BIOENERGIA SUOMESSA. ATS-syysseminaari , Helsinki Tutkimuspäällikkö Satu Helynen, VTT Prosessit

Transkriptio

1 BIOENERGIA SUOMESSA ATS-syysseminaari , Helsinki 1

2 Kotimaisten polttoaineiden energiakäyttö 2000 ja 2001* Mtoe TWh Milj. k-m 3 PJ Osuus Suomen energiankulutuksesta, % Mustalipeä 3, Kiinteät, joista 2,0 1, , kuori 1,2 1, sahanpuru ym. 0,4 0,4 5 4, metsähake 0,1 0,16 1,5 1,9 5 7 Puun pienkäyttö 1,1 1, , PUU YHTEENSÄ 6,5 6, Kierrätyspolttoaineet 0,02 0,03 0,28 0,4 1 Biokaasu 0,02 0,2 0,7 Turve 1,4 1, ,3 17, KOTIMAISET YHTEENSÄ 8,0 92, *alustavia tilastotietoja 2

3 Kansalliset tavoitteet bioenergian käytön lisäämiseksi sähkön tuotannossa uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelmassa TWh 25 22,8 20 Kaukolämmitys Teollisuus 15 12, , Visio 2025 Tavoite vuosille sähkön tuotannon lisäämiseksi 6,2 TWh -> 12,4 TWh eli 100 %, koko bioenergialle tavoite on 58 TWh (6,1 Mtoe) -> 90 TWh eli 55 % 3

4 Biopolttoaineiden tuotannon lisäysmahdollisuudet kahdella eri kustannustasolla: kilpailukykyinen polttoainemäärä nykytukitasolla - polttoainemäärä, jos kustannukset saavat olla % nykytilanteeseen verrattuna TWh Nykykäyttö Mustalipeä Teollisuuden sivutuotteet Kuusikoiden päätehakkuut 0,7 4,9-7,2 4,9-7,2 4,9 7,2 Männiköiden päätehakkuut Pieni 2,8-3,3 2,8-3,3 2,8-3,3 Ensiharvennukset, nuoret metsät ja taimikonhoito Puun pienkäyttö 13 Lisäkäyttömahdollisuus nykykäyttöön verrattuna 0,3 1,4-9,5 1,4-9,5 1,4-9,5 (73) Kierrätyspolttoaineet 0, Peltobiomassat Biopolttoaineiden lisäkäyttömahdollisuus nykykäyttöön verrattuna yhteensä (74) * *15 TWh:n lisäys vastaa Uusiutuvien edistämisohjelman tavoitetta vuodelle 2010 LÄHDE: Helynen et al. Bioenergian mahdollisuudet kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä. VTT Tiedotteita

5 Biopolttoaineiden käytön tekniset lisäysmahdollisuudet perustapaus = kiinteistölämmityksen lisäys edistämisohjelman mukaan, suurkäytössä lisäkäyttö käytössä ja suunnitteilla olevissa laitoksissa nykytapaan maksimitapaus = lisäinvestointeja nykylaitoksiin biopolttoaineiden käytön maksimoimiseksi Käyttökohde Laskentavaihtoehdot Arvioitu lisäysmahdollisuus vuodesta 1999 vuoteen 2010 TWh Hiilidioksidipäästöjen vähennys korvattaessa fossiilisia polttoaineita Milj. tonnia Kiinteistölämmitys Perustapaus Maksimitapaus 5,8 9,3 1,4 2,2 Suurkäyttökohteet Perustapaus Maksimitapaus 8,5 25,6 1,4 2,3 5,2 8,7 YHTEENSÄ Perustapaus Maksimitapaus 14,3 34,9 2,8 3,7 7,4 10,9 Saatavilla oleva lisäbiopolttoaine Perustapaus Maksimitapaus Perustapauksessa turvetta tarvitaan vuonna 2010 noin 25 TWh/a ja maksimitapauksessa noin 15 TWh laitosten häiriöttömän käytön turvaamiseksi. 5

6 Metsähake Tavoite 5 milj.k-m3 (10 TWh) metsähaketta vuonna 2010 päätehakkuut eivät yksin riitä 2010, vaan 1/3 hakkeesta pienpuuta, jossa kannattavus edellyttää metsänhoidollisten hyötyjen huomioonottamista (MMM), koneellistamista, metsänhoitoyhdistysten mukaantuloa koska kantohinta jää pieneksi, metsähakkeen tuotanto voitaisiin kytkeä metsänhoitoon kokonaispakettina pienpuun tuotantotukien tarkistus: ei ainoastaan KEMERAkohteille, puskuri- ja varmuusvarastointia tarvitaan; turve tärkeä polttoaineen saatavuuden lisäksi myös laitosten häiriöttömän käytön turvaamisessa metsähakkeen tuotannon lisäyksen tärkein este on kannattamattomuus 6

7 Metsähakkeen käyttö 2001, m 3 alle yli Rovaniemi Kemi Oulu Suomussalmi Kajaani Nivala Ilomantsi PUUENERGIAN TEKNOLOGIAOHJELMA Seinäjoki Kitee Savonlinna Jyväskylä Mikkeli Pori Rauma Jämsä Tampere Valkeakoski Rautjärvi Anjalankoski Turku Forssa Salo METLA:n tilastoaineisto 7

8 VTT PROSESSIT Välivarastohaketusjärjestelmä Hakkuutähteiden paalausjärjestelmä E.Alakangas 8

9 Photo: Timberjack RUUENERGIAN TEKNOLOGIAOHJELMA 9

10 Hakkeen kustannukset käyttöpaikalla kuljetusmatkan mukaan mk/mwh 60 1 FIM = 0, Keskimääräinen kustannus Irto hakkuutähde Palstahaketus 50 Tienvarsihaketus Paalaus Kaukokuljetusmatka, km 10

11 Jätteiden energiakäyttö Edistämisohjelman, ilmasto-ohjelman ja YM:n jätesuunnitelman sekä jätteenpolttodirektiivin kansallisten määräysten koordinointi vaatii lisää yhteistyötä Kierrätyspolttoaineiden nykykäyttö on t/a, joka vähentynee selvästi vuoden 2006 alkuun mennessä jätteenpolttodirektiivin voimaantulon myötä YM:n jätesuunnitelman mukaan 1 milj.tonnin jätteiden energiakäyttö Suomen mallin mukainen, syntypistelajitteluun ja hallitunlaatuisen kierrätyspolttoaineen valmistukseen ja käyttöön perustuvan järjestelmän kehitys ja demonstrointi vaatii vielä lisätoimenpiteitä Jätteiden energiakäyttö ei etene ilman merkittäviä toimenpiteitä 11

12 Biopolttonesteet On ajankohtaista selvittää EU:n liikenteen biopolttonestedirektiiviehdotuksen vaikutukset Suomeen Vuoden 2010 tavoite (5.75%) tarkoittaisi 0,4 milj.tonnin raakaainetarvetta (1.5 TWh) Suomessa, Euroopassa yli 40 % lisäbiopolttoaineesta biopolttonesteiksi -> eri sektoreiden kilpailu raaka-aineesta Tuotanto voitaisiin integroida kustannustehokkaasti öljynjalostamoihin tai metsäteollisuuteen Käytössä kaupallista tekniikkaa vain viljelykasveille, mutta se vaatii suuria tukitoimenpiteitä ja arvioitu tuotantomahdollisuus olisi vain 2 %, kun tavoite 5.75% Jos direktiivi hyväksytään, sen vaikutukset erittäin suuret 12

13 Energian tuotantoteknologioiden kehitysnäkymiä Suomessa Uusia kilpailukykyisiä teknologioita maailmanmarkkinoille Kilpailukykyisiä Innovatiivisia Integroituja ratkaisuja Kierrätyspolttoaineiden kaasutus Biomassan rinnakkaispoltto &CHP Pienet ja keskikokoiset CHP laitokset Korkean hyötysuhteen leijukattila kiinteille polttoaineille Automatisoitu energiapuun korjuu Puhdas pienpoltto Kehittynyt soodakattila Korkea hyöty- ja rakennussuhde Integroidut jätehuollon ratkaisut Urban Mill Bioöljyt puusta ja REF:istä Puun paineistettu kaasutus Suuren kokoluokan offshore tuulivoima Mikro-CHP mikroturbiinit,polttokennot, hybridit, Merkittäviä globaaleihin tarpeisiin Puhtaus ja turvallisuus Polttokennolla tehostetut voimalat Mustalipeän kaasutus Virtuaaliset voimalat CO 2 -talteenotto voimalaitoksilla Monituotevoimalat Innovatiiviset ydinvoimalat Pieni koko, korkea hyötysuhde CO2-vapaa vetytalous muotoutuu Vaihtoehtoja erilaisiin tulevaisuuksiin? Hyötöreaktorit, fuusio Ympäristöä säästävä Arktinen tuulivoima 2000 Tehokkuus Pienemmät ympäristövaikutukset 13

14 Biomassojen energiakäytön uudet tekniikat Puun pienkäyttö lämmityksessä: päästöjen vähentäminen ja käyttömukavuuden parantaminen, pelletit ja muut jalosteet Kostean polttoaineen käyttö aluelämpökokoluokassa Sähkön ja lämmön tuotanto (CHP) aiempaa pienemmissä kokoluokissa, alle 5 MW sähköä:arinahöyrykattilahöyryturbiini/kone, kiinteäpetikaasutin-polttomoottori, ORC Korkeahyötysuhteiset suurvoimalat leijukerrostekniikalla Bioenergian käyttö hiilipölykattiloissa seospolttona: sahanpuru, pelletit, Lahti-kaasutinkytkentä, erilliset biopolttimet Jätteiden yhdistetty energia- ja hyötykäyttö Biopolttonesteiden integroitu tuotanto 14

15 Työllistävyys Energiavaltainen prosessiteollisuus yli henkilöä Energiasektori öljyn jalostus ja maakaasu sähkön ja lämmön tuotanto, jakelu turpeen ja puun tuotanto YHTEENSÄ energiateknologian tuotanto ja vienti yli (Lähde: TT 2002) 15

16 Esimerkkejä bioenergian työllistävyydestä Metsähakkeiden lisäkäyttö 5 milj. kiintokuutiometriä (10 TWh) vuoteen 2010 uusiutuvien edistämisohjelman mukaisesti Hakkuutähdehaketta päätehakkuilta 2/3 Metsähaketta nuorista metsistä 1/3 polttoaineen tuotannossa ja kuljetuksessa lisätyöpaikkoja noin 2200 henkilölle liiketoiminnan volyymi 86 milj. euroa/vuosi (500 milj. mk/vuosi) Lisäksi työpaikkoja energian tuotannossa alle 1000 Metsähakkeen tuotanto nuorista metsistä edellyttää tukitoimia kilpailukykyisen polttoaineen tuottamiseksi. 16

17 Uusia liiketoimintamahdollisuuksia bioenergian alueella Polttoainejalosteiden valmistus: pelletit, biopolttonesteet Lämpöyrittäjyys: lämmön myynti kiinteistöille Jätteiden hyötykäyttö materiaaleina ja energiana Laitevalmistus vientiin: suomalaiset markkinajohtajia esimerkiksi leijukattiloiden toimittajana 17

18 Yhteenveto Biopolttoaineilla, joista puu on tärkein jatkossakin, on useita vaihtoehtoisia käyttökohteita tulevaisuudessa kiinteistölämmitys, suurkäyttö kaukolämmön tuotantoon ja teollisuudessa, biopolttonesteiden ja muiden jalosteiden valmistus, vienti - edullisimmista polttoaine-eristä tulee kilpailua Kansalliset edistämistoimet ja suunnitteilla olevat EU-direktiivit parantavat biopolttoaineiden kilpailukykyä 18

19 Yhteenveto Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelman mukainen bioenergian käytön lisäystavoite 55 % saavutettaneen vuoteen 2010 mennessä nykytukitasoilla. Biopolttoaineilla sähköä tuolloin tuotetaan vuoden 2000 tasoon verrattuna lisää 4 TWh (650 MW), josta vain osa on lisäkapasiteettia. Lisäbiopolttoaine on metsähaketta, jätteitä ja metsäteollisuuden sivutuotteita. Bioenergiavarat mahdollistaisivat edistämisohjelmaa suuremman lisäyksen, mutta lisäbiopolttoaineiden hintataso on % korkeampi. 19

20 Johtopäätökset Kehitteillä on monia uusia tekniikoita, jotka mahdollistavat - peltobiomassojen energiakäytön - polttoaineiden tuotannon ja kuljetuksen tehokkaammin - polttoaineiden automatisoidun käytön lämmityksessä (pelletit, bioöljyt) - sähkön tuotannon entistä pienemmässä kokoluokassa - jätteiden energia- ja hyötykäytön yhdistämisen - yhdistetyssä sähkön ja lämmön tuotannossa sähkön tuotannon 2- kertaistamisen Uudet tekniikat tulisi demonstroida ennen vuotta 2010, ja niiden avulla olisi mahdollista saavuttaa edistämisohjelmassa esitetty visio, jossa sähkön tuotanto bioenergialla olisi 23 TWh (3800 MW) vuonna Uusien tekniikoiden vientimahdollisuudet ovat merkittävät. 20