Bioenergia pilottihanke alueellinen turvevaranto Pohjois-Satakunta ja Luoteis-Pirkanmaa

Transkriptio

1 Geologian tutkimuskeskus P40.4/2007/ Bioenergia pilottihanke alueellinen turvevaranto Pohjois-Satakunta ja Luoteis-Pirkanmaa Hänninen Pekka, Laatikainen Matti, Virtanen Kimmo, Vartiainen Sirkka, Mäkilä Markku, Sundholm Pirjo

2 1 Hänninen Pekka, Laatikainen Matti, Virtanen Kimmo, Vartiainen Sirkka, Mäkilä Markku, Sundholm Pirjo P40.4/2007 GTK - Bioenergia pilottihanke alueellinen turvevaranto Pohjois- Satakunta ja Luoteis-Pirkanmaa Tämän pilottihankkeen tavoitteena oli selvittää GTK:n suo- ja turveaineiston käyttökelpoisuus alueellisen turpeen bioenergiapotentiaalin ratkaisemiseksi. Yksinään GTK:n aineisto ei riitä luotettaviin ja kestävän kehityksen mukaisiin bioenergialaskelmiin. Jatkossa onkin hyödynnettävä suobioenergia laskelmissa GTK:n turveaineiston lisäksi muita olemassa olevia aineistoja, kuten VMI aineistoa, maanmittaulaitoksen maastotietokantaa ja kirjallisuudessa julkaistua tutkimusaineistoa. Näin laskelmissa voidaan huomioida mm. koko suoala pelkän geologisen suoalan sijaan, sekä eri suotyyppien ja turvamaiden maankäyttömuotojen vaikutus alueen hiilitaseeseen turpeen osalta. Turve, turvevaranto Satakunta, Pirkanmaa P40.4/2007/101 Julkinen ESY, ISY

3 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 TIIVISTELMÄ 3 2 JOHDANTO 4 3 AINEISTO 8 4 LASKENTAPERUSTEET 9 5 TULOKSET Tutkimusalueen tuotantoalat Turpeen ennustettu riittävyys nykyisen suuruisella käytöllä Turvetuotannon tasapainotuotantoala 14 6 TULOSTEN TARKASTELU Turpeen kasvunopeus Vapaa suoala Turpeen tilavuus- ja hiilitase 18 7 JOHTOPÄÄTÖKSET 20 KIRJALLISUUSLUETTELO

4 3 1 TIIVISTELMÄ Geologian tutkimuskeskuksen suo- ja turverekisterit antavat pohjan arvioitaessa turpeen bioenergiatasetta. Tässä tutkimuksessa käytetty turvetilavuuden tasapainotila on eräs tapa tarkastella turpeen käytön ja turpeen uusiutumisen välistä tasapainoa. Se antaa kuvan soiden tilavuuden muutoksista, mutta se antaa soiden energiamäärään tai hiilitaseen suhteen liian korkean tasapainotilan. Laskennan kehittäminen myös soiden energiataseen ja hiilitaseen huomioivaksi malliksi on mahdollista luodun käsittelymallin pohjalta. Tällöin soiden käytölle saadaan useita tunnuslukuja. Laskenta on herkkä myös nuoren suon (alle 100v) turpeen kasvunopeudelle ja turpeen kuiva-ainepitoisuudelle. Turpeen kasvunopeutta on tutkittu viime vuosien aikana, ja tässä raportissa on käytetty Mäkilän (2008) turpeen kasvun tietämystä. Bioenergiataseen laskentaan voidaan lisätä kunnittainen tai maakunnittainen arvio turpeen kasvunopeudesta. Arvioita helpottamaan voidaan huomioida myös alueellinen suotyyppijakauma. On kuitenkin todettava, että turpeen kasvunopeustutkimusten alueellinen kattavuus ei vielä ole riittävä tämän tyyliseen tarkasteluun. Alueellinen pilottihanke antoi hyvän kuvan siitä, minkälaiseen tutkimukseen GTK:n turvetutkimusaineisto on käyttökelpoista ja tähän tutkimukseen aineisto loi hyvän pohjan. Yksinään GTK:n aineisto ei riitä luotettaviin ja kestävän kehityksen mukaisiin bioenergialaskelmiin. Jatkossa onkin hyödynnettävä suobioenergia laskelmissa GTK:n turveaineiston lisäksi muita olemassa olevia aineistoja, kuten VMI aineistoa, maanmittaulaitoksen maastotietokantaa ja kirjallisuudessa julkaistua tutkimusaineistoa. Näin laskelmissa voidaan huomioida mm. koko suoala pelkän geologisen suoalan sijaan, sekä eri suotyyppien ja turvamaiden maankäyttömuotojen vaikutus alueen hiilitaseeseen turpeen osalta.

5 4 2 JOHDANTO Fossiilisten polttoaineiden jatkuva hinnannousu, ilmastopoliittisten tavoitteiden korostuminen ja tarve taata huoltovarmuus kotimaisen energian käytöllä, ovat luoneet tarvetta suunnitella energiavarojen kotimaista käyttöä ja tehdä ennusteita kotimaisen energia saatavuudesta tulevina vuosikymmeninä. GTK:ssa on perustettu tutkimushanke, joka pyrkii yhteistyössä Metsäntutkimuslaitoksen (Metlan) ja Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT) kanssa ratkaisemaan alueen kokonaisbioenergiapotentiaalin. Geologian tutkimuskeskus arvio bioenergiapotentiaalia geologisten soiden osalta. Tämän pilottihankkeen tavoitteena oli selvittää GTK:n suo- ja turveaineiston käyttökelpoisuus alueellisen turpeen bioenergiapotentiaalin ratkaisemiseksi. Turpeen bioenergiapotentiaalilla tarkoitetaan tässä turpeen tuotannon tasapainotilaa, jossa alueellinen turvetilavuus ei muutu. Hankkeessa ratkaistaan turpeen bioenergiapotentiaalin laskentaan tarvittavat parametrit, selvitetään niiden saatavuus suo- (karttatulkinta Suomen yli 20 hehtaarin suokuvioista) ja turverekistereistä (tutkittujen soiden rekisteri) sekä muista GTK:n tietokannoista, tehdään valmiudet tietojen käyttöön ja ratkaistaan laskenta turpeen bioenergiapotentiaaliksi. Lisäksi selvitetään yhden koealueen turpeen biomassa, sen bioenergiapotentiaali, turve-energian riittävyys ja ennustetaan, miten alueen suopinta-ala muuttuu turvetuotannon nykytason ja tilavuuden tasapainotilatuotannon seurauksena seuraavan 100 vuoden kuluessa. Geologian tutkimuskeskus (GTK) selvittää tutkimusalueen (Luoteis-Pirkanmaa Pohjois-Satakunta) soiden turvevarannot. Tarkoituksena on, että Metsäntutkimuslaitos (METLA) laskee metsäbiomassan käyttömahdollisuudet. (Kuva 1). Hankkeella pyritään myös lisäämään valtion tutkimuslaitosten yhteistyötä. Tässä tapauksessa selvitetään GTK:n, METLA:n ja MTT:n aineistojen yhteensopivuutta sekä käyttökelpoisuutta bioenergiaennusteiden ja laskelmien tekoon. Näiden tutkimuslaitosten tietovarastot tarjoavat parhaan olemassa olevan lähtöaineiston bioenergiavarojen alueellisten ja valtakunnallisten ennusteiden tekoon. Jatkossa alueellisesta pilottihankkeesta saatujen kokemusten perusteella laskentaa ja arviointimenetelmiä on tarkoitus kehittää ja soveltaa koko maan kattavaksi bioenergialaskelmaksi.

6 5 Kuva 1. Bioenergiapotentiaalia laskettiin Pohjois-Satakunnan ja Luoteis-Pirkanmaan alueelta Suomen maapinta-alasta metsätieteellistä suota on noin kolmannes (8,9 milj. ha). Tästä suoalasta pinta-alaltaan yli 20 ha:n suuruisten geologisten soiden osuus on noin 5,1 milj. ha. GTK on kartoittanut Suomen geologisesta suoalasta vajaa 2,0 milj. ha. Tutkimusalueen lähes ha:n geologisesta suoalasta on kartoitettu lähes 60% (51500ha). Suomen soiden keskisyvyys on 1,41 m ja yli 1,5 m:n syvyisen alueen keskisyvyys 2,5 m (Virtanen et al. 2003). Luoteis-Pirkanmaan soiden vastaavat arvot ovat 1,39 m ja 2,64 m ja Pohjois- Satakunnan 1,71 m ja 2,61 m. Alueen kokonaismaapinta-ala on 2762 km2, josta metsätieteellistä suoalaa on noin ha, mikä on 60 % alueen kokonaispinta-alasta (Tomppo et al. 1998). Kun Suomen kokonaismaapinta-alasta noin 30 % on luokiteltu suoksi, (Tomppo & Henttonen 1996), on Luoteis-Pirkanmaan Pohjois-Satakunnan alue huomattavan soistunutta verrattuna koko Suomen soistumisasteeseen.

7 6 Koko Suomen teknisesti käyttökelpoinen suoala on 1,2 milj. ha ja teknisesti käyttökelpoinen turvemäärä 29,6 mrd. suo-m 3 (Virtanen et al. 2003). Luoteis-Pirkanmaan Pohjois-Satakunnan alueen teknisesti käyttökelpoista suoala on ha, jonka keskisyvyys on 2,75 m ja turvemäärä 860 milj. suo-m 3, mikä on noin 2,5% Suomen teknisesti käyttökelpoisesta suoalasta. Suomessa on tällä hetkellä turvetuotannossa noin ha suoalaa ja tuotannosta poistunutta alaa n ha. Tutkimusalueella turvetuotantoa on ha:n alueella, mikä on vajaa viidennes koko maan turvetuotantoalasta, yli kolmannes alueen laskennallisesta käyttökelpoisesta ja yli 12% alueen koko suoalasta. Tuotannosta poistunutta suopohjaa on noin 2400 ha. Vapo Oy:n tietojen perusteella kymmenessä alueen kunnassa on turvetuotantoa (Kuva 2). Suurin kokonaistuotantoala on Parkanossa, 2458 ha, ja prosentuaalisesti eniten tuotantoalaa suhteutettuna kunnan kokonaissuoalaan on Honkajoella, noin 16,9 %. Kuva 2. Tutkimusalueen turvetuotantoalueet

8 7 Luoteis-Pirkanmaan Pohjois-Satakunnan alue sijoittuu konsentristen kilpikeitaiden- ja viettokeitaiden alueille. Alueen pohjoisosissa on soilla myös Pohjanmaan aapasoiden piirteitä (Ruuhijärvi 1988). Tutkitut suot ovat valtaosin karuja rämeitä. Yleisimmät suotyypit ovat ombro- ja oligotrofisiin ravinteisuusluokkiin kuuluvat keidas, rahka-, kangas- ja tupasvillaräme ja lyhytkorsineva sekä niiden eri muuttuma-asteet. Tutkimuksessa käytetty tilavuuspohjainen tarkastelu voidaan tarvittaessa muuttaa massaperusteiseksi tarkasteluksi. GTK:lla on suuri aineisto alueelta heikosti maatuneiden pintaturpeiden kuivatilavuuspainoja, mutta luotettavuuden lisäämiseksi tarvitaan vielä lisää pintaturpeen tarkkatilavuuksisia näytteitä.

9 8 3 AINEISTO Raportin laskelmat perustuvat turvevarojen osalta GTK:n tutkimusaineistoon alueelta, sekä valtakunnallisiin turpeen ominaisuuksien keskiarvoihin. GTK on tutkinut vuosina Suomen 5,1 milj. ha:n geologisesta suoalasta noin 1,7 milj. ha. Kerätty tutkimusaineisto käsittään noin miljoona erillistä tutkimuspistettä yli yksittäiseltä suolta (Virtanen et al. 2003). Tämän raportin osalta aineisto käsittää pinta-alatiedot 681 suorekisterin suolta ja tarkemmat turvetutkimustiedot kuten suotyypin, turpeen laadun, soiden turvemäärät, keskisyvyydet ja turpeen keskimääräiset kuivatilavuuspainot 586 turverekisterin suolta Luoteis-Pirkanmaan ja Pohjois- Satakunnan alueelta (Kuva 1). GTK:n kartoittaman noin ha:n geologisen suoalan tutkimusaineisto käsittää kaikkiaan noin tutkimus- ja syvyystutkimuspistettä. Tutkitusta suoalasta 30 % on luonnontilaista suoaluetta, ojikoita on 17 %, muuttumia 36 %, turvekankaita 15 % ja muita vain (kytöheitto, pelto, turvetuotantoalue) 2 %. Raportissa käytetyt turpeen kasvuarviot perustuvat GTK:ssa tehtyihin tutkimuksiin alle 100 ja 300 vuoden ikäisten turvekerrostumien hiilivarastoista ja niiden osuudesta soiden kokonaishiilivarastoon. Turvekerrostumista on otettu näytteitä eri syvyyksiltä ajoitus-, kuiva-aine- ja hiilipitoisuusmäärityksiä varten (Kuva 3). Tutkimuskohteet edustavat eri syvyisiä ja ikäisiä sekä luonnontilaisia että ojitusasteeltaan erilaisia rahka- ja sarasoita eri puolelta Suomea lukuun ottamatta Lappia. Kuva 3. Pintaturpeen näytteenotto 30 cm syvyydestä.

10 9 4 LASKENTAPERUSTEET Tämän hankkeen päätavoitteena oli selvittää, soveltuuko GTK:n turvetutkimusaineisto turpeen osalta bioenergiaennusteiden ja laskelmien tekoon. Tutkimuksessa lasketaan alueen soiden turvevarantoa ja selvitetään turpeen tuotantoedellytyksiä nykyisen suuruisella tuotannolla. Tuotantoa verrataan koko tutkimusalueen suoalan laskennalliseen biomassan tuottoon. Tasapainotuotanoalan tarkastelussa lasketaan suurin mahdollinen tuotantopinta-ala, jolla tuotannon ulkopuolella olevan suoalan biomassan tuotto (turpeen kasvun tilavuus) on yhtä suurta kuin tuotannossa suosta nostettava turvetilavuus. Tätä kutsutaan tässä selvityksessä tasapainotuotantopintaalaksi. Molempien rekistereiden; suorekisterin ja turverekisterin aineistojen perusyksikkönä on suo. Näiden rekisterien suorajaukset eivät kuitenkaan vastaa toisiaan eli eri ei rekisterien tietoja ei voida verrata suoraan suokohtaisesti. Tässä tutkimuksessa rekisterien tiedot yhdistettiin kuntatasoisiksi tiedostoiksi. Tiedonkäsittelyn vaiheet : 1. Suo- ja turverekistereistä etsittiin kaikki tutkimusalueen suot sekä turverekisterin tutkimus- ja syvyystutkimuspisteet. Suorekisterin suon painopisteen koordinaatteja ja turverekisterin tutkimuspisteitä verrattiin GTK:n suojelualuerajauksiin. Jos suorekisterin painopisteen koordinaatit kuuluivat suojelualueelle, suo katsottiin suojelluksi. Jos turverekisterin suon jokin piste kuului suojelualueelle, suo katsottiin suojelluksi. Kunnan suopintaalaksi valittiin suo- ja turverekistereistä kunnan soiden pinta-alojen summista suurempi (Suoala). Vastaavasti kunnan suojelluksi suoalaksi valittiin suo- ja turverekistereistä suojeluiksi katsottujen soiden pinta-alojen summista suurempi (Suojeltu suoala). Kun kunnan Suoalasta vähennettiin Suojeltu suoala, saatiin tuotantoon mahdollisesti otettavissa oleva suoala (Potentiaalinen tuotantoala). 2. Suon teknisesti käyttökelpoinen suoala on geologin tulkitsema turverekisterin alkio tuotantoon soveltuva suopinta-ala. Jos tätä ei ole ilmoitettu, teknisesti käyttökelpoiseksi alaksi lasketaan 80% suon yli 1,5 m syvän osan pinta-alasta. Kunnan tutkittujen soiden perusteella laskettiin Tuotantoalakerroin siten, että teknisesti käyttökelpoisten suopintaalojen summa jaettiin kunnan tutkitulla suoalalla.

11 10 3. Kunnan turvetuotantoon soveltuva pinta-ala (Max.ala) saatiin kertomalla Tuotantoalakertoimella kunnan Potentiaalinen tuotantoala. Vähentämällä Suoalasta Max.ala saatiin tuotannon ulkopuolelle jäävä suoala (Vapaa suoala), jolla turvekasvu tapahtuu. Kun turvetuotannon saanto (m 3 /ha) ja turpeen kasvunopeus (mm/a) tunnetaan, voidaan ratkaista turvetuotannon taso, jolla turvetta kasvaa yhtä paljon, kun sitä poistuu. Tässä tutkimuksessa on turvetuotannon vuosisaannoksi oletettu 450 m 3 turvetta/ tuotantohehtaari (poiskuljetettuna), jonka energiasisältö on 0,9 MWh/ m 3 ( 400 MWh/ha). Poiskuljetetun turpeen energiasisältö on noin kaksinkertainen suoturvekuutioon nähden. Turverekisterin valtakunnallinen kuivatilavuuspainon keskiarvoa on 87 kg/suo-m 3 ja energiaturpeen valtakunnallinen lämpöarvon keskiarvoa 21,4 MJ/kg, eli energiasisältö noin 0,5 MWh/suoturvekuutio. Siksi laskelmissa turpeen kulumaksi lasketaan 10 cm eli 1000 m 3 /ha. Laskelmat perustuvat turvetilavuuden volyymipohjaiseen tarkasteluun, eli tarkastellaan alueelta poistuvan- ja alueelle syntyvän uuden turpeen/biomassan tilavuuksien vastaavuuksia. Laskennassa ei huomioida poistuvan turpeen ja sitä laskennassa korvaavan biomassan kuiva-aineen-, energian- tai hiilen määrää. Hyvässä energiaturpeessa kuiva-ainepitoisuus on n. 2-3 kertainen heikosti maatuneeseen pintaturpeeseen verrattuna. Turpeen kuiva-aineesta noin puolet on hiiltä. Kuvattuun volyymipohjaiseen laskentatapaan on päädytty, koska GTK:lla ei ole pintaturpeista (0-20cm) laajaa tarkkatilavuuksista aineistoa. Tulevassa laskennassa pyritään laskemaan myös syntyvän suobiomassan energiamäärä. (Tietoa pintaturpeen kuivatilavuuspainoista on mm. julkaisuissa: Tolonen & Turunen 1996, Turunen et al. 2004). Tulosten tarkastelussa on tarkasteltu tutkimusalueen turvetasetta poistuvan ja syntyvän turpeen osalta. Turvetta lasketaan korvattavan myös ruokohelpillä, jonka energia- tai hiili määrä on samaa luokkaa kuin pintaturpeen. Laskennassa on huomioitu vain biomassan kokonaismäärä ja sen sisältämästä energia. Biomassojen laatua ei laskennassa huomioida. Nykyisin kaikenlainen biomassa kelpaa energian tuotantoon mm. ruokohelpi, oljet, metsäbiomassa, jäte, vaaleaa rahkaturve jne. Tutkimusaineistosta ( tutkimuspistettä) suunnilleen puolet on luonnontilaisilla- tai ojikkoasteen suotyypeillä ja puolet muuttumilla tai turvekankailla. Luonnontilaisella suolla pintaturpeen eli alle 300 vuotta vanhan turpeen paksuuskasvu on keskimäärin 2,4 mm/a ja muuttumaasteen suotyypeillä 0,7 mm/a (Mäkilä suullisia tietoja). Näiden perusteella turpeen volyymipoh-

12 11 jaisen tarkastelun perustana on käytetty alueen vapaalla suoalalla turpeen vuotuisen kasvunopeuden keskiarvona 1,6 mm. Todellisuudessa muuttuma-asteen suotyypeillä mahdollisesti viimeisten vuosikymmenten turpeen kasvu voi olla jopa negatiivista. Turusen (2008) mukaan Suomen soiden hiilivarasto on lisääntynyt biomassa kasvun seurauksena vuodesta 1950 nykypäivään mennessä n. 52Tg, mutta toisaalta itse turpeen hiilivarastot ovat vähentyneet n. 73Tg turvetta hapettavien maankäyttömuotojen muutoksen, turvetuotannon ja hiilen huuhtoutumisen lisääntymisen myötä. Toisaalta ilman ihmistoimintaa soistuminen jatkuu tulevaisuudessakin Suomessa. Suo-ojat kasvavat umpeen ja turpeen kasvu jatkunee myös tulevaisuudessa. Mäkilän (2008) C14 -analyyseihin perustuvan tutkimuksen mukaan hiiltä on kertynyt viimeisen 100 vuoden aikana keskimäärin n. 60 t/ha ja viimeisen 300 vuoden aikana vähän yli 100t/ha, eli turvetta on kertynyt noin kaksinkertainen määrä hiilimäärään verrattuna (n. 120 t/ha ja 200t/Ha).

13 12 5 TULOKSET 5.1 Tutkimusalueen tuotantoalat Tutkimusalueen kuntien yhteenlaskettu geologisten soiden suopinta-ala on ha, joista eri suojelutoimenpiteiden vuoksi on turvetuotannon ulkopuolella ha. Alueen potentiaalinen tuotantoala on ha, jonka tuotantosopivuuskerroin on Turvetuotantoon soveltuva pinta-ala, suurin mahdollinen pinta-ala ( Max.ala) on ha. Tuotannon ulkopuolelle jäävä suola on ha. Jos koko mahdollinen turvetuotantokapasiteetti otettaisiin käyttöön, voitaisiin vuosittain tuottaa turvetta yli 14 milj. m 3 /a, jolloin suotilavuuden kuluma olisi yli 30 milj. m 3 /a. Vapaalla suoalalla olisi kasvua noin 0,9 milj. m 3 /a. Tällöin turpeen käyttö olisi 33-kertainen suobiomassan kasvuun nähden. Tutkimusalueella on turvetuotannossa tällä hetkellä ha suoalaa (34 % alueen teknisesti käyttökelpoisesta suoalasta), jonka tuotantovolyymi on 4,8 milj. m 3 /a ja soiden kuluma noin 10,8 milj. suo-m 3 /a. Turvetta kasvaa nykyisellä käytöllä ha:lla 1,2 milj. m 3 /a, mikä on vain kahdeksas osa kulutuksesta. Turpeen tuotantovolyymin ja turpeen kasvun erotus on 9,6 milj. m 3 /a, eli vuodessa poistuu alueen turvetaseesta 9,6 milj. suo-m 3 turvetta. Kun turvetuotantoalueella suon pinnan alenema on noin 60-kertainen muiden suoalueiden turpeen kasvuun nähden, yhtä tuotannossa olevaa suohehtaaria kohden on oltava 60 ha turvetta kasvavaa suopinta-alaa. Näin ollen turvetilavuuden tasapainotilassa alueelta voidaan tuottaa turvetta vain noin 1600 ha:lta, mikäli halutaan turpeen tilavuustasapainon säilyvän tuotannon ja turpeen kasvun välillä. Tällöin tutkimusalueella turvetuotanto olisi noin 0,7 milj m3 vastaten energiasisällötään 0,6 TWh/a. 5.2 Turpeen ennustettu riittävyys nykyisen suuruisella käytöllä

14 13 Laskemissa hehtaarilta otettava turvemäärä vuodessa on 1000 m 3, jolloin 10 cm:n kerros luonnontilaista turvetta poistuu tuotantoalueen pinnasta vuosittain. Jos tuotantoalueen turvepaksuus on yli 2 m (80% yli 1,5 m syvän suo-osan pinta-alasta), niin alkuperäinen tuotantoala kestää 20 vuotta (Suokerta). Alueen soiden keskisyvyyden perusteella tämän jälkeen suota poistuu tuotannosta keskimäärin puolet tuotantoalasta kymmenen vuoden välein. Jos tuotanto pysäytetään 20 vuoden kuluttua, voidaan alue soistaa uudelleen ja 100 vuoden ennustejaksolla voidaankin katsoa että tässä tapauksessa alueen suopinta-ala ei muutu. Jos turvekerros tuotetaan loppuun, on loppukäytöllä (metsitys, viljelys, vesiallas) merkitystä bioenergiataseen laskemiseen. Jos kaikki käyttökelpoinen suoala (Max.ala) otetaan käyttöön, voidaan nykyisen suuruisella turpeen tuotantoalalla turvetuotantoa jatkaa seuraavat 40 vuotta ilman, että tuotantopinta-ala vähenee. Tämän jälkeen reservin muodostanut teknisesti käyttökelpoiset turve-esiintymät on käytetty loppuun (2 m syvyyteen asti) ja tuotantoala alkaa pienetä. Tutkimusalueen tuotantokelpoinen suoala on 60 vuoden kuluttua käytetty kokonaan kahteen metriin saakka ja tuotantoa voidaan jatkaa vain enää pienillä alueilla (Taulukko 1). Taulukko 1. Tuotantokelpoisen alueen väheneminen tutkimusalueella, kun tuotanto pysäytetään 2 metriin. Aika nyky- Tuotantoala Reservit hetkestä ha ha Seuraavan 60 vuoden turvepoistuma alueelta olisi noin 580 milj. suo-m 3, jolloin teknisesti käyttökelpoisen suoalan turvemäärä on kulutettu 2 metrin tasolle. Samansuuruisen (tilavuisen) suobiomassan palautuma alueen geologiselle suoalalle 1,6 mm turpeen keskimääräisellä kasvuno-

15 14 peudella kestää noin 400 vuotta olettaen, ettei turpeen kasvunopeudessa tapahdu muutoksia. Laskennassa ei ole otettu huomioon eri maankäyttömuotojen vaikutuksia suoalaan tai turpeen kasvunopeuteen. 5.3 Turvetuotannon tasapainotuotantoala Turpeen volyymipohjaisen tarkastelun perusteella turvetuotanto on näennäisesti kestävää, jos turpeen kasvun tilavuus ja turvetuotannossa poistuva turvemäärä ovat samansuuruisia. Tasapainoala tarkastelu on laskennallista tarkastelua, eikä se vastaa alueen todellisia turvevaroja. Tarkastelulla halutaan ainoastaan esittää turpeen käytön ja suobiomassan välisiä laskennallisia biomassan käyttömahdollisuuksia. Turpeen tasapainotuotantoala tilavuuden suhteen laskettuna on tutkimusalueella 1600 ha 450 m 3 /ha vuotuisella tuotantomäärällä (n tuotettua turvem 3 /a ja suo-m 3 /a ), jotta vapaalla suoalalla ( ha) syntyy sama määrä turvetta (suobiomassaa) vuodessa 1,6 mm turpeen kasvun vuotuisella keskiarvolla laskettuna. Teoreettisesti tarkasteltuna tasapainotuotantoalalta (1 500 ha) tuotettavan turpeen energiasisältö olisi n. 600 GWh/a, energiaa, mikä on noin kahdeksas osa alueen tämän hetken (4800 GWh/a) vuosituotannosta. Tällä tuotantovolyymilla sadan vuoden kuluttua olisi kulutettu 5 suokertaa, jolloin vasta ha suota olisi kulutettu 2 metrin syvyyteen asti. Vasta lähes 400 vuoden kuluttua alueen teknisesti käyttökelpoinen suoala olisi kulutettu loppuun. Tällöin vanhimpien turvetuotantosoiden turvepaksuudet (suobiomassa paksuudet) olisivat jo kasvaneet lähes metrin. Tasapainotuotantoalalla turvetta tuotettaessa ennustettu tuotantoaika vaihtelee kunnittain 280 vuodesta 1280 vuoteen (Taulukko 2). Taulukko osittaa hyvin, miten kunta sopii laskentayksiköksi, mutta on liian pieni alueellisen tasapainotuotantoalan perusteeksi. 100 vuoden tarkastelujaksolla 600 GWh:n vuosituotantovolyymillä turvetuotanto on näennäisesti kestävää koko tutkimusalueella. Vasta 280 vuoden kuluttua loppuu tuotantokelpoinen suoala ensimmäisinä Honkajoen ja Hämeenkyrön kunnista.

16 15 Taulukko 2. Suobiomassan kasvun ja turvetuotannon välinen laskennallisen tasapainon kestoaika kunnittain Kunta Tasap.ha Tuotantoaika Honkajoki Hämeenkyrö Ikaalinen Jämijärvi Kankaanpää Karvia Kihniö Kiikoinen Lavia Merikarvia Parkano Siikainen Viljakkala Yhteensä 1591

17 16 6 TULOSTEN TARKASTELU Osa laskuissa käytetyistä tiedoista saadaan GTK:n suo- ja turverekisterien kautta. Nämä tiedot perustuvat laajaan tietoaineistoon, jossa on yli suolta yli havaintopistettä. Laskelmissa luotettavien tietoja ovat: Kunnan geologinen suoala, Potentiaalinen tuotantoala, Max.ala, Vapaa suoala, tuotantoalakerroin. Laskelmia varten tarvitaan myös arvioita, joita on pystyttävä muuttamaan, kuten: turpeen kasvunopeus, turvekuution energiasisältö, saanto ja saantoa vastaava kuluma. 6.1 Turpeen kasvunopeus Laskelmissa on tarkastelu turpeen tuotantovolyymiä ja suobiomassan/ turpeen kasvua turvetilavuuden perusteella, eli poistuva turvetilavuus korvataan syntyvällä turvetilavuudella (suobiomassalla). Turvetta katsotaan syntyvän sille vapaalle geologiselle suoalalle, mikä ei ole tällä hetkellä turvetuotannossa. Vapaalla suoalalla turpeen kasvunopeutena on käytetty 1,6 mm/a, joka on tutkimusalueen luonnontilaisten (2,4 mm/a) ja muuttuneiden (0,7 mm/a) suotyyppien keskiarvo viimeisen 300 vuoden ajalta. Turpeen kasvunopeus riippuu mm. suotyypistä, sen muuttumisasteesta, suon kehitysvaiheesta, pohjaveden pinnan tasosta ja ilmastosta. Tässä tutkimuksessa koko alueelle käytettiin yhtä turpeen kasvunopeutta. Laajemmassa tutkimuksessa alue on syytä jakaa osiin, jossa kasvunopeutta tarkastellaan em. tekijöiden perusteella. Vaikka laskennan perusyksikkönä onkin suo, on kasvunopeuden oltava kunnan soille keskimääräinen. Esimerkiksi suotyyppi muuttumien ja turvekankaiden turpeen kasvunopeus voi olla nolla tai negatiivinen, mikä puoltaisi nimenomaan näiden alueiden turvetuotantoa, sillä turpeen oton loputtua, niiden turpeen kasvunopeus palautuu teoriassa vähintään 2,4 mm:iin, sillä nuorien soiden turpeen muodostuminen voi olla jopa 10 kertaa nopeampaa vanhoihin soihin verrattuna. Tuotantoalueen loppukäyttö on määräytyy kuitenkin kulloisenkin tilanteen mukaan, eikä tässä tutkimuksessa ole tarkoituksenmukaista spekuloida tarkalla turpeen kasvuennusteella. Tilanteeseen vaikuttaa mm. soiden maankäyttö, joka voi muuttua poliittisten suhdanteiden mukaan. Laskentaohjelmassa kuntakohtainen keskiarvoinen kasvunopeus voidaan antaa muuttujana.

