioon; heidän selvityksessään metsänomistajien energiapuun tarjontahalukkuus vaihteli lääneittäin välillä %. Kaikilla edellä mainituilla tekijöillä on vaikutusta puupolttoaineiden ja erityisesti metsähakkeen saatavuuteen ja käyttöön Suomessa vuonna Realistista tietoa puupolttoaineiden ja metsähakkeen todellisesta saatavuudesta ja 10 11

14 käyttömahdollisuuksista vuoteen 2020 tarvitaan; on tehtävä päivitetyt metsähakkeen tuotantopotentiaalilaskelmat, joissa otetaan huomioon realistisesti edellä esitellyt mahdollisuudet laajentaa metsähakkeen raakaainepohjaa hakkuutähteiden, kantojen ja pienpuun korjuussa ja toisaalta ne rajoitukset, joiden voidaan nähdä vaikuttavan tuotettavissa oleviin metsähakepotentiaaleihin. Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet ja sen kustannukset Suomessa vuoteen 2020 ja Puupolttoaineiden lisäysmahdollisuudet muuttuneessa toimintaympäristössä selvityksissä pyrittiin tuottamaan mahdollisimman realistinen kokonaiskuva puupolttoaineiden ja erityisesti metsähakkeen käytön lisäysmahdollisuuksista Suomessa vuoteen 2020 kattila ja toimituslähdekohtaisella tarkkuudella tarkasteltuna. Lisäksi laskettiin, kuinka paljon kalustoa ja työvoimaa laajamittakaavainen metsähakkeen tuotanto vaatisi, jos metsähakkeen käyttöä lisättäisiin voimakkaasti. 12

15 2 Aineisto ja menetelmät 2.1 Skenaariot Tehdyissä selvityksissä luotiin kolme erilaista skenaariota Perusskenaario, Minimiskenaario ja Maksimiskenaario vuodelle Skenaariot muodostettiin siten, että metsäteollisuuden tuotanto ja raakapuun käyttö ja toisaalta raakapuun tarjonta (kotimaiset markkinahakkuut ja puun tuonti) sekä energian tuotantorakenne olivat tuotantomäärineen yhteydessä toisiinsa (kuva 2). Perus ja Maksimiskenaariot perustuivat valtaosin Pitkän aikavälin ilmasto ja energiastrategiassa tehtyihin taustaoletuksiin. Minimiskenaarion taustalla olivat puolestaan vuonna 2009 Päivitetyn energiastrategian oletukset. Kuva 2. Selvityksissä luotujen skenaarioiden taustalla olleet päämuuttujat ja niiden väliset yhteydet. RAAKAPUUN TARJONTA METSÄTEOLLISUUDEN TUOTANTO ENERGIAN TUOTANTORAKENNE 13 12

16 2.1.1 Metsäteollisuuden tuotannon rakenne Selvityksen Perusskenaario pohjautui tilanteeseen, jossa metsäteollisuuden rakennemuutos näkyi raakapuun kysynnän vähenemisenä kotimaisessa metsäteollisuudessa. Perusskenaariossa havusahatavaran tuotanto pieneni 2,3 milj. m 3 vuodesta 2007 vuoteen 2020 ja puumassojen tuotanto supistui 2,4 milj. tonnia (taulukko 1). Perusskenaariossa raakapuun tuonnin oletettiin vähenevän merkittävästi Venäjän puutullien seurauksena, minkä vuoksi kotimaan markkinahakkuut säilyivät lähes 2000luvun keskimääräisellä tasolla (vrt. Sevola & Suihkonen 2008) (taulukko 1). Taulukko 1. Metsäteollisuuden tuotanto ja puun tarjonta laadituissa skenaarioissa vuonna 2020 sekä toteutuneet luvut vuodelta 2007 (Aarne 2008, Sevola & Suihkonen 2008, Suihkonen 2008) Perusskenaario Minimiskenaario Maksimiskenaario Puun kokonaistarjonta, milj. m 3 75,4 59,4 51,8 73,7 Kotimaan markkinahakkuut, milj. m 3 57,7 Puun tuonti, milj. m 3 17,7 Metsäteollisuuden tuotanto Havusahatavara, milj. m 3 Vaneri ja levyteollisuus, milj. m 3 Massan valmistus, milj. t 12,5 1,9 12,9 56,6 2,8 10,2 1,3 10,5 47,4 4,4 10,0 1,7 7,5 67,9 5,7 12,3 1,7 13,0 Puun kokonaiskysyntä, milj. m 3 75,4 59,4 51,8 73,7 Perusskenaariossa mustalipeän määrä energiantuotannossa putosi vuodesta 2007 vuoteen ,4 TWh ollen 38,1 TWh vuonna Myös metsäteollisuuden sivutuotteiden (eli kuori, sahanpuru ja teollinen hake) määrä väheni vuoden 2007 tilanteesta Perusskenaariossa. Sahateollisuudessa syntyvien sivutuotteiden määrä laski 1,9 TWh: Kuori: 4,5 TWh vuonna 2020 (5,5 TWh vuonna 2007) Sahanpuru: 4,9 TWh vuonna 2020 (6,0 TWh vuonna 2007) Kuivien jakeiden määrä kasvoi 0,2 TWh. Selluteollisuudessa syntyvien sivutuotteiden määrä laski 1,5 TWh: Kuori: 6,8 TWh vuonna 2020 (8,0 TWh vuonna 2007) Sahanpuru: 1,6 TWh vuonna 2020 (1,9 TWh vuonna 2007). Maksimiskenaario mahdollisti vuoden 2007 tuotannon tason sekä mekaanisessa että kemiallisessa metsäteollisuudessa vuonna 2020 (taulukko 1). Maksimiskenaariossa energiantuotanto metsäteollisuudessa kasvoi 1,7 TWh vuodesta Syntyvien sivutuotteiden määrät pysyivät sahateollisuudessa lähellä vuoden 2007 tasoa ja selluteollisuudessa kuoren määrä kasvoi 0,4 TWh ja sahanpurun määrä 0,1 TWh. 14

