Voiko metsäenergian tuotanto ja käyttö olla kannattavaa ja kestävää?

Transkriptio

1 Voiko metsäenergian tuotanto ja käyttö olla kannattavaa ja kestävää? Antti Asikainen, Metla Argumenta , Joensuu Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

2 Metsäenergia maailmalla ja meillä Maailman, EU:n ja Suomen puuenergiavarat ja kasvun rajoitteet Voiko energiabiomassan kasvatus olla kannattavaa ja kestävää? Suomi metsäenergiateknologian suurvalta Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

3 Metsäenergian lisäysmahdollisuus n. 2% maailman energiankulutuksesta Milj. m 3 /a Plantaasit Hakkuutähteet Sellupuu 0 Liikenne Sähkö ja lämpö Source: Röser et al Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

4 Milj. kuivatonnia EU:lla n. 100 milj. kuivatonnin biomassavaje v Biolämpö Biopolttoaineet Biosähkö Ainespuu Lyhytkiertoviljely Agrobiomassa Puu 0 Tarjonta Supply Kysyntä Demand Rettenmaier et al Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

5 Metsähakkeen käyttö, 1000 m 3 /a Suomen metsähakkeen käyttö kuusinkertaistunut luvulla Pienkäyttö Sekal. Kannot Järeä runkopuu Hakkuutähde Kokopuu Karsittu ranka

6 Metsähakkeen käyttö energiantuotannossa, TWh Metsähakkeen käyttö sähkö- ja lämpölaitoksissa eri CO 2 hinnoin, kun raakapuun hakkuut 2007 tasoa Tuet, ei biodieseliä 20 Tuet + biodiesel 15 Ei tukia, ei biodieseliä 10 5 Ei tukia + biodiesel CO2-päästöoikeuden hinta, /tonni

7 /CO2-t Metsähakkeen käyttö sähkö- ja lämpölaitoksissa eri CO 2 hinnoin, kun raakapuun hakkuut 2007 tasoa TWh tavoite energiantuotannossa saavutetaan, jos... Tuet ja 2 biodiesellaitosta Tuet, ei biodieseliä 2009 hakkuut 2008 hakkuut Ei tukia, ei biodieseliä Ei tukia, 3 biodiesellaitosta Tuet, 3 biodiesellaitosta 2007 hakkuut Kotimaan hakkuut, milj. m3

8 Kuitupuuta ohjautuu energiaksi ja dieseliksi Tavoite metsähakkeelle (25 TWh + 3 biodiesel -laitosta) kova, mutta saavutettavissa jos Päästölupien jako riittävän kireä (vähintään 25 /t-co2) Sahatukin kysyntä palaa korkeammalle tasolle Kuitupuudimensioista puuta ohjautunee myös energiasektorille. Biodiesel -laitosten metsähakkeen käyttö nostaa hintoja ja vähentää metsähakkeen polttoa sähkö- ja lämpölaitoksissa Huom: Tarkastelussa ei huomioitu markkinoiden kausivaihtelua.

9 Puuenergian tuotanto laskenut 15% Vuotuinen käyttö, 1000 m Pienkäyttö Sekal. Kannot Järeä runkopuu Hakkuutähde Kokopuu Karsittu ranka Mustalipeä Sahojen sivutuotteet Vuosi 9

10 Työvoimapanos, htv Metsäenergian osuus jo 25% puunkorjuun koko työpanoksesta Vuosi Energiapuu Ainespuu 10

11 Metsähaketta, milj. m³ vuodessa Metsähakkeen tekninen korjuupotentiaali kahdella ainespuun hakkuuskenaarioilla ja metsähakkeen nykykäyttö 25 Latvusmassa Kannot Nuorten metsien energiapuu Järeä runkopuu 20 Tavoite 13,5 milj. m³ vuoteen 2020 mennessä Suurin kestävä ainespuun hakkuumäärä: 78,4 milj. m³/vuosi jaksolle Toteutuneiden hakkuiden taso ja rakenne: 56,1 milj. m³/vuosi jaksolle Metsähakkeen käyttö vuonna 2009 Lähteet: Salminen 2010/Mela ryhmä, Ylitalo 2010

12 /MWh Voiko energiapuun tuotanto olla kannattavaa? Polttoaineet Suomessa ilman veroja Raskas PÖ Maakaasu Hiili Turve Hakkuutähde Kannot Pienpuu

13 Voiko energiapuun tuotanto olla kannattavaa?

14 Käyttämätöntä maata ei juuri ole Rettenmaier et al. 2008

15 Kestävätkö metsät ravinnepoistumaa? Hakkuutähteen poisto päätehakkuussa männyllä ei kasvuvaikutusta 10 v. aikana kuusen pituuskasvu aleni 2 v. kasvun verran 10 v. seurantajaksolla kuusen rehevillä kasvupaikoilla maan typpivarastot eivät alene, karuilla aleneminen merkittävää Kokopuukorjuu harvennuksessa männyn kasvu alenee 5 m 3 /ha 10 v. aikana kuusen kasvu alenee 17 m 3 /ha 10 v aikana

16 Kokopuuhakkuu voi nostaakin kasvua

17 Päätehakkuulla havaitut talteensaantoprosentit n. 62% (Peltola ym. 2010) palstalle jäävä biomassa pääosin neulasia ja pienoksia Harvennushakkuulla kuusta ei korjata kokopuuna mäntyjen oksista merkittävä osa karsiutuu hakkuussa (latvusmassasta saadaan talteen vain puolet) runkojen järeytyminen johtamassa yhä enemmän karsitun rangan korjuuseen

18

19 Ravinteet saatava kiertämään Turve- ja puutuhkaa syntyy Suomessa n tonnia vuodessa Puhdasta puutuhkaa n tonnia vain 10% käytetään lannoitteena

20 Tuhka pidentää typen lannoitusvaikutusta

21 Kantojen poltto kivihiilen veroinen päästö? -100 Mt/a +70 Mt/a

22 Suomen hiilivelka on maksettu ennakkoon

23 Metsien hiilivarasto kasvaa nyt 40 Mt/a

24 Kantojen hajoamismalleissa on suuria eroja Melin ym. 2009, Kuusen kanto, Ruotsi Palviainen ym Kuusen kanto, Suomi Taustalla oleva kaavio Liski ym Kaavio päivitetty

25 Kantojen aiheuttaman hiilimäärän lisäys. Punainen käyrä perustuu edellisen kuvan kantojen hajoamiskäyriin ja niiden sijaintiin oksakäyrien tasolla Taustalla oleva kaavio Liski ym Kaavio päivitetty Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

26 Kantojen poltto kivihiilen vai maakaasun veroinen päästö lyhyellä aikavälillä? Kantojen hajoamismalleissa suuria eroja Melin ym. ja Palviainen ym. raportoimat järeistä kannoista mitatut (mittauksia 40 v ikäisiin kantoihin saakka, v. ekstrapoloitu) hajoamisnopeudet poikkeavat merkittävästi Liskin ym. käyttämistä Jos kannot hajoavat nopeasti, lyhyellä aikavälilläkin kanto on maakaasun veroinen polttoaine Jos kannot hajoavat hitaammin, kantojen poltto rinnastuu lyhyellä aikavälillä öljyyn ja kivihiileen Pitkällä aikavälillä puupolttoaineiden ilmastohyöty korostuu Hajoamismallien suuret erot on syytä ottaa huomioon tuloksia tulkittaessa Dia lisätty

27 Suomalaista metsäenergiateknologiaa

28 Suomalaista metsäenergiateknologiaa

29 Aika, s Ajanmenekki/9,55 m³ Kuljettaja Kasan järjestely kuorman järjestely siirtyminen tuonti vienti Ammattikuljettajat Opettajakuljettajat Oppilaskuljettajat Kuva 5. Kuormauksen ja kuormauksen aikaisen ajon työvaiheittaiset ajanmenekit kuljettajittain harvennuksella (Väätäinen & Lamminen 2010).

30 Kehitysajurit Keski- ja Etelä-Euroopassa

31 Kasvun rajoitteen keskiarvo Kasvun rajoitteen keskihajonta Kehittämispotentiaalin keskiarvo Kehittämispotentiaalin keskihajonta Korjuukustannukset: Harvennuspuu Korjuun & käsittelyn vaatima ammattitaito: Harvennuspuu Työvoiman tarve: Harvennuspuu Metsänomistajien suhtautuminen energiapuukauppaan: Harvennuspuu Integroitavuus muihin toimintoihin: Harvennuspuu 4,8 4,4 4,3 3,3 3,3 0,4 0,8 0,7 1,3 1,2 4,6 4,6 3,9 3,8 3,8 0,9 1,1 0,9 0,5 0,6 Harvennusenergiapuun kehityspotentiaali Lähde: Laitila ym Lainsäädäntö & metsänkäsittely: Harvennuspuu 3,4 1,3 3,6 1,1 Saatavuus eri markkinatilanteissa: Harvennuspuu 2,4 1,0 3,7 1,0 Kuljetustehokkuus: Harvennuspuu 2,9 1,0 3,1 0,9 Pääoman tarve: Harvennuspuu 3,1 1,0 2,8 1,3 Kestävyys & seurannaisvaikutukset: Harvennuspuu 2,5 1,1 3,2 1,0 Materiaalin kuormaus & purku: Harvennuspuu 2,5 1,0 2,9 1,1 Laatu & lämpöarvo: Harvennuspuu 2,2 1,0 3,1 0,9 Varastoitavuus: Harvennuspuu 2,5 0,7 2,6 0,8 Soveltuvuus eri kokoluokan käyttöpaikoille: Harvennuspuu 1,5 0,7 1,8 0,8

32 Soveltuvuus eri kokoluokan käyttöpaikoille:kannot Metsänomistajien suhtautuminen energiapuukauppaan:kannot Kestävyys & seurannaisvaikutukset:kannot Kuljetustehokkuus:Kannot Laatu & lämpöarvo:kannot Saatavuus eri markkinatilanteissa:kannot Kasvun rajoitteen keskiarvo Kehittämispotentiaalin keskiarvo 2,9 4,1 3,9 3,8 3,7 3,8 1,1 1,0 1,0 0,7 1,0 1,3 Kasvun rajoitteen keskihajonta Kehittämispotentiaalin keskihajonta 4,2 0,8 3,7 1,2 3,7 1,1 3,7 1,2 3,7 1,1 2,7 1,0 Energiakantojen kehityspotentiaali Lähde: Laitila ym Materiaalin kuormaus & purku:kannot 3,0 1,1 3,5 1,1 Korjuukustannukset:Kannot 3,1 0,8 3,2 0,8 Korjuun & käsittelyn vaatima ammattitaito:kannot 2,9 1,0 3,2 0,9 Integroitavuus muihin toimintoihin:kannot 2,9 1,0 3,3 1,0 Pääoman tarve:kannot 3,1 0,8 3,1 1,1 Työvoiman tarve:kannot 2,7 0,9 2,8 0,8 Lainsäädäntö & metsänkäsittely:kannot 2,7 1,0 2,7 0,8 Varastoitavuus:Kannot 2,3 1,2 2,7 1,3

33 Kestävyyden vasteajat metsähakkeen hankinnassa Taloudellinen Viikkoja-kuukausia Sosiaalinen Kuukausia-vuosia Ekologinen Vuosia-vuosikymmeniä

34 Viitteet Melin, Y., Pettersson, H., ja Nordfjell, T Decomposition of stump and root systems in Norway spruce in Sweden - A modelling approach. Forest Ecology and Management 257 (2009) Palviainen et al Carbon and nitrogen release from decomposing Scots pine, Norway spruce and silver birch stumps. Forest Ecology and Management 259: Jari Liski, Anna Repo, Riina Känkänen, Pekka Vanhala, Jyri Seppälä, Riina Antikainen, Juha Grönroos, Niko Karvosenoja, Katja Lähtinen, Pekka Leskinen, Ville-Veikko Paunu ja Juha-Pekka Tuovinen, Metsäbiomassan energiakäytön ilmastovaikutukset Suomessa, Ympäristönsuojelu, 43 s., Suomen ympäristökeskus (SYKE). URN:ISBN: , ISBN (PDF). Dia lisätty