Selvitys biohiilen elinkaaresta

Transkriptio

1 Selvitys biohiilen elinkaaresta Energiateollisuuden ympäristötutkimusseminaari Kiira Happonen Helsingin Energia

2 Esityksen sisältö Mitä on biohiili? Biohiilen valmistusprosessi ja ominaisuudet Biohiilen elinkaari kun raaka-aineena metsähake Elinkaariset ilmasto- ja ympäristövaikutukset Case-tutkimus: Biohiiltä Salmisaareen?

3 Mitä on biohiili? = Torrefioitua eli paahdettua biomassaa, joka usein vielä pelletöidään voi siis käyttää myös termiä paahtopelletti = Biopolttoaine, jolla korkea lämpöarvo ja hiilimäisiä ominaisuuksia = Lupaava seospolttoaine kivihiililaitoksiin Kuva: ECN

4 Biohiilen valmistusprosessi massa- ja energiataseet Kuvat: ECN

5 Yhdistetty torrefiointi ja pelletöinti Kuvan lähteet: Bergman (2005), Novox (2010)

6 Biohiilen ominaisuuksia Polttoaine Kosteus-% Irtotiheys, kg/i-m3 Tehollinen lämpöarvo, MWh/t Energiatiheys, MWh/i-m3 Metsätähdehake ,7-3,6 0,8 Puupelletti ,5 3 Torrefioitu biomassa ,5 1,3 Torrefioitu pelletti ,8 Kivihiili ,5

7 Biohiilen elinkaari (polttoaineen tuotantoketju) Metsän kasvatus Energiapuun korjuu ja metsäkuljetus Jos metsätähde ajatellaan sivutuotteeksi, sen elinkaari alkaa tästä Haketus (tienvarressa tai terminaalissa) Kuljetus biohiilen tuotantolaitokselle Biohiilen tuotantoprosessi Kuljetus loppukäyttäjälle Varastointi terminaalissa tai laitoksella Poltto (oletus: suora seospoltto hiilen kanssa) Tuhkan käsittely

8 Ketjun ympäristövaikutukset (1/3) Metsikkötasolla: Metsämaan hiilivarasto pienenee lyhyellä aikavälillä epäsuora hiilidioksidipäästö, hiilivelka Vaikutukset monimuotoisuuteen (mm. lahopuun väheneminen) Kasvuvaikutukset (ravinnepoistuma erityisesti neulasten mukana) voi johtaa lannoitustarpeeseen Vesistövaikutukset mahdollisia (lähinnä kannoilla) korjaamalla energiapuuta kestävällä tavalla voidaan vähentää haittavaikutuksia

9 Ketjun ympäristövaikutukset (2/3) Hakkeen tuotantoketju Khk- ja muita päästöjä korjuusta, haketuksesta ja kuljetuksista Varastoinnin päästöt? Biohiilen tuotantoprosessi Tarvittavan apuenergian (sähkö + lämpö) tuotannon päästöt Mahdollisesti: melu, pölyäminen, ilmapäästöjä paahtokaasun poltosta

10 Ketjun ympäristövaikutukset (3/3) Logistiikka päästöjä kuljetusmuodosta riippuen Poltto CO2-päästöjä ei huomioida kun kyseessä biopolttoaine Hieman muita khk-päästöjä Vähemmän SO2 ja NOx kuin hiilen poltosta Hiukkaspäästöt pienet isoissa voimalaitoksissa Lopputuote: tuhka Vähemmän tuhkaa kuin hiilestä.mutta voiko seostuhkaa hyödyntää?

11 Case-esimerkki: Biohiiltä Salmisaareen? (1/2) Kuvitteellinen case, jossa metsähakkeesta tuotettua biohiiltä poltetaan Salmisaaressa hiilen seassa.* Nettoilmastohyöty kivihiilen korvaamisesta biohiilellä? Yksityinen ja yhteiskunnallinen kannattavuus? Oletukset: Biohiiltä käytetään hiilen seassa 100 kton/vuosi (vastaa reilua 20 % polttoaine-energiasta) Biohiililaitos on integroitu turvetta ja puuta käyttävään CHP-laitokseen Biohiili tehdään sekahakkeesta (40 % ht, 45 % pp, 15 % kanto) *Case-tarkastelu on osa Helenillä tehtyä pro gradu -työtä: Torrefied wood pellets as an alternative fuel to coal: Climate benefits and social desirability of production and use (Kiira Happonen, 2011)

12 Case-esimerkki: Biohiiltä Salmisaareen? (2/2) Päästösäästö korvattaessa kivihiiltä 100 kton määrällä biohiiltä t CO2-ekv t CO2-ekv. (hiilivaraston muutos, 100 v aikajänne) t CO2-ekv. (hiilivaraston muutos, 20 v aikajänne) Saavutettava ilmastohyöty (kun päästövähennyksen arvo yhteiskunnalle on 22 / t CO2-ekv.) 4,64 M 3,57 M (hiilivaraston muutos huomioitu, 100 v aikajänne) 1,96 M (hiilivaraston muutos huomioitu, 20 v aikajänne) Biohiilen ilmastovaikutuksen laskennassa on huomioitu metsätähteen korjuun, metsäkuljetuksen ja haketuksen, hakkeen kuljetuksen, biohiiliprosessissa tarvittavan apuenergian tuotannon ja biohiilen laivakuljetuksen kasvihuonekaasupäästöt. Vertailukohtana ovat kivihiilen tuotannon ja polton päästöt. Metsätähteen korjuun aiheuttamien metsämaan hiilivarastomuutosten vaikutusta tuloksiin on tarkasteltu erikseen 20 ja 100 vuoden aikajänteellä.

13 KIITOS MIELENKIINNOSTA! Kysymyksiä tai kommentteja? Yhteystiedot: