Maatalouden energiankäyttö ja energian säästäminen Maataloustieteen päivät 2012

Transkriptio

1 Maatalouden energiankäyttö ja energian säästäminen Maataloustieteen päivät 2012 Jukka Ahokas Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta Maataloustieteiden laitos

2 Maatalouden energian käyttö Maatalouden osuus Suomen energian kulutuksesta oli vuonna %. Maataloudessa saavutettavien energian säästötoimenpiteiden vaikutus koko maan energian kulutukseen on siksi vähäinen. Energian säästötoimenpiteillä voi olla suuri vaikutus yksittäisen tilan energian käyttöön ja sitä kautta myös tilan talouteen. Energian säästön lisäksi maataloudella on hyviä mahdollisuuksia siirtyä uusiutuvan energian käyttöön ja myyntiin. Maatilojen energiaohjelman valmistelu. Tulokset. Raportti Bionova Engineering

3 Maatilojen energiaohjelma Maa- ja metsätalousministeriö on käynnistänyt maatilojen energiaohjelman. Tavoitteena on 9 % energian säästö vuoteen 2016 mennessä vuosien tasosta. Maatilat voivat liittyä energiaohjelmaan allekirjoittamalla liittymisasiakirjan. Sopimus velvoittaa selvittämään maatilan energiakulutuksen ja kannustaa tehostamaan energian käyttöä. Energiasuunnitelman tekemiseen on mahdollista saada avustusta

4 Kasvintuotannon energian tarve Suora energian käyttö Maan muokkaus 1374 MJ/ha = 39 l/ha Kylvö ja lannoitus 135 MJ/ha = 4 l/ha Kasvinsuojelu 67 MJ/ha = 2 l/ha Sadonkorjuu 553 MJ/ha = 16 l/ha Säilyttäminen 915 MJ/ha = 26 l/ha Summa 3044 MJ/ha = 86 l/ha Epäsuora energian käyttö Koneiden valmistus 416 MJ/ha = 12 l/ha Rakennukset 429 MJ/ha = 12 l/ha Lannoitteiden valmistus 5908 MJ/ha = 167 l/ha Kuljetukset 329 MJ/ha = 9 l/ha Summa 7082 MJ/ha = 201 l/ha

5 Työkoneiden energiankäyttö Energian käytön jakauma ohran tuotannossa 11,6 GJ/ha Siemenet 7 % Kemikaalit 54 % Työkoneet 28 % Viljankuivaus 11 % Kasvintuotannossa kemikaalien (lannoitteet, torjuntaaineet) vaativat eniten energiaa Työkoneiden käyttö ja valmistus tulevat seuraavina Viljan kuivauksen energian tarve riippuu viljan kosteudesta, se voi olla kosteana syksynä yhtä suuri kuin työkoneiden energian tarve (kuvassa puintikosteus 18%)

6 Kasvintuotannon energiankäyttöjä Muoviin kääritty tuorerehu Ley for silage, GJ/ha total Sokerijuurikas Sugar beet, 18.2 GJ/ha total Seed 1 % Machines and diesel fuel 14 % Wrapping plastic 12 % Seed 1 % Machines and diesel fuel 31 % Agro chemicals 73 % Agro chemicals 68 %

7 Energiasuhde Energiasuhde ilmaisee tuotetun tuotteen energiasisällön ja tuottamiseen kuluneen energiamäärän suhteen. Energiasuhteen on oltava yli 1, jotta tuotanto olisi energiataloudellisesti järkevää. N e = E E tuote tuo tan to = = 4,6 N e E tuote E tuotanto energiasuhde tuotteen energiamäärä lämpöarvon mukaan laskettuna, esim kg/ha ohraa vastaa 1600 l pö tuotantoon käytetty energiamäärä, esim. 350 l/ha

8 Nettoenergiasaanto Nettoenergiasaanto ilmoittaa kuinka paljon energiaa jäi yli tuotannossa N g = E tuote E tuo tanto

9 Energiasuhteita Tuote Energiasuhde Vilja 3-5 Ruokohelpi Säilönurmi 5-7 Etanoli 1 1,5 Biodiesel 2 Maito 0,9 1,9 Sianliha 0,3 0,8

10 Energiapositiivisuus Maatalous on harvoja tuotantoja, joissa tuotetussa tuotteessa on enemmän energiaa kuin mitä tuottamiseen käytetään Kasvintuotannon energiatase on POSITIIVINEN Miten tämä on mahdollista? - Viljely sitoo aurinkoenergiaa kasveihin

11 Työkoneiden polttoaineenkulutukseen vaikuttaa Käyttövoimakone traktori / oma moottori itsekulkevissa koneissa Työkoneen kunto Työkoneen säätö Työsyvyys Ajonopeus Kuljettaja Ajotapa Säädöt Viljelytavat

12 Simpukkakäyrästö Kulutus l/h Vääntömomentti Nm Teho kw Teho kw Moottorin nopeus r/min Kuljettaja voi valita käyttääkö hän saman tehon saamisessa alhaista tai korkeaa kulutusta!