18 17 Ilmastonmuutosteorian mukaan syksyjen ja talvien sademäärät tulevat kasvamaan huomattavasti ja talvet tulevat olemaan pääosin lämpötilaltaan yli +0 C. Tällöin rahkasammalien ja muiden suokasvien optimaalinen kasvukausi pitenee oleellisesti, suobiomassan kasvu kiihtyy, pohjaveden taso syksy ja talvikautena tulee nousemaan, turpeenkasvu lisääntyy ainakin luonnontilaisilla keidassuoalueilla (mm. Virossa tai Hollannissa turpeen kasvunopeudet ovat Suomeen verrattuna jopa kaksin kertaisia). Myös soistuminen alavilla metsämailla voi lisääntyä. Keidassoiden alue tulee leviämään maantieteellisesti pohjoiseen, jolloin turpeen muodostuminen lisääntyy. Keidassuon turpeenkasvu on aapasuota voimakkaampaa. Jopa turvekankaiden uudelleen soistumisen voidaan ajatella nopeutuvan jos suon ojitusta ei uusita. Toisaalta kasvihuoneilmiön seurauksena kesät voivat olla kuumia ja pitkiä, jolloin muodostunutta turvetta taas puolestaan lahoaa nykyistä nopeammin. Esimerkiksi Irlannin tai Skotlannin suoturpeet ovat paljon maatuneempia kuin Suomen. Kaikkiaan ilmastonmuutosta on tarkasteltava pitkällä aikajaksolla, jossa turpeen kasvunopeuteen ja maakäyttöön liittyy paljon epävarmaa, jota ei voi ennustaa. Tärkein epävarmuustekijä turpeen tulevassa kasvussa on ihmisen toiminta ja miten järjestetään soiden maankäyttö tulevaisuudessa. 6.2 Vapaa suoala Tässä tutkimuksessa pitäydyttiin GTK:n geologisen suoalan ( ha) määritelmän mukaisen suoalan huomioimiseen. Geologisella suolla pitää olla yli 0,3 m paksua turvekerrosta 20 ha alalla. Yli 20 ha soiden matalat reunaosat jäävät laskuista pois, samoin alle 20 ha:n suokuviot. Tutkimusalueen metsätieteellinen suoala ( ha) on ha suurempi kuin geologinen suoala. Jos oletetaan, että metsätieteellisestä suoalasta puolet kasvaa turvetta käytetyllä keskimääräisellä 1,6 mm kasvunopeudella, niin turpeen tuotto tutkimusalueella kasvaa 0,5 milj m 3, mikä vastaa 500 ha:n tuotantoalan lisäystä tasapainoajattelussa. Jatkossa valtakunnallisen bioenergiavarantojen laskemisen yhteydessä tulisikin huomioida Suomen kokonaissuoala 8,9 milj. ha geologisen suoalan lisäksi. On kuitenkin huomattava, että tässä raportissa tutkittiin vain turpeen tilavuuden tasapainotilaa. Uuden turpeen kuiva-ainemäärä on huomattavasti pienempi, kuin hyvin maatuneen (energia)turpeen kuiva-ainepitoisuus. Kun tiedetään, että turpeen hiilipitoisuus on noin puolet kuivaainepitoisuudesta (k.a. 50,3 % /48-58% - Virtanen & al. 2003), voidaan kuiva-ainetasetta arvioimalla tarvittaessa tulostaa myös turpeen sisältämän hiilen ja turpeen käytön välinen tasapaino-

19 18 tila. Laskelmissa tarvitaan erikseen alueellinen turvekerroksen ja turpeen pintakerroksen kuiva-ainepitoisuus laskentakentät. 6.3 Turpeen tilavuus- ja hiilitase Vaikka tässä tutkimuksessa on laskettu turpeen (suobiomassa) tilavuuden tasapaino, ei tuloksen jatkojalostus hiilitaseeksi ole laskennallisesti suuri muutos. GTK:n turverekisterin perusteella voidaan arvioida esim. maakunnittain, mikä on energiaturpeen ja pintaturpeen kuivaainepitoisuus. Kasvava uusi turve on GTK:n rekisterissä heikosti maatunutta pintaturvetta vastaavaa ja energiaksi tuotettu turve pääasiassa GTK:n rekisterin pohjaturvetta. Vaikkakaan turverekisterissä ei juurikaan ole turpeen kuiva-ainetietoja 0 20 cm syvyydeltä on rekisterissä lähes 4000 kuiva-ainemääritystä alle 40 cm syvyydeltä (pääosin cm syvyydestä). Turverekisterin perusteella voidaan arvioida heikosti maatuneen pintaturpeen keskimääräistä kuiva-ainepitoisuutta suhteessa pohjaturpeeseen. Suomen turvevarat 2000 raportin perusteella (Virtanen all. 2003) koko maassa on keskiarvoisesti pintaturpeen kuiva-ainemäärä (68 kg/m 3 ) on 74% pohjaturpeen kuiva-ainemäärästä (91 kg/m 3 ). GTK:n rekisteri ei sisällä tarkkatilavuuksisia näytteitä aivan suon pinnasta 0-20 cm. Alakankaan ( 2000) ilmoittama turvetuotantoalueelta poistuvan turpeen kuivatilavuuspaino 175 kg/m 3 sopii hyvin kahdesta suokuutiosta muodostuvaksi tuotantokuutioksi. Sen sijaan Tolosen ja Turusen (Tolonen & Turunen 1996) esittämä heikosti maatuneen pintaturpeen kuiva-ainemäärä on vain alle puolet GTK:n turverekisterin perusteella lasketusta heikosti maatuneen pintaturpeen määrästä, johtuen siitä, että tämä aineisto on pelkästään suon pinta-aineistoa. GTK:n pitää tehdä lisää suon pinnan tarkkatilavuus analyysejä luotettavuuden parantamiseksi. Riippumatta siitä, arvioidaanko tasapainotilaa hiilitaseen vai tilavuuden perusteella, laskenta ei ole herkkä kuiva-aineen hiilipitoisuudelle, mikä vaihtelee 46 55%:iin (Alakangas,2000, Tolonen & Turunen 1996). Mikäli laskelma perustuisi hiilen tasapainotilaan energeettisenä aineena olisi laskelmissa huomioitava myös turpeen sisältämä vedyn määrä, koska osa turpeen energiasta tulee vedystä. Sen sijaan tasapainotilan laskenta on herkkä geologisen suon pinta-alan ja alueen soiden kokonaispinta-alan erolle eli vapaan suoalan oikealle pinta-alalle, sekä arvolle, jota käytetään turpeen

