Sinustako biokaasuyrittäjä?

Transkriptio

1 Sinustako biokaasuyrittäjä? Saarijärvi Biokaasun tuotanto Saija Rasi Erika Winquist Ville Pyykkönen Luonnonvarakeskus Kuva: Valtra

2 Biokaasu Biokaasu muodostuu orgaanisen aineen hajotessa Jäteveden puhdistamoiden mädättämöt Kaatopaikat Keskitetyt tai maatilakohtaiset biokaasulaitokset Perustana hapeton eli anaerobinen mikrobiologinen toiminta Lopputuotteena runsaasti metaania sisältävä biokaasu

3 Biokaasuprosessi Biohajoava jäte Teollisuus Yhdyskunnat Energiakasvit Maatalous Lanta Sivutuotteet Biokaasuprosessi Hiilidioksidin hyödyntäminen Teollisuus Kasvihuoneet Kylmäsäilytys Biokaasu CH 4 CO 2 Jäännös Ravinteet Orgaaninen aine Energiaa maatilan omaan käyttöön Energiaa maatilan ulkopuolelle Lämpö Lämpö ja sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Pelto Muut käyttömahdollisuudet

4 Biokaasuprosessin raaka-aineet Maatilojen raaka-aineet Eläintuotannon jätteet (lanta) Peltobiomassat (energiakasvit, kasvintuotannon jätteet ja sivutuotteet) Yhdyskuntien raaka-aineet Puhdistamoliete Saostuskaivoliete Biojäte Teollisuuden raaka-aineet Biohajoavat jätteet ja sivutuotteet

5 Eri materiaalien metaanintuottopotentiaali Materiaali Metaanintuotto m 3 CH 4 / tonni orgaanista ainetta Metaanintuotto m 3 CH 4 / tonni märkäpaino Teurasjäte Biojäte Kasvibiomassa Jätevedenpuhdistamon liete Lehmänlanta Sianlanta Lehtomäki ym. 2007

6 Esimerkki Kuva: Saija Rasi Kuva: Jari Lindeman 1 ha timotei nurmea km Lehtomäki ym. 2007

7 Biokaasuprosessit (1) Mesofiilinen prosessi C Termofiilinen prosessi Noin 55 C Nopeampi hajoaminen reaktoritilavuus pienempi Herkkä lämpötilan ja ph:n muutoksille sekä inhibiittoreiden vaikutuksille (ammoniakin tai rasvahappojen määrän nousu) Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

8 Biokaasuprosessit (2) Märkäprosessi % kuiva-aine pitoisuus pumpattavaa ja helposti sekoitettavaa Jatkuvasekoitteinen reaktori; mekaaninen, kaasu- tai lietesekoitus Kuivaprosessi (=korkean kiintoaineen prosessi) % kuiva-ainepitoisuus Voi olla jatkuvatoimisia (tulppavirtaus) tai toimia panosperiaatteella Vakaa toiminta edellyttää usein materiaalin kierrättämistä reaktoriin tasaisen mikrobikannan ylläpitämiseksi Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

9 Biokaasun koostumus Kaasun koostumus vaihtelee eri kohteissa/eri olosuhteissa Pääkomponentit: metaani, hiilidioksidi Muut komponentit: rikkivety ja muut rikkiyhdisteet, typpi, ammoniakki, haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC), vesi, pölypartikkelit Metaani myös maakaasun pääkomponentti Kaasun lähde CH 4 (%) CO 2 (%) N 2 (%) H 2 S (ppm) Biokaasulaitos < Jätevedenpuhdistamo < Kaatopaikka

10 Biokaasun hyödyntäminen BIOKAASU Kosteuden ja rikkivedyn poisto Kosteuden, rikkivedyn ja hiilidioksidin poisto Reformointi Boileri CHP Polttokenno Lämpöä Sähköä Lämpöä Sähköä Lämpöä Kompressointi Liikennepolttoaine (biometaani)

11 Merkitys energiantuotannossa Teoreettinen biokaasupotentiaali Suomessa on noin 24 TWh, teknistaloudellinen noin 10 TWh 86% potentiaalista maataloudessa 1,5 TWh lannoista 7,3 TWh energiakasvit ja kasvijäte Teknistaloudellinen potentiaali CHP-tuotannossa vastaisi 3% kokonaissähkönkulutuksesta Suomessa Liikennekäytössä sama määrä vastaisi noin 14% liikennepolttoaineen kulutuksesta Suomessa

12 Merkitys ravinteiden kierrätykselle Hyvin suunniteltu biokaasun tuotanto voi lähialueen peltoviljelyn kanssa muodostaa lähes suljetun ravinnekierron Ravinteiden hyödyntämisen suunnittelussa on ohjenuorana nitraattiasetus ja ympäristökorvausjärjestelmä käsittelyjäännös luokitellaan lannoitevalmisteeksi, joten lannoitus suunnitellaan analysoitujen pitoisuuksien perusteella

13 Tuotantoeläimien keskittyminen keskittää myös ravinteita Lannan sisältämä fosfori riittäisi korvaamaan Suomessa käytetyn fosforilannoitteen Tarvitaan taloudellisesti toimivia prosesseja ravinteiden konsentroimiseen Markkinoille sopivat ja helposti kuljetettavat lannoitevalmisteet Ylivainio ym. 2014

14 Jäännöksen käyttöä voi rajoittaa maan fosforipitoisuus Nurmisadon mukana voi poistua enemmän fosforia, kuin mitä sitä saa pellolle palauttaa Fosforin viljavuusluokan ollessa hyvä tai korkea Jos lannoitus perustuu pelkästään käsittelyjäännökseen, voi ympäristötuen tai nitraattiasetuksen kokonaistyppiraja tulla vastaan

15 Biokaasulaitosten kannattavuus Käytettävissä olevat syötteet Biokaasun energiasisällön hyödyntäminen Käsittelyjäännöksen hyödyntäminen lannoitteena Investointituki Miten kaikki vaikuttaa kaikkeen: kokonaiskuvan hahmottaminen Biokaasulaskurilla Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

16 Käytettävissä olevat syötteet Saatavuus Omalla tilalla käytettävissä olevat syötteet Tilojen välinen yhteistyö (kuljetusmatkat) Porttimaksut (mahdollisuus lisätuloihin) Kuiva-ainepitoisuus Syötteiden kuiva-ainepitoisuus määrittelee laitostekniikan Märkäprosessi: vakiintunut tekniikka, useita laitostoimittajia Korkean kiintoaineen prosessi: yleistymässä, joitakin laitostoimittajia Energiasisältö Helposti hajoavan orgaanisen aineksen määrä metaanintuottopotentiaali Myös biokaasun tuotanto kuluttaa energiaa, esim. reaktorin lämmitys ja sekoitus, prosessin kokonaishyötysuhde jää matalaksi, jos syötteen energiasisältö on matala Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

17 Biokaasun energiasisällön hyödyntäminen Lämmön ja sähkön tuotto biokaasusta (CHP) Maatilan oma energiankäyttö: pystytäänkö kaikki syntyvä lämpö hyödyntämään? Vaihtoehtoisen energian hinta (ostosähkö, hake/öljylämmitys) Biokaasun jalostus liikennepolttoaineeksi Liikennepolttoaineena biokaasusta saa parhaan hinnan, mutta puhdistuslaitteisto on kallis ja vaatii riittävän tuotantomäärän Myynti valtakunnalliseen maakaasuverkkoon (Gasum) Oma tankkausasema (lähiseudulla riittävästi kaasuautoja) Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

18 SÄHKÖ LÄMPÖ kwh / vrk kwh / vrk Biokaasulaitoksen sähköntuotto Tilan sähköntarve Biokaasulaitoksen lämmöntuotto Tilan lämmöntarve Esimerkkilaskussa 160 lehmän lypsykarjatila Maatilan energian tarve: 74 % sähköä 26 % lämpöä Biokaasulaitoksen energian tuotto: 32 % sähköä 55 % lämpöä ILVAMAP-loppuseminaari 18 Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

19 Käsittelyjäännöksen hyödyntäminen Käsittelyjäännöksen hyödyntämiselle oltava suunnitelma ja riittävästi levitysalaa Parantaa tilan ravinneomavaisuutta, koska kasveille käyttökelpoisen liukoisen typen määrä lisääntyy biokaasuprosessissa Vähentää muiden lannoitevalmisteiden käyttötarvetta, merkittävä hyöty luomuviljelyssä (lihaluujauho) Voidaan hyödyntää peltojen lannoituksessa sellaisenaan tai separoida typpipitoiseen nestejakeeseen ja fosforipitoiseen kuivajakeeseen

20 Investointituki Maatalouden investointituki maatilan biokaasulaitos tuki max 40 % ( ), pienin tuettava investointi ja tuki Tukea voidaan myöntää maatilan energiantuotannossa tarvittavaan rakentamisinvestointiin siltä osin kuin energia käytetään maatalouden tuotantotoiminnassa ei energian myyntiä! Maaseudun yritystuki pienyritykset tuki max 30 %, pienin tuettava investointi ja tuki Yritysmuotoisten biokaasulaitosten saatava pääosa tuloistaan energian myynnistä ja lisäjakeiden käsittelyn porttimaksuista ei energian omakäyttöä! Työ- ja elinkeinoministeriön energiatuki yritykset, kunnat (ei maatilan yhteyteen) tuki % biokaasun tuotanto < 100 kva (syöttötariffin rajan alle jäävät hankkeet) investointi edistää uusiutuvan energian tuotantoa tai käyttöä