Miten säästän energiaa kasvintuotannossa? Lehtori Juha Kilpeläinen Karelia AMK

Transkriptio

1 Miten säästän energiaa kasvintuotannossa? Lehtori Juha Kilpeläinen Karelia AMK

2 Näkemyksiä kasvintuotannon energiankulutukseen - Kasvintuotanto on energian tuotantoprosessi - auringon energiaa varastoidaan biomassaan - Tuotantoon käytetty energia murto-osa sidottuun aurinkoenergiaan verrattuna - Tilalla suoraan käytetty energia murto-osa tuotannon energiasta

3 Energian säästössä päätettävä, pyritäänkö säästämään - Koko tuotantoketjuun kuluvaa panosenergiaa? - Maatilalla kuluvaa energiaa? - Maatilalla kuluvaa fossiilista energiaa? - Maatilalla kuluvia massoja, jotka ovat muutettavissa energiaksi? - Maatilalla kuluvia massoja, joiden käytöllä voidaan korvata energian kulutusta

4 Esimerkki tuotannon energiavirroista Kauran viljely. Satotaso 4000 kg/ha. Bruttoenergiasaanto jyvistä kwh/ha. Panos MJ/ha kwh/ha % työkoneiden energiankulutus % Kuivaus % Lannoite N % Lannoite P % Lannoite K % siemen % Glyfosaatti % MCPA % lannoitteen kuljetus 250 km % sadon kuljetus 70 km % Koneiden ja laitteiden valmistus % YHTEENSÄ %

5 Karelia AMK:n keskeiset toimet hankkeessa - Maatilalogistiikan kehittäminen : - 3 tilakohtaista lannankäyttösuunnitelmaa pohjoiskarjalaisille maatiloille - Uusiutuvan energian käytön kehittämien: - 4 tilakohtaista viljakuivurisuunnitelmaa bioenergian hyödyntämiseksi - Energian hinnan nousuun varautuminen: - Peltoviljelyn kokonaisenergiankulutus-laskurin kehittäminen

6 Maatilalogistiikan kehittäminen Karjanlannan käsittely, logistiikka ja tulevaisuuden menetelmiä kasvavalla karjatilalla 6

7 Lannankäsittely laajenevassa maidontuotantoyksikössä - Karjatalouden kannattavuus paranee yksikkökoon kasvaessa suuruuden ekonomia - Suomessa vaikutus ei kovin selvä kuljetusmatkat kasvavat voimakkaasti - Merkittävimmät kuljetusoperaatiot: säilörehu ja karjanlanta - SR:n kohdalla logistiikkaa onnistuttu parantamaan esikuivauksella ja paalaustekniikalla - Lannan käsittelyssä teknologinen kehitys rajoittunut tekniikaan suuremmat ja nopeammat vaunut 7

8 Esimerkkitila 1 - Testattiin lannan käsittelyvaihtoehtoja esimerkkitilan avulla - Tilalla oletettiin olevan noin 200 lehmää ja nuorkarja - Vuosittainen lietemäärä reilu 6000 m3 - Pellot tyypillisen itäsuomalaisittain hajanaisesti - Vertailtiin 5 eri teknologiavaihtoehtoa - Vertailussa tutkittiin energiankulutusta, työnmenekkiä ja karkeasti kustannuksia - Vain kaupalliset vaihto- ehdot kelpuutettiin 8

9 Esimerkkitilan peltojen ravinnetarve ja levitysalan tarve ravinteiden bruttomäärien perusteella Keskimääräinen ravinnetarve kg/ha Lannan ravinteiden riittävyys Hehtaaria Typen tarve 176 Fosforin tarve, 17,6 Kaliumin tarve 102 typen perusteella 103 fosforin perusteella 172 kaliumin perusteella 196 9

10 Lannankäytön vaihtoehdot - Vaihtoehto A - Liete varastoidaan tilakeskuksessa - kuljetetaan levityskalustolla levitysaikana - ajetaan 18 m3 letkulevitysvaunulla, työleveys 12 m - vetotraktori on 135 kw - Oletuskäyttö vaunulle 400 h/v ja traktorille 1000 h/v 10

11 Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto B - Liete varastoidaan satelliittisäiliöissä - Välisiirto tehdään rekkakalustolla. - Ajomatka säiliöstä pellolle on 500 m - Rekan hyötykuorma 32 tn ja nopeus 70 km/h - Polttoaineen kulutus 40 l/100 km - Käytetään yli 5,5 km matkoilla - Rekan tuntikustannus 120 /h 11

12 - varastoidaan tilakeskuksessa Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto B2 - välisiirto rekkakalustolla levityksen aikana - välisäiliöstä pellolle on 50 m. Kuvan lähde: Mattilan koneasema 12

13 Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto C - Liete separoidaan mekaanisesti - nesteosa levitetään lähilohkoille lietteen kaltaisesti - Kiinteä osa levitetään etälohkoille traktorikalustolla - Separaattorin hinta 55 k, käyttö laskelmissa m 3 /v 13

14 Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto D lieteen mekaanis/kemiallinen separointi - Liete separoidaan mekaanis-kemiallisesti - Muodostuu neste ja kiinto-osa - nesteosa levitetään lähilohkoille - Kiinteä osa levitetään etälohkoille - Laiteen vuosikäytöksi oletetaan m 3. 14

15 Levitysmenetelmien vertailu energiankulutus ja työnmenekki A (lietevaunu) B (etäsäiliöt+ rekka) B2 (rekka + merikontti) C Mekaaninen separointi Levitystyönmenekki, h/v Muu työnmenekki h/v odotusaika h/v 46 sivujakeen levitystyö h/v Työnmenekki yhteensä h/v (248) % perustilanteesta -15% -9,5% (-26%*) % -6% D Kemiallinen separointi energian kulutus, diesel ekv. l/v % perustilanteesta -10% -28% +3% +20% 15

16 Kustannusvertailu markkinahinnoin Rekan markkinahinta 120 /h Lietevaunu + traktori 76 /h Kuivalannan levitysvaunu 63 /h Mekaaninen separaattori 0,53 /m 3 Mekaanis/kemiallinen separointi 3,33 /m 3 A B B2 C D lietetraktori rekkatyö kuivaosan levitys separoinnin MuKut separoinnin muut kust YHTEENSÄ Suhteessa lähtötilanteeseen 103 % 100 % 110 % 210 % 16

17 Yhteenveto lannakäyttösuunnitelmista - Etäsäiliöt yleensä kannattava ratkaisu, joskaan eivät anna varsinaisia pikavoittoja - Rekan käyttö kannattavaa, kun kuljetusmatka on yli 5-7 km ja koneketju kunnossa - mitätönkin levityskalusto riittää, kun liete saadaan tehokkaasti pellon reunaan - Nykyiset separointimenetelmät eivät anna laskemien valossa etuja talouteen tai energian käyttöön

18 Uusiutuvan energian käytön kehittäminen Tilakohtaiset viljakuivurisuunnitelmat bioenergian hyödyntämiseksi

19 Esimerkkikuivuri 1 - Yhteisomistuksessa oleva kuivuri, osakkaita noin 10 - Vuosittainen kuivattava viljamäärä n. 500 tn - Antti-alipainekuivurikoneisto, koko 330 hl - 14 kpl varastosiiloja, yhteensä 340 tn - Kuivuriuuni 500 kw, öljykäyttöinen - Vuotuinen toteutunut öljynkulutus noin 6500 l/v - Lämpöenergian kulutus noin kwh - Kuivuri valmistunut 2000 luvulla - Samalla tontilla vanha 110 hl kuivuri

20 Bioenergian hyödyntämiseen vaikuttaneet seikat esimerkkikuivurissa 1 - Ei sijaitse tilakeskuksessa, joten ei lähellä lämmitettäviä tuotantorakennuksia - Ei vielä tarve teknisiin korvausinvestointeihin - Samalla tontilla ei varastorakennuksia - Kuivuri suhteellisen tehokas. Mahdollinen energiakustannussäästö ei kovin iso - Nykyistä kuivuriuunia ei ole suunniteltu biokäyttöön - Hakemateriaalia saatavissa osakkaiden omasta metsästä - Koulukiinteistö noin 100m etäisyydellä: periaatteessa mahdollisuus synergiaan