20 19 vuosittaisena kasvunopeutena. Myös suokuution kuivatilavuuspainossa olevat erot ovat huomattavat. Alakangas (2000) tarkoittaa alueelta poistuvaa, siis aumassa olevaa, kuivaa turvetta. Suokuutioiden energia pitää suunnilleen jakaa kahdella, jolloin massaperusteisessa laskennassa päästään oikeaan tulokseen. ( Massaperusteisen tarkastelun pohjana on käytetty kirjallisuudesta saatuja arvoja; Turvetuotantoalueelta poistuvan turpeen kuivatilavuuspainona on käytetty 175 g/dm 3 (Alakangas 2000) ja hiilipitoisuutena 55 %. Heikosti maatuneen pintaturpeen vastaavina arvoina on käytetty 33,4 g/dm 3 (Tolonen & Turunen 1996; Turunen pers. comm).)

21 20 7 JOHTOPÄÄTÖKSET Geologian tutkimuskeskuksen suo- ja turverekisterit antavat pohjan arvioitaessa turpeen bioenergiatasetta. Tässä tutkimuksessa käytetty turvetilavuuden tasapainotila on eräs tapa tarkastella turpeen käytön ja turpeen uusiutumisen välistä tasapainoa. Se antaa kuvan soiden tilavuuden muutoksista, mutta se antaa soiden energiamäärään tai hiilitaseen suhteen liian korkean tasapainotilan. Laskennan kehittäminen myös soiden energiataseen ja hiilitaseen huomioivaksi malliksi on mahdollista luodun käsittelymallin pohjalta. Tällöin soiden käytölle saadaan useita tunnuslukuja. Koska laskenta on herkkä käytetylle turvetta tuottavalle pinta-alalle (Vapaa suoala), on pystyttävä arvioimaan 5,1 milj. ha:n geologisen suon (Virtanen et al. 2003) ja Suomen metsätieteellisen suoalan on (8,9 milj. ha) turpeen kasvu. Tällä hetkellä ei ole käytössä tutkimustuloksia tämän 4,8 milj. ha:n luonteesta. Ei tiedetä, kuinka suuri osa niistä on ojitettuja, kuinka suuri osa matalaturpeisia aluetta, jolla turvetta ei kasva, ja kuinka suuri osa on pieniä paksuturpeisia soita tai muita turpeen kasvulle otollisia alueita. Tässä asiassa joudutaan tulevaisuudessa tyytymään Metlan VMI ja GTK:n rekistereihin perustuviin arvionteihin. Laskenta on herkkä myös nuoren suon (alle 100v) turpeen kasvunopeudelle ja turpeen kuivaainepitoisuudelle. Turpeen kasvunopeutta on tutkittu viime vuosien aikana, ja tässä raportissa on käytetty Mäkilän (2008) turpeen kasvun tietämystä. Bioenergiataseen laskentaan voidaan lisätä kunnittainen tai maakunnittainen arvio turpeen kasvunopeudesta. Arvioita helpottamaan voidaan huomioida myös alueellinen suotyyppijakauma. On kuitenkin todettava, että turpeen kasvunopeustutkimusten alueellinen kattavuus ei vielä ole riittävä tämän tyyliseen tarkasteluun. Vaikkakin turverekisteri sisältää tuhansia kuiva-ainepitoisuushavaintoja alle 40 cm (mikä vastaa noin 250 vuoden kasvua) syvyydeltä, ei ole varmaa, onko tulos vääristynyt siten, että pintanäytteitä on muuttuneilta suotyypeiltä enemmän kuin luonnontilaisilta ja ojitetuilta soilta, jolloin heikosti maatuneen pintaturpeen keskimääräinen kuiva-ainemäärä ylikorostuu. Tämä asia voidaan tutkia turverekisteristä. Alle sadan vuoden ikäisistä (alle 16 cm) turpeista turverekisterissä on vain vähän luotettavaa tietoa. Tätä tietoa tarvitaan huomattavasti lisää laskelmien pohjaksi.

22 21 Jos laskentaperusteeksi otetaan koko metsätieteellinen 8,9 milj. ha:n suoala ja vuotuiseksi kasvuksi 1,6 mm, niin Suomen turvemäärä ei vähene, vaikka tuotanto olisi ha. GTK:n heikosti maatuneen pintaturpeen keskimääräisellä kuiva-ainepitoisuudella turpeen massa ei muutu ha:n tuotannolla, mutta kuiva-ainemäärällä 33 kg/m 3 turvetuotannon massan tasapainotila olisi ha. Suomessa on turvetuotannossa on tällä hetkellä noin ha eli 0,6 % metsätieteellisestä suoalasta, jonka vuotuinen energian käyttö on yli 24 TWh (viite). Käytettyjen lukujen perusteella turvetuotanto on tällä hetkellä valtakunnallisesti kestävää. Tämä laskelma on tehty vain yhden pienehkön alueen perusteella ja käytettävissä olevia lähtöarvolukuja on monenlaisia, joten on vielä epävarmaa sanoa mitään varmaa turpeen käytön kestävyydestä. Tutkimusalueella turpeen käyttö on selvästi suurempaa kuin uuden turpeen (suobiomassan ) kasvu. Tutkimusalueen todelliset teknisesti käyttökelpoiset turvevarat loppuvat nykyisellä käytöllä noin 60 vuoden kuluttua. Laskelmien parantamiseksi pitää tuotetun suon loppukäytön arvioimiseksi on turverekisteristä vielä tuottaa pohjamaalajitieto. Pelkästään energiakäytön kannalta ajateltuna turvetuotantoalue voidaan uudelleen soistaa, se voidaan ottaa esim. ruokohelpituotantoon tai sille voi istuttaa metsää. Esimerkki laskelmasta : Jos uudelleen soistetun alueen biomassan (turpeen) kasvu on 2,4 mm/vuosi, niin turvetta syntyy vuodessa hehtaarille 24 suo- m 3. Kun suoturvekuution energiasisältö on keskimäärin 0,5 MWh, niin vaikka uuden turpeen energiasisältö olisi vain viidesosa keskiarvosta, niin uuden suon ns. turvepellon vuosituotto olisi 2,4 MWh/ha. Kirjallisuuden mukaan (Kanninen 1992) karun suon orgaanisen aineen tuotto on n kg/ha vuodessa. Todellisuudessa muuttuma-asteen suotyypeillä mahdollisesti viimeisten vuosikymmenten turpeen kasvu voi olla jopa negatiivista. Turusen (2008) mukaan Suomen soiden hiilivarasto (turpeen kasvu + suopuuston lisääntyminen) on lisääntynyt biomassa kasvun seurauksena vuodesta 1950 nykypäivään mennessä n. 52Tg, mutta toisaalta itse turpeen hiilivarastot ovat vähentyneet n. 73Tg soiden vähenemisen, turvetta hapettavien maankäyttömuotojen muutoksen, turvetuotannon ja hiilen huuhtoutumisen lisääntymisen myötä. Toisaalta ilman ihmistoimintaa soistuminen jatkuu tulevaisuudessakin Suomessa. Suo-ojat kasvavat umpeen ja turpeen kasvu jatkunee myös tulevaisuudessa. Mäkilän (2008) C14 -analyyseihin perustuvan tutkimuksen mukaan hiiltä on kertynyt viimeisen 100 vuoden aikana keskimäärin n. 60 t/ha ja viimeisen 300 vuoden aikana vähän yli 100t/ha, eli turvetta on kertynyt noin kaksinkertainen määrä hiilimäärään verrattuna (n. 120 t/ha ja 200t/Ha).

23 22 Bioenergiaa ja turvetuotantoa kestävän kehityksen näkökulmasta tarkasteltaessa laskentaperusteena tulisi käyttää volyymiperustaisen tarkastelun sijasta massaperustaista tarkastelua. Massaperusteisessa tarkastelussa huomioidaan turpeen laadun mukaiset kuivatilavuuspaino- ja hiilipitoisuuden erot. Tällöin turvetuotannossa poistuvaa turvetta ei voi suoraan korvata heikosti maatuneella uudella turpeella, vaan eri maatuneisuusasteen omaaville tupeille on käytettävä niille sopivia arvoja. GTK:n turvetutkimusaineisto ei ole yksistään riittävä bioenergiapotentiaalilaskelmien tekoon, vaan sen rinnalla täytyy käyttää myös olemassa olevia tutkimuksia ja tutkimustuloksia tehokkaasti hyödyksi. GTK:n turvetutkimusaineistoa voidaan käyttää osa-aineistona esimerkiksi teknisesti käyttökelpoisten suoalueiden pinta-alojen, turvemäärien ja laatujen osalta. Merkittävä puute GTK:n turvetutkimusaineistossa on 0-30 cm:n pintaturpeen tarkkatilavuuksisten näytteiden puuttuminen, jolloin pintaturpeille ei saada laskentoja varten määritettyä kuivatilavuuspainoa tutkittaville alueille. Tämä puute korvattiin ja on mahdollista jatkossakin korvata kirjallisuudesta saavilla pintaturpeiden kuivatilavuuspainojen ja hiilipitoisuuksien arvoilla, joista on aineistoa runsaasti saatavilla. Alueellinen pilottihanke antoi hyvän kuvan siitä, minkälaiseen tutkimukseen GTK:n turvetutkimusaineisto on käyttökelpoista ja tähän tutkimukseen aineisto loi hyvän pohjan. Yksinään GTK:n aineisto ei riitä luotettaviin ja kestävän kehityksen mukaisiin bioenergialaskelmiin. Jatkossa onkin hyödynnettävä suobioenergia laskelmissa GTK:n turveaineiston lisäksi muita olemassa olevia aineistoja, kuten VMI aineistoa, maanmittaulaitoksen maastotietokantaa ja kirjallisuudessa julkaistua tutkimusaineistoa. Näin laskelmissa voidaan huomioida mm. koko suoala pelkän geologisen suoalan sijaan, sekä eri suotyyppien ja turvamaiden maankäyttömuotojen vaikutus alueen hiilitaseeseen turpeen osalta.

24 23 Lähteet Alakangas Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia. Tiedotteita 2045, VTT Energia, VTT, Espoo. Kanninen M muuttuvailmakehä. Ilmasto luonto ja ihminen. Silmu. Maljanen M., Hytönen J., Mäkiranta P., Alm J., Minkkinen K., Laine J. & Martikainen P. J Greenhouse gas emissions from cultivated and abandoned organic croplands in Finland. Boreal Env. Res. 12: Minkkinen K., Korhonen R., Savolainen I. & Laine J Carbon balance and radiative forcing of peatlands the impact of forestry drainage. Global Change Biology 8: Myllys M. & Sinkkonen M Viljeltyjen turve- ja multamaiden pinta-ala ja aluellinen jakauma Suomessa. Suo 55 (3-4): Mäkilä M The carbon pool of surface layers in Finnish mires. Proceedings of 13 th International Peat Congress. Volume 2. After wise use The fture of peatlands. Ed. C. Farrell & J. Feehan. Tullamore, Ireland Int. peat soc Sallantaus T Leaching in the material balance of peatlands pleriminary results. Suo 43: Tolonen & Turunen 1996 Accumulation rates of carbon in mires in Finland and implications for climate change. The Holocene 6,2 pp Tomppo et al B. Metsätieteen aikakauskirja Tomppo E. & Henttonen H Finnish forest resources in and their changes from Metsätilastotiedote 354. Turunen J Development of Finnish peatland area and carbon storage Boreal Environmental Research 13 Turunen J Suo-pinta-alan ja hiilivarastojen muutokset. Suomi Suomaa. Soiden ja turpeen tutkimus sekä kestävä käyttö. Toim. Korhonen - korpela Sarkkola Turpeen ja turvemaiden käytön kasvihuonevaikutukset Suomessa - Tutkimusohjelman loppuraportti Virtanen K., Hänninen P., Kallinen R-L., Herranen T. & Jokisaari R Suomen turvevarat Geologian tutkimuskeskus, Espoo.