17 Minimiskenaariossa puumassojen tuotanto oli 7,5 milj. tonnia ja havusahatavaran tuotanto 10,0 milj. m 3 (taulukko 1) (vrt. Hetemäki & Hänninen 2009). Metsäteollisuuden tuotannon pienentyessä sivutuotteiden tarjonta väheni merkittävästi: Erityisen voimakkaasti laski kuoren määrä selluteollisuudessa (5,0 TWh vuonna 2020). Myös selluteollisuudessa syntyvän sahanpurun määrä (1,2 TWh vuonna 2020) pieneni selvästi Kotimaiset ainespuuhakkuut Kaikissa skenaarioissa pyöreän puun tuonnin oletettiin vähenevän Venäjältä. Lisäksi puun tuonnin kasvun oletettiin olevan vähäistä muista maista: Perusskenaariossa raakapuun tuonti oli yhteensä 2,8, Minimiskenaariossa 4,4 ja Maksimiskenaariossa 5,7 milj. m 3 (taulukko 1). Kotimaisten ainespuuhakkuiden kokonaistaso määritettiin vähentämällä puun tuonti metsäteollisuuden raakapuun kokonaiskysynnästä. Perusskenaariossa kotimaan ainespuuhakkuut markkinahakkuut olivat 56,6, Minimiskenaariossa 47,4 ja Maksimiskenaariossa 67,9 milj. m 3 vuonna 2020 (taulukko 1). Vuoden 2020 metsäkeskuksittaiset ja edelleen kunnittaiset markkinahakkuut hakkuutavoittain ja puutavaralajeittain määritettiin selvityksessä: 1 Valtakunnan metsien inventoinnin (VMI10) Suurimman kestävän hakkuumahdollisuuksien MELA laskelman (esim. Nuutinen & Hirvelä 2006) ja 2 Metsäteho Oy:n isoimpien osakkaiden vuosien 2006 ja 2007 leimikkoaineistojen puutavaralajirakenteiden pohjalta. Metsäteho Oy:n isoimpien osakkaiden (Metsäliitto Osuuskunta, Stora Enso Oyj, UPMKymmene Oyj ja Metsähallitus) korjaamat päätehakkuut ja kasvatushakkuut vuosina 2006 ja 2007 olivat yhteensä 68,6 milj. m 3 (päätehakkuut 46,7 milj. m 3, harvennushakkuut 21,9 milj. m 3 ) ja yhteensä leimikkoa (päätehakkuita , harvennusleimikoita ). Leimikoista oli käytettävissä seuraavat tiedot: leimikon sijainti (koordinaatit, kuntakoodi) omistajaryhmä (yksityinen, metsäteollisuus, valtio) korjuun ajankohta hakkuutapa (ensiharvennus, myöhempi harvennus, päätehakkuu) pintaala ainespuukertymä puulajeittain ja puutavaralajeittain poistuman keskijäreys puulajeittain poistuman tiheys ja metsäkuljetusmatka. Taulukossa 2 esitetään metsäkeskuksittaiset ainespuuhakkuut vuonna 2020 laadituissa skenaarioissa. Laadituissa skenaarioissa päätehakkuilta ainespuukertymästä tuli metsäkeskuksittain %

18 Taulukko 2. Ainespuuhakkuut metsäkeskuksittain laadituissa skenaarioissa vuonna 2020 sekä vuoden 2007 ainespuuhakkuut (Sevola & Suihkonen 2008). Metsäkeskus Perusskenaario Minimiskenaario Ainespuuhakkuut, m 3 Maksimiskenaario 0 Ahvenanmaa 1 Rannikko Etelärannikko Pohjanmaa 2 LounaisSuomi 3 HämeUusimaa 4 KaakkoisSuomi 5 Pirkanmaa 6 EteläSavo 7 EteläPohjanmaa 8 KeskiSuomi 9 PohjoisSavo 10 PohjoisKarjala 11 Kainuu 12 PohjoisPohjanmaa 13 Lappi Yhteensä Energiantuotanto Skenaarioiden energiantuotanto rakennettiin Pöyry Energy Oy:n Kattila ja voimalaitostietokannan avulla siten, että primäärienergian kokonaiskulutuksen arvioitiin asettuvan TWh:iin Perus ja Maksimiskenaarioissa ja Minimiskenaariossa 414 TWh:iin vuonna Sähköntuotanto oli 100 TWh Perusskenaariossa ja 104 TWh Maksimiskenaariossa, ja kaukolämmöntuotanto oli 36,2 TWh vuonna 2020 (taulukko 3). Minimiskenaariossa sähkön kulutus oli selvästi matalampi kuin Perusja Maksimiskenaarioissa. Minimiskenaariossa myös kaukolämmön kulutus oli pienempi kuin Perus ja Maksimiskenaarioissa (taulukko 3). 16