21 Vaihtoehto A kallein ilmauuniratkaisu - Erillinen lämminilmauunilla varustettu lämpökontti 640 kw Kontti sisältää uunin, automatiikan, hakepolttimen ja avattavan hakesiilon 27 m 3 - Hakkeen varastointihalli, 60 m Konttia ei käytetä muualla - Energian hinta 26 /MWh - Investointituki 20% - Etu: kontti myytävissä pois, mikäli tarve loppuu

22 Vaihtoehto A2 halvin ilmauuniratkaisu - Nykyisen uunin poltin korvataan etu-uunilla Etu-uuni varustetaan edullisella stoker-polttimella + 7 m 3 varastosiilolla Hake varastoidaan kentällä pressun alla - Energian hinta 26 /MWh - Investointituki 20% - Etu: edullisin ratkaisu

23 Vaihtoehto B kaukolämpö hakkeella - Koulukiinteistön ja kuivurin lämpöhuoltoa varten hankintaan 500 kw 4 bar hakelämpökontti - Kontin hinta Hakkeen varastointihalli, 60 m kw radiaattori asennuksineen Lämpökanaali 100 m ja lämmön jako Energian hinta 26 /MWh - Investointituki 15% - Edut: kahden kohteen synergia ja markkinat osakkaiden energiapuulle

24 Vaihtoehto C - Koulukiinteistön ja kuivurin lämpöhuoltoa varten hankintaan pellettilämpökontti kw 4 bar lämpökontti kw radiaattori asennuksineen Lämpökanaali 100 m ja lämmön jako Energian hinta 44 /MWh - Investointituki 15% - Etu: huolettomin vaihtoehto lämmön myynnissä

25 kustannusmuutos /v esimerkin kuivurissa A A2 B C energian hinta /MWh Energiakustannus /v Poisto Korko Kunnossapito ja vakuutus Lisätyötuntien hinta Sähkökustannus YHTEENSÄ Säästö öljystä Energian myyntituotto Säästö, /v

26 Herkkyysanalyysi kuivattava viljamäärä tn A A2 B C

27 Herkkyysanalyysi Öljyn hinta /l A A2 B C 0, , , , , , ,

28 Herkkyysanalyysi Poistoaika, v A A2 B C

29 Entäs jos, Kuivuriuuni olisi vaihtoiässä? - investointi olisi kuivuriuunin verran edullisempi, eli Uuni korvautuisi biouunilla eikä etu-uunilla - Vaihtoehto A2 olisi kannattava jo n. 9 v poistoajalla poistoaika, v A A2 B C

30 Kannattavuustarkastelun johtopäätöksiä yleisesti - Edullinen ilmauuniratkaisu on osalla tiloista kannattava vaihtoehto - Lämmityksen synergiaedut toteutuvat vasta, kun käyttökohteiden etäisyys on riittävän pieni - Energian hinnan edelleen nousu tekee bioenergian käytöstä kannattavaa - Jos hyväksytään pitkä takaisinmaksuaika, bioenergian käyttö on kannattavaa jo nyt - Fossiilisen energian säästö joka tapauksessa erittäin huomattava

31 Energian hinnan nousuun varautuminen Peltoviljelyn kokonaisenergiankulutuslaskurin kehittäminen

32 Kokonaisenergiankulutuksen excel-malli - Maatilan strategiavalintojen työkalu - Helpottaa välillisen energian määrän hahmottamista - Sopii työkaluksi tuotannon hiilijalanjäljen arviointiin - Toteutettu MS Excel- taulukkolaskentapohjalla helppo käytettävyys - Tuo tutkimustiedon tilatasolle

33 Laskelmanäkymä

34 Kiitos mielenkiinnosta