13 Moottorin hyötysuhde Kuljettaja valitsee ajotavallaan mitä hyötysuhdetta käytetään Kaasu aina pohjassa tarkoittaa aina huonoa hyötysuhdetta ja suurta polttoaineen kulutusta Kultusta voidaan pienentää seuraavalla periaatteella: Jos kone kulkee kevyesti, vaihda suurempi vaihde ja pudota moottorin kierroksia niin, että ajonopeus pysyy samana

14 Työkoneen säätö Väärät työkoneiden säädöt lisäävät tehon tarvetta ja polttoaineen kulutusta Väärät kyntöauran säädöt lisäävät tehon tarvetta ja polttoaineen kulutusta aikaansaavat huonon kynnön lisäävät traktorin pyörien luistoa 300 Kyntövastus N/dm Auran sivuttaiskallistus º

15 Työsyvyys/työkorkeus Käytä työlle ja maalajille sopivaa työsyvyyttä Liian syvä työsyvyys aiheuttaa suurempaa tehon tarvetta ja lisää polttoaineen kulutusta 10 Liian matala puintikorkeus lisää 8 6 oljen määrää ja puitavan 4 massan määrää jolloin 2 0 polttoaineen kulutus kasvaa Kyntövastus kn Multamaa Hiesusavi 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 Kyntösyvyys cm

16 Ajonopeus Ajonopeuden lisääminen lisää tehontarvetta ja polttoaineen kulutusta Maataloustöille on oman sopivat ajonopeudet Vältä äärinopeuksia Liian alhainen nopeus heikentää työsaavutusta ja lisää tarvittavaa aikamäärää Maantiekuljetus Ajonopeuden alennus Polttoaineen säästö Ylivaihde ja alennettu kaasu Ylivaihde ja täysi kaasu 8. vaihde ja alennettu kaasu 8. vaihde ja täysi kaasu Ajonopeuden ja kulutuksen muutos % 6. vaihde + alenn. Äestys 6. vaihde 5. vaihde Kulutus Työsaavutus Muutos %

17 Kuljettaja Kuljettaja vaikuttaa eniten polttoaineen kulutukseen Kuljettaja voi vaikuttaa kulutukseen seuraavilla tavoilla Valitsemalla moottorin kuormituspisteen (vaihde/moottorin nopeus) Valitsemalla ajonopeuden Valitsemalla työsyvyyden Huolehtimalla koneiden kunnosta Säätämällä työkoneen oikein

18 Viljan kuivauksen säästömahdollisuuksia Kuivauksen energian kulutusta on teknisesti mahdollista vähentää jopa yli 50% Öljystä voidaan luopua siirtymällä uusiutuviin polttoaineisiin - Vilja voidaan kuivata kokonaan kotimaisella polttoaineella Kuivaamisesta voidaan kokonaan luopua jos käytetään muita säilöntätapoja Hyötyykö viljelijä tästä taloudellisesti Talous on eri asia kuin energiansäästö! Sähkö (8,9 snt/kwh) Polttoöljy (68,9 snt/l) 8 % 10 % 16 % 200 hl 32 % Korko (5%) Poisto (poistoajat: koneisto 15 ja rakennus 25 vuotta) Vakuutus ja kunnossapito (1,5%) Polttoöljy (68,9 snt/l) Sähkö (8,9 snt/kwh) Työ

19 Energian säästö Öljypolttimen säätö, vaikutus 0 15 % Kuivaus hyvän sään aikaan, vaikutus 0 20 % Kuivurin eristäminen, vaikutus % Korkea kuivauslämpötila, vaikutus % Ylikuivaamisen välttäminen, vaikutus 10-20% Poistoilman lämmön talteenotto, vaikutus jopa yli 50 %

20 Pintalämpötiloja Kuivurin puhallusilman puoleisen päädyn pintalämpötilat ovat n C Tästä aiheutuu W/m 2 lämpövirta 10 m 2 peltipinta aiheuttaa 2 3 kw lämpöhäviön Puhallusputken pintalämpötilat ovat C ja lämpövirta on W/m 2 5 m pitkän ja 0,63 m halkaisijaltaan olevan putken vaipan ala on n 10 m 2 ja lämpöhäviö on 4 5 kw

21 Eristäminen

22 Tuloksia Alustavia syksyn 2011 koetuloksia Erä Alkukosteus [%] Kaasun kulutus eristämättömässä kuivurissa [m3] Kaasun kulutus eristetyssä kuivurissa [m3] Energian säästö [%] , , Keskiarvo 20 %

23 Hakkeen kannattavuus Laskentaperusteet Vilja-ala 100 ha Puintikosteus 22% Sato 3500 kg/ha Öljyn hinta 56 cnt/l Laskentaperusteet Vilja-ala 100 ha Puintikosteus 22% Sato 3500 kg/ha Öljyn hinta 100 cnt/l Vaihtoehdot Hake 0 /m3 Investointikustannus Uusi hakeuuni Polttoainevarasto 3000 Hakkuri 5000 Yhteensä Polttoaine Kosteus 35 % Tiheys 200 kg/m3 Lämpöarvo 11,5 MJ/kg 3,2 kwh/kg 639 kwh/m3 Hyötysuhde 0,8 Määrät Määrä 1,18 m3/ha Määrä 118 m3 Hinta 0 Säästö /v Säästö /v 3792 Takaisinmaksuaika v Tak.maksuaika v 8,7 Vaihtoehdot Hake 0 /m3 Investointikustannus Uusi hakeuuni Polttoainevarasto 3000 Hakkuri 5000 Yhteensä Polttoaine Kosteus 35 % Tiheys 200 kg/m3 Lämpöarvo 11,5 MJ/kg 3,2 kwh/kg 639 kwh/m3 Hyötysuhde 0,8 Määrät Määrä 1,18 m3/ha Määrä 118 m3 Hinta 0 Säästö /v Säästö /v 6771 Takaisinmaksuaika v Tak.maksuaika v 4,9

24 Muut säilöntätavat Palva R. Tuoresäilöntä on entistä kiinnostavampi vaihtoehto. Teho 5/2008

25 Karjatalouskoneiden energian käyttö Osuus kokonaiskulutuksesta % Sianliha Maito Sähkön käyttö Ilmanvaihdon lämpöhäviöt Rakenteiden lämpöhäviöt Rehun tuotanto Tuotanto Karjatalouskoneiden osalta etenkin maidontuotannossa tarvitaan runsaasti sähköenergiaa Kyseessä on rehunjakoon, lannan poistoon, lypsyyn ja maidon jäähdytykseen liittyvä energian käyttö

26 Esimerkki ilmanvaihdosta 350 Sisäilman laatu ja ilmanvaihtotarve eri painoisilla sioilla Ilmanvaihtomäärä m3/h CO2 pitoisuus ppm Energia säästö ei ole päätavoite, säästön seuraukset pitää myös ottaa huomioon! Energiaa voidaan säästää vähentämällä ilmanvaihtoa Seurauksena on ilman laadun huonontuminen! Tarvittaisiin lämmöntalteenotto, jotta saataisiin energian säästö ja hyvä sisäilma samanaikaisesti!

27 Energian säästö Maatalouden energiaohjelma on alkanut Maatila, pyrkimys tehokkuuteen ja hyvään talouteen, säästö voi olla monesti investointi Valtio, pyrkimys kokonaissäästöön Kuluttajien energian säästöstä ei puhuta, miksi? - Nykyinen hyvinvointi haluttaa säilyttää, bioenergia mahdollistaa tämän? - Energia on nykyisin niin halpaa ettei sen säästämisellä voiteta rahallisesti?

28 Energian säästö Fossiilisen energian käyttöä tuotannossa pitäisi vähentää Fossiilisten lannoitteiden käyttöä pitäisi vähentää - Ravinnekiertoa pitäisi parantaa - Typensitojakasvien avulla voidaan vähentää lisätypen tarvetta Sadon kuivaus- ja varastointimenetelmiä pitäisi kehittää Biomassat pitäisi hyödyntää paremmin Ajotavat vaatisi lisätietoa ja koulutusta Tuotantomenetelmiä ja koneita pitäisi kehittää energiantehokkaammiksi

29 Energiansäästötietoutta