19 Taulukko 3. Primäärienergian kokonaiskulutus sekä sähkön ja kaukolämmön kulutus laadituissa skenaarioissa ja vertailuna toteutuneet luvut vuodelta 2007 (Energiaennakko ) TWh Perusskenaario Minimiskenaario Maksimiskenaario Öljy Kivihiili Maakaasu Turve Metsähake Metsäteollisuuden sivutuotteet Pelletit ja peltoenergia Puun pienkäyttö Mustalipeä Vesi ja tuulivoima Ydinvoima Nestemäiset biopolttoaineet Muut * Nettotuonti , ,1 3,0 13,5 38,1 20, , ,9 3,0 13,0 26,8 20, ,5 3,0 13,5 44,2 20, Primäärienergian kokonaiskulutus 408 ~465 ~414 ~470 Sähkön kulutus Kaukolämmön kulutus 30,7 36,2 34,8 36,2 *) Masuuni ja koksiuunit, teollisuuden reaktiolämpö, lämpöpumput, biokaasu, kierrätyspolttoaineet. Skenaarioissa vesi ja tuulivoiman oletettiin olevan 20 TWh vuonna 2020 (taulukko 3). Perus ja Maksimiskenaarioissa oletettiin, että Suomeen valmistuu kuudes ydinvoimala tarkasteluajanjaksolla. Minimiskenaariossa tätä oletusta ei tehty ja ydinvoiman käyttö oli 108 TWh vuonna Kivihiilen käytön arvioitiin laskevan energiantuotannossa merkittävästi vuoteen 2020 mennessä kaikissa skenaarioissa. Öljyn käytön oletettiin olevan Perus ja Maksimiskenaarioissa 99 TWh ja Minimiskenaariossa 89 TWh vuonna 2020 (taulukko 3). Biojalostamoita tarkasteltiin selvityksessä herkkyysanalyysein. 2.2 Tarjontaaineiston muodostaminen Hankintapotentiaalit Selvityksissä hakkuutähde ja kantopotentiaalit johdettiin vuoden 2020 päätehakkuumääristä. Pienpuupotentiaalien laskentaan otettiin mukaan ne nuoret kasvatusmetsät, joihin oli ehdotettu taimikonhoito (myöhässä) tai harvennushakkuu ensimmäiselle 5vuotiskaudelle. Metsäntutkimuslaitoksella tehtiin pienpuupotentiaalin peruslaskenta VMI10:n maastokoealaaineiston pohjalta. Selvityksissä määritettiin teoreettinen, teknisekologinen ja teknistaloudellinen metsähakkeen hankintapotentiaali (kuva 3)

20 Kuva 3. Kuvaus metsähakkeen teknisekologisen ja teknistaloudellisen hankintapotentiaalin laskennasta. Päästöoikeuden hinnan, tuotantotukien (Kemera), syöttötariffin ja biojalostamoiden raakaainekäytön vaikutuksia teknistaloudelliseen hankintapotentiaaliin tarkasteltiin tehdyissä selvityksissä herkkyysanalyysein. Teknisekologisen potentiaalin laskenta Teknistaloudellisen potentiaalin laskenta Talteensaanto < 100 % Energiapuun korjuun suositukset Metsähakkeen tuotantokustannukset Tuotantotuet (mm. Kemera) ja syöttötariffi TEOREETTINEN POTENTIAALI TEKNISEKOLOGINEN POTENTIAALI TEKNISTALOUDELLINEN POTENTIAALI Integroitu korjuu nuorissa metsissä Metsänomistajien tarjontahalukkuus Energialaitosten tekninen käyttöpotentiaali Energialaitosten maksukyky Biojalostamot Vaihtoehtoisten polttoaineiden hinta Päästöoikeuden hinta Teoreettinen hankintapotentiaali oli se määrä hakkuutähteitä ja kantoja, mikä syntyi päätehakkuualoille Perus, Minimi ja Maksimiskenaarioissa, ja se määrä pienpuuta, kun nuorten metsien kasvatushakkuut tehtiin ehdotusten mukaisesti ajallaan ja hakkuu tehtiin kokopuuna. Vastaavasti teknisekologinen hankintapotentiaali oli se talteen saatavissa oleva metsähakeraakaainemäärä, jossa otettiin huomioon seuraavat rajoitteet: 1) Talteensaantoprosentti on alle ) Energiapuun korjuu oppaan (Koistinen & Äijälä 2005) suosituksia noudatettiin korjuukohdevalinnassa. 3) Metsänomistajien energiapuun tarjontahalukkuus (kaikki metsähakeraakaaine ei tule markkinoille). 4) Kaikki kuitupuu nuorista metsistä ei mene polttoon (aines ja energiapuun integroitu korjuu) (kuva 3). Määritettäessä teknistaloudellinen hankintapotentiaali teknisekologisen potentiaalin metsähakeerille laskettiin tuotantokustannukset (mukana myös mahdolliset tuotantotuet, esim. Kemeratuet) ja niitä verrattiin energialaitosten maksukykyyn metsähakeeristä (ks. luku 2.3.3). Hakkuutähdehakkeen ja kantomurskeen teoreettiset hankintapotentiaalit laskettiin kertomalla taulukon 4 arvoilla päätehakkuuleimikosta korjattu puulajeittainen ainespuukertymä alueittain (EteläSuomi ja PohjoisSuomi). Kun teknisekologisia 18

21 hankintapotentiaaleja määritettiin, talteensaantoprosentin oletettiin olevan hakkuutähteiden korjuussa 70 %, mäntykannoilla 85 %, kuusi ja lehtipuukannoilla 90 % ja pienpuun korjuussa 95 %. Korjuukohdevalinnassa noudatettiin Energiapuun korjuu oppaan (Koistinen & Äijälä 2005) suosituksia. Ottaen huomioon Energiapuun korjuu oppaan suositukset energiapuun korjuuseen sopivia korjuukohteita laskettiin olevan hakkuutähteillä metsäkeskuksittain %, % kannoilla ja % pienpuulla (taulukko 5). Taulukko 4. Käytetyt kertoimet hakkuutähdehakkeen ja kantomurskeen teoreettisen hankintapotentiaalien määrittämisessä (vrt. Hakkila 1972, 1991, Repola ym. 2007). PohjoisSuomessa mukana kolme pohjoisinta metsäkeskusta (Lappi, PohjoisPohjanmaa ja Kainuu). Muut metsäkeskukset mukana EteläSuomessa. Alue Kuusi Mänty Koivu / Muu lehtipuu Hakkuutähdettä / Ainespuutam 3 EteläSuomi PohjoisSuomi EteläSuomi PohjoisSuomi 0,42 0,62 Kantoja / Ainespuutam 3 0,31 0,40 0,23 0,32 0,28 0,32 0,20 0,39 0,31 0,35 Taulukko 5. Käytetyt korjuukelpoisuusprosentit raakaainejakeittain ja metsäkeskuksittain. Korjuukelpoisuusprosentti pyrkii ottamaan huomioon Energiapuun korjuu oppaan (Koistinen & Äijälä 2005) suositukset korjuukelpoisista kohteista. Korjuukelpoisuusprosenttien määrityksessä käytettiin hyväksi VMI9:ssä arvioituja metsämaan kasvupaikkatyyppien osuuksia. Metsäkeskus Hakkuutähteet Kannot Pienpuu Korjuukelpoisuusprosentti, % 0 Ahvenanmaa 1 Rannikko Etelärannikko Pohjanmaa LounaisSuomi HämeUusimaa KaakkoisSuomi Pirkanmaa EteläSavo EteläPohjanmaa KeskiSuomi PohjoisSavo PohjoisKarjala Kainuu PohjoisPohjanmaa Lappi

22 Metsänomistajien energiapuun tarjontahalukkuus määritettiin seuraavasti: Yksityismetsänomistajien energiapuun tarjontahalukkuuden oletettiin olevan hakkuutähteillä 90 %, kannoilla 70 % ja nuorista metsistä korjattavalla pienpuulla 80 % vuonna Muiden metsänomistajaryhmien energiapuun tarjontahalukkuuden oletettiin olevan kaikilla raakaainejakeilla 100 %. Tehdyillä oletuksilla metsäkeskuksittain metsähakeraakaaineesta tuli markkinoille hakkuutähteitä %, kantoja % ja pienpuuta %. Perus ja Maksimiskenaarioissa kun ainespuukertymä oli yli 20 m 3 /ha pienpuuleimikossa ja poistuman keskikoko oli yli 30 dm 3 (kokopuuta), suoritettiin ainesja energiapuun integroitu korjuu, eli kuitupuu hakattiin omaan kasaansa ja karsimattomat latvat sekä pienpuusto toiseen kasaan energiapuuksi (esim. Kärhä 2008, Kärhä & Mutikainen 2008, Kärhä ym. 2009a). Vastaavasti kun ainespuukertymä oli alle 20 m 3 /ha pienpuun korjuukohteella tai poistuman keskikoko oli alle 30 dm 3 (kokopuuta), tehtiin kokopuun korjuu, eli kaikki hakatut puut korjattiin energiapuuksi pienpuuleimikosta. Minimiskenaariossa kokopuun integroidun korjuun raja oli korkeammalla kuin Perus ja Maksimiskenaarioissa: ainespuukertymä yli 45 m 3 /ha nuoren kasvatusmetsän hakkuussa ja poistuman keskikoko oli yli 60 dm 3 (kokopuuta). Muissa toisen kehitysluokan metsissä oletettiin tehtävän kokopuun korjuu Minimiskenaariossa. Lasketut kiintokuutiometripohjaiset hankintapotentiaalit muunnettiin potentiaalin/metsähakeraakaaineerän energiasisällöksi käyttäen taulukossa 6 esitettyjä kertoimia. Kertoimet määritettiin olettaen, että hakkuutähdehakkeen saapumiskosteus oli 47 %, kantomurskeen 37 % ja pienpuuhakkeen 40 %. Taulukko 6. Käytetyt kertoimet eri metsähakelajien kiintokuutiometrien sisältämän energiasisällön määrittämiseksi (vrt. Hakkila 1978, Nurmi 1993, 1997, Alakangas 2000). Metsähakelaji Kuusi Mänty Koivu / Muu lehtipuu (Lämpöarvo kuivaaineessa, MJ/kg) Energiasisältö, MWh/m 3 Hakkuutähdehake Kantomurske Pienpuuhake (19,8) 2,08 (19,1) 2,13 (20,5) 2,00 (19,5) 2,38 (19,3) 2,00 (19,7) 2,42 (18,6) 2,41 Metsäteollisuuden sivutuotteiden tuotannon arviointi perustui Pöyry Oy:n tietopankkeihin, jotka sisälsivät kaikki merkittävät teollisuusmittakaavan sahat ja hajatietoa muista sahoista, kaikki Suomen sellu, paperi ja levytehtaat sekä merkittävimmät pyöreän puun ja sahatavaran jatkojalostuslaitokset. Metsäteollisuuslaitosten sivutuotteiden lisäksi puupolttoaineiden tuonti Venäjältä otettiin huomioon. Pöyry Oy:n Metsäteollisuustietokanta sisälsi noin 200 sahaa, joiden yhteenlaskettu kapasiteetti kattoi lähes 100 prosenttisesti Suomen sahauskapasiteetin (12,1 milj. m 3 vuonna 2006). Sahaus, jatkojalostus ja höyläyskapasiteettia tarkasteltiin vuosina 2006 ja Kapasiteeteista laskettiin sahojen käyttöasteen ja 20

23 saantoprosenttien perusteella saatavat sivutuotevirrat. Sahojen ja muiden metsäteollisuuslaitosten kapasiteettitiedot perustuivat laitosten omiin ilmoituksiin kapasiteeteista ja laajennussuunnitelmista, julkisiin lähteisiin sekä Pöyry Oy:n tekemiin laitosvierailuihin ja haastatteluihin Tuotantokustannukset Metsähakkeen teknistaloudellisen hankintapotentiaalin määrittämiseksi kaikille metsähakeraakaaineerille laskettiin tuotantokustannukset. Tuotantokustannusten laskennan taustalla olivat tuoreimmat tuottavuustutkimukset ja tilastoidut tuotantokustannukset. Taulukossa 7 kuvataan ne kustannustekijät, jotka olivat mukana tuotantokustannusten laskennassa. Taulukko 7. Hakkuutähdehakkeen, kantomurskeen ja pienpuuhakkeen tuotantokustannusten määrittämisessä mukana olleet kustannustekijät. Hakkuutähdehake Kantomurske Pienpuuhake Kantohinta Kantohinta Kantohinta Hakkuu kasoille Hakkuu Kannonnosto Metsäkuljetus Metsäkuljetus Metsäkuljetus Varastointi Varastointi Haketus Haketus Kaukokuljetus Kaukokuljetus Kaukokuljetus Murskaus Yleiskustannukset Yleiskustannukset Yleiskustannukset Kantohinta. Kantohintaa hakkuutähteistä ja kannoista oletettiin maksettavan leimikosta korjattua ainespuukiintokuutio kohden. Leimikkokohtainen kantohinta jyvitettiin edelleen korjatulle hakkuutähde ja kantomäärälle. Kun pienpuun korjuukohteella tehtiin kokopuun korjuu, pienpuuhakkeen kantohinta suhteutettiin korjattavan leimikon poistuman keskijäreyteen. Taustalla oli oletus, että mitä järeämpää puuta pienpuuhakkeeksi korjataan, sitä enemmän kuitupuuta hakataan energiapuuksi ja sitä korkeampi kantohinta on. Kun nuoressa kasvatusmetsässä tehtiin integroitu korjuu, kantohinta energiapuujakeelle oli sama siitä huolimatta, korjattiinko energiapuuerä järeästä tai pienirunkoisesta leimikosta. Hakkuu. Hakkuutähteiden hyville, isoille kasoille hakkuusta ja kasojen varomisesta korjuussa maksettiin korvaus korjuuyrittäjälle. Korvaus suhteutettiin päätehakkuuleimikosta korjattavaan ainespuukertymään. Pienpuun hakkuukustannusten määrittämisessä käytettiin Kärhän ym. (2006), Kärhän (2008) ja Kärhän ja Mutikaisen (2008) tutkimuksissa määritettyjä kokopuun hakkuun sekä aines ja energiapuun integroidun hakkuun tuottavuuksia

24 Kannonnosto. Kannonnoston kustannusten laskennassa käytettiin Kärhän ym. (2009b) tuottavuustutkimusta vastaterällisellä kannonnostolaitteella. Kustannukset laskettiin korjattavan päätehakkuuleimikon poistuman keskikantoläpimitan suhteen. Keskikantoläpimitta laskettiin leimikon poistuman rinnankorkeusläpimitan ja keskijäreyden avulla (Hakkila 1972, Laasasenaho 1982). Kannonnostotyön kustannusten määrittämisessä oletettiin, ettei kannonnoston yhteydessä tehdä maanmuokkausta, vaan sen tekee metsänistutuskone (vrt. Kärhä ym. 2009b). Metsäkuljetus. Metsäkuljetuksen kustannukset määritettiin hehtaarikohtaisen kertymän ja metsäkuljetusmatkan suhteen. Hakkuutähteillä käytettiin Riepon (2002) tuottavuustutkimuksen ajanmenekkifunktioita, kannoilla Laitilan ym. (2007) funktioita ja pienpuulla Kärhän ym. (2006) ajanmenekkifunktioita. Haketus/murskaus. Hakkuutähteiden ja pienpuun haketus oletettiin tehtävän tienvarsivarastoilla. Kannot murskattiin käyttöpaikalla. Kaukokuljetus. Hakkuutähde ja pienpuuhakkeen kaukokuljetus energialaitokselle tehtiin hakeautoilla ja kantojen kuljetus käyttöpaikalle energiapuuautoilla. Kaukokuljetuskustannukset laskettiin Metsäteho Oy:n Autokuljetuksen kustannuslaskentamalleilla. Yleiskustannukset. Metsähakkeen tuotannon yleiskustannuksina käytettiin Metsäteho Oy:n tilastoimia ainespuun hankinnan yleiskustannuksia (Kariniemi 2008). Vuoden 2020 metsähakeerien tuotantokustannukset määritettiin lisäämällä 20 % laskettuihin vuoden 2008 lopun tuotantokustannuksiin (kuva 4). Hakkuutähdehakeja kantomurskeerien korjuukustannukset laskettiin leimikkokohtaisesti (Metsäteho Oy:n osakkaiden leimikkoaineistot). Optimointia varten tienvarsivarastoille korjatut hakkuutähteet ja kannot liitettiin suuremmiksi, virtuaalisiksi tarjontapisteiksi kunkin kunnan (vuoden 2007 kuntajako) maantieteelliseen keskipisteeseen. Myös korjatut pienpuuvolyymit sijoitettiin kunnittaisiin virtuaalisiin tarjontapisteisiin. Kuva 4. Hakkuutähdehakkeen, kantomurskeen ja pienpuuhakkeen tuotantokustannukset ilman tuotantotukia keskimääräisissä korjuuoloissa selvityksen Perusskenaariossa vuonna 2020 (nykyisiin tuotantokustannuksiin lisätty 20 %). Kaukokuljetusmatka oli 80 km. Tuotantokustannukset, /MWh Hakkuutähdehake Kantomurske Pienpuuhake Yleiskustannukset Käyttöpaikkamurskaus Kaukokuljetus Tienvarsihaketus Varastointi Metsäkuljetus Kantojen nosto Hakkuu Kantohinta 22

25 Kestävän metsätalouden rahoituslain (Kemeran) (2007) mukaista tuotantotukea, tai muuta vastaavan tyyppistä pieniläpimittaisen energiapuun hankintatukea oletettiin saatavan nuorista metsistä korjatulle energiapuulle myös vuonna Kun poistuman keskijäreys kokopuuna oli alle 60 dm 3 (korjattava puusto rinnankorkeusläpimitaltaan alle cm), Kemeratuki oli tehdyissä herkkyystarkasteluissa 8, 4 ja 0 MWh. Kun poistuman keskijäreys yli 60 dm 3, Kemeratuki oli laskelmissa aina 0 /MWh. Käytetyillä kriteereillä määriteltynä Kemeratukikelpoista pienpuuta oli hieman runsaat 20 % teknisekologisista pienpuupotentiaaleista. 2.3 Kysyntäaineiston rakentaminen Pöyry Energy Oy:n tietokannat Kaikki polttoaineiden kulutukseen liittyvät tarkastelut ja laskelmat laadittiin kattilakohtaisesti Pöyry Energy Oy:n Kattila ja voimalaitostietokantaan perustuen. Tietokanta sisälsi noin kattilaa, jotka kattoivat noin 96 % Suomen energiantuotannon polttoaineiden kulutuksesta (kuva 5). Kivihiilen, maakaasun, turpeen ja puuperäisten polttoaineiden osalta tietokannan kattavuus polttoainekulutuksesta oli lähes 100 %. Kattilalaitosten sähköntuotannon suhteen kattavuus oli 100 %

26 Kuva 5. Puupolttoaineita käyttävät energialaitokset ja pellettitehtaat vuonna 2020 Suomessa tehdyissä selvityksissä. Pohjakartta Affecto Finland Oy, Lupa L8010/09. Kattila ja voimalaitostietokanta sisälsi kattilakohtaisesti mm. seuraavat tiedot: omistaja, tuotantolaitos, toimiala ja sijainti valmistumisvuosi, revisiovuosi ja arvioitu poistumisvuosi laitostyyppi (lauhde, lämmitysvoima, teollisuuden vastapainelaitos, ym.) polttotekniikka, sähkö, lämpö ja polttoaineteho polttoainekulutus, polttoaineosuudet ja huipunkäyttöaika sähkön ja lämmön tuotanto CO 2, SO 2, NO x ja hiukkaspäästöt ja ominaispäästökertoimet. 24

27 Kattila ja voimalaitostietokannan avulla voitiin käsitellä kattilakohtaisesti myös tulevia vuosia, sillä tietokanta sisälsi nykyisten laitosten lisäksi rakenteilla ja suunnitteilla olevia laitoksia sekä myöhemmin rakennettavaksi kaavailtuja laitoksia. Tietokantaan oli mallinnettu Suomen energiantuotanto vuoteen Jokaisesta puuta käyttävästä kattilasta oli puun käyttömäärät ja tekniset käyttöpotentiaalit arvioitu erikseen metsätähdehakkeelle, kannoille sekä sivutuotteille. Pöyry Energy Oy:n Kattila ja voimalaitostietokannassa metsätähdehake oli hakkuutähteistä ja pienpuusta valmistettua polttohaketta Tekninen käyttöpotentiaali Kiinteiden puupolttoaineiden tekninen käyttöpotentiaali laskettiin kattilakohtaisesti Pöyry Energy Oy:n Kattila ja voimalaitostietokantaa hyödyntäen. Tekninen käyttöpotentiaali kuvaa sitä käyttömäärää puupolttoaineita, minkä energialaitos pystyisi käyttämään ilman merkittäviä investointeja polttoaineen käsittelyjärjestelmään tai kattilatekniikkaan. Metsätähdehaketta (eli hakkuutähde ja pienpuuhake teknisen käyttöpotentiaalin tarkastelussa) pystytään käyttämään kattilatekniikasta riippuen hyvin vaihtelevasti. Metsätähdehakkeen poltto aiheuttaa ongelmia mm. tulistimissa tukkien niiden pintoja ja haitaten siten lämmönsiirtoa. Ominaisuuksiensa takia metsätähdehaketta käytetään useissa kattiloissa vain muuhun polttoaineeseen yhdistettynä seospolttoaineena ja sen käyttöpotentiaali vaihtelee välillä 0 60 %. Uusien, vuoden 2000 jälkeen valmistuneiden, peti ja arinakattiloiden tapauksissa metsätähdehakkeen potentiaali arvioitiin vanhempia kattiloita suuremmaksi kehittyneen kattilatekniikan ansiosta. Erityisesti pienien ja kuntien kaukolämmöntuotantoon suunniteltujen kattiloiden metsätähdehakkeen polttomahdollisuuden arvioitiin olevan 100 %. Teollisuuden sivutuotteilla em. ongelmat ovat huomattavasti pienempiä. Suurimman ongelman aiheuttaa puun suhteellisen suuri kosteus, esim. turpeeseen nähden, mikä aiheuttaa tehon pienentymistä ja savukaasuvirtojen lisääntymistä. Tämän takia myös sivutuotteita käytetään useassa kattilassa vain seospolttoaineena. Sivutuotteiden käyttöpotentiaalia määritettäessä tarkasteltiin laitosten ilmoittamia puunkäyttölukuja vuosilta Sivutuotteita on mahdollista käyttää sekä leiju että arinakattiloissa usein jopa 100 % polttoainevirrasta, mutta käytännössä sivutuotteen osuus on yleensä pienempi johtuen juuri sen alhaisesta lämpöarvosta. Tehdyissä selvityksissä arvioitiin leijutekniikalla tapahtuvan polton potentiaaliksi vähintään 90 % ja arinatekniikalla 80 % polttoainemäärästä. Kivihiiltä pääpolttoaineena käyttävien kattiloiden sekaan arvioitiin puuta (sahanpurua) voitavan laittaa tapauskohtaisesti hieman, kuitenkin alle 10 %. Kantoja tarkasteltiin muista metsäpolttoaineista erillään niiden erilaisten ominaisuuksien takia. Kantoja pystytään käyttämään kattiloissa samoin edellytyksin 25 24

28 kuin sivutuotteitakin. Kannot ovat kuivempaa ja parempaa polttoainetta kuin muut metsäpolttoaineet ja vastaavat näin ominaisuuksiltaan metsäteollisuuden sivutuotteita. Tässä selvityksessä kantojen tekninen käyttöpotentiaali vuodelle 2020 asetettiin vastaamaan metsäteollisuuden sivutuotteiden teknistä käyttöpotentiaalia. Uutta ja korvaavaa puupolttoaineita käyttävää energialaitoskapasiteettia arvioitiin rakennettavan ennen vuotta 2020 yhteensä 4,4 GW f (taulukko 8). Merkittävimmät uudet laitosinvestoinnit vuoteen 2020 mennessä olivat Jyväskylän Energia Oy:n Keljonlahden voimalaitos, Kaukaan Voima Oy:n Lappeenrannan voimalaitos ja Kuopion Energia Oy:n Haapaniemen voimalaitos. Tämän lisäksi odotettiin toteutuvan useampia vanhojen kattiloiden korvausinvestointeja vuoteen 2020 mennessä (taulukko 8). Taulukko 8. Yhteenveto selvityksissä mukana olleesta uudesta ja korvaavasta puupolttoaineita käyttävästä energialaitoskapasiteetista vuonna 2020 laitostyypeittäin. Laitostyyppi Lukumäärä Sähköteho, MW e Yhdyskuntien lämpökeskukset 36 0 Yhdyskuntien lämmitysvoimalaitokset Teollisuuden höyrykeskukset 11 0 Teollisuuden vastapainelaitokset Lauhdevoimalaitokset 0 0 Lämpöteho, MW th Polttoaineteho, MW f Yhteensä Perus ja Maksimiskenaarioissa tehtyjen laskelmien mukaan nykyisillä ja suunnitelluilla (taulukko 8) energialaitoksilla voitiin käyttää Suomen energiantuotannossa kotimaisia, kiinteitä polttoaineita (eli turvetta ja puupolttoaineita) yhteensä 59 TWh vuonna Minimiskenaariossa puun ja turpeen käytön laskettiin olevan energialaitoksissa maksimissaan 54 TWh vuonna Energialaitosten kiinteiden puupolttoaineiden teknisen käyttöpotentiaalin arvioitiin olevan yhteensä 53 TWh Perus ja Maksimiskenaarioissa ja 49 TWh Minimiskenaariossa vuonna Kiinteiden puupolttoaineiden tekninen käyttöpotentiaali oli korkein KaakkoisSuomessa ja matalin Kainuussa, EteläPohjanmaalla, Etelä Savossa ja PohjoisKarjalassa (taulukko 9). Teknisestä käyttöpotentiaalista hakkuutähteillä ja pienpuulla (eli metsätähdehake) voitiin kattaa 28 TWh Perus ja Maksimiskenaarioissa ja 26 TWh Minimiskenaariossa (taulukko 9). 26

29 Taulukko 9. Arvioitu kiinteiden puupolttoaineiden (eli sivutuotteet, kannot ja metsätähdehake) tekninen käyttöpotentiaali metsäkeskuksittain vuonna Taulukkoon kirjattu myös erikseen metsätähdehakkeelle (eli hakkuutähde ja pienpuuhake) laskettu tekninen käyttöpotentiaali. Metsäkeskus Kiinteät puupolttoaineet Metsätähdehake Perus ja maksimiskenaario Minimiskenaario Perus ja maksimiskenaario Minimiskenaario Tekninen käyttöpotentiaali, GWh 0 Ahvenanmaa 1 Rannikko Etelärannikko Pohjanmaa 2 LounaisSuomi 3 HämeUusimaa 4 KaakkoisSuomi 5 Pirkanmaa 6 EteläSavo 7 EteläPohjanmaa 8 KeskiSuomi 9 PohjoisSavo 10 PohjoisKarjala 11 Kainuu 12 PohjoisPohjanmaa 13 Lappi Yhteensä Energialaitosten puustamaksukyky Puustamaksukyvyn laskemiseksi kullekin energialaitokselle määritettiin vertailupolttoaine. Suomessa puupolttoaineita käytetään tavallisimmin yhdessä turpeen kanssa. Turpeen merkitys monipolttoainevoimalaitoksille on tärkeä, koska se on puuta homogeenisempi, sillä on korkeampi lämpöarvo ja sen toimitusvarmuus on hyvä myös kylmimpänä aikana, jolloin laitoksesta on saatava maksimiteho. Muutamissa laitoksissa kilpailevana polttoaineena on myös kivihiili. Pienemmän kokoluokan laitoksissa vertailupolttoaineena oli myös öljy tai maakaasu. Laitoksissa käytettävä vertailupolttoaine määritti hinnan, jonka laitos oli valmis maksamaan puupolttoaineestaan (puustamaksukyky). Puustamaksukyky määräytyi siis laitoksella käytettävän kilpailevan polttoaineen verottoman hinnan, valmisteveron, metsähakkeen saaman sähköntuotannon tuen ja päästöoikeuden hinnan perusteella. Yhdistetyn sähkön ja lämmön (CHP) tuotannon laitoksessa rakennusasteella (eli sähköteho jaettuna lämpöteholla) on vaikutusta puustamaksukykyyn, koska valmisteveroa maksetaan vain lämmöntuotannon polttoaineesta ja sähköntuotannon tukea saa tuotetusta sähköstä

30 Tehdyissä selvityksissä puupolttoaineen kilpailukykyä energialaitoksella tarkasteltiin juuri puustamaksukykykäsitteen avulla. Tällöin arvioitiin kilpailevan polttoaineen hinta laitoksella ja tämän perusteella polttoaineen verotus, tukimuodot ja päästökauppa huomioon ottaen laskettiin hinta, jonka laitos voisi maksaa puupolttoaineesta. Tämä tarkastelutapa soveltuu sekä uusiin että olemassa oleviin laitoksiin, joissa puupolttoaineiden käyttö on mahdollista Optimointimallin toimintaperiaate Kilpailun vaikutusta energialaitoksille tarjolla olevan puuraakaaineen hintaan ja määrään analysoitiin optimointimallilla. Optimointi perustui tuottajan voiton maksimointiin, ja siinä puupolttoaineerät toimitettiin eniten maksavalle käyttäjälle maksimoiden tuottajan katetta. Malli otti huomioon puupolttoaineen tuotantokustannusten lisäksi puupolttoaineista kilpailevien laitosten puustamaksukyvyt optimoidessaan toimituksia tarjontapisteistä kysyntäpisteisiin. Optimoinnin lähtökohtana oli energialaitosten ja pellettitehtaiden erilainen puustamaksukyky ja polttoaineen tarve. Puustamaksukyky määritteli sen maksimihinnan, minkä toimija halusi puuraakaaineestaan maksaa ennen kuin vaihtoi halvempaan polttoaineeseen. Lämpö ja voimalaitosten puustamaksukyvyn arvioinnin perusteet on aiemmin esitelty luvussa Optimointi suoritettiin erikseen metsäteollisuuden sivutuotteille, kannoille ja metsätähdehakkeelle (eli hakkuutähteet ja pienpuu). Puupolttoaineen kysyntä vuonna 2020 loi pohjan sivutuotteiden ja kantojen optimoinnille. Optimoitavan kysynnän määritti puupolttoaineen tekninen käyttöpotentiaali. Optimointi laski tarjonnan vain laitosalueen ulkopuolelle ohjautuvista toimituksista. Laitosalueella syntyviin sivutuotteisiin perustuva laitosalueen sisäinen energiakäyttö vähennettiin sekä tarjonnasta että kysynnästä ennen optimointia. Tarjonnasta vähennettiin myös metsäteollisuuden jatkojalostuksen (selluteollisuus ja kuitu ja lastulevytehtaat) käyttämät sivutuoteerät. Pellettitehtaiden raakaainetarve sisältyi optimoitavaan kysyntään. Mikäli pellettitehdas sijaitsi tarjontapisteen kanssa samalla laitosalueella, laitoksen kysyntä katettiin sisäisillä toimituksilla eivätkä toimitukset siltä osin kuuluneet optimoinnin piiriin. Optimointi suoritettiin valtakunnallisesti tarkastelemalla jokaisen kysyntä ja tarjontapisteen ympäriltä sen hankintaaluetta. Hankintaalue rajattiin 150 km:n kuljetusetäisyydelle. Tällä tavoin pystyttiin ottamaan huomioon myös hankintaalueen ulkopuolisen kysynnän ja tarjonnan vaikutus. Optimointi suoritettiin ensin sivutuotteille, minkä jälkeen jäljellä oleva kysyntä pyrittiin kattamaan kantooptimoinnilla ja viimeiseksi metsätähdehakeoptimoinnilla. Kunkin vaiheen optimointi perustui aiempien optimointivaiheiden tuloksiin ottaen huomioon kuitenkin laitosten rajalliset tekniset käyttöpotentiaalit. Sivutuotteiden tarjontapisteet laskettiin todellisen sijainnin mukaan. Kannoilla ja metsätäh 28

31 teellä, eli hakkuutähteet ja pienpuu, tarjontapisteinä olivat kuntien maantieteelliset keskipisteet Tehdyt oletukset mallinnuksissa Perus ja Maksimiskenaariomallinnuksissa oletettiin, että vuoden 2008 lopun Suomen kansalliset ohjauskeinot (mm. sähköntuotannon tuet ja verotus) ovat voimassa vuonna Vastaavasti Minimiskenaariomallinnukseen ehdittiin ottamaan mukaan kaavaillut energiaverojen korostukset. Puupolttoaineiden kanssa kilpailevien polttoaineiden hintoina käytettiin seuraavia: Turve 10,5 /MWh Kivihiili 7,5 /MWh Öljy 30 /MWh Pelletti 220 /t. Päästöoikeuden hintana käytettiin 30 /t CO 2. Laadituissa skenaarioissa energiantuotannon kanssa kilpailevan raakaainekäytön arvioitiin putoavan vuoden 2007 tasosta, kun selluteollisuuden sahanpurun keitto vähentyi. Myös levyteollisuuden tuotannon arvioitiin supistuvan merkittävästi vuodesta 2007 vuoteen 2020 mennessä laadituissa skenaarioissa. Pellettituotannon arvioitiin kasvavan vuoden 2007 vajaasta tonnista (Ylitalo 2008) tonniin. Pellettitehtaiden raakaainetarpeesta laskettiin noin kolmanneksen tulevan lähialueen tai saman laitosalueen toimijalta (esim. saha) ja lopun raakaaineestaan pellettitehtaiden oletettiin hankkivan kaupallisilta markkinoilta. Optimoinnissa oletettiin myös, ettei puupolttoaine ohjaudu jalostamattomana Suomen rajojen ulkopuolelle. Puupolttoaineen tuontia Venäjältä, pääasiassa hakkeen muodossa, oletettiin tapahtuvan jossain määrin ja tällä oli vaikutuksia erityisesti itäsuomalaisten energialaitosten raakaainehuoltoon. 2.4 Resurssitarvelaskelmat Resurssitarvelaskelmissa oletettiin, että vuonna 2020 käytetystä metsähakkeesta 43 % tuotettiin hakkuutähteistä, 29 % kannoista ja 28 % nuorista metsistä korjatusta pienpuusta. Hakkuutähde ja pienpuuhakkeen tuotannossa tienvarsihaketus oli päätuotantomuoto ja kannoilla käyttöpaikkamurskaus (kuva 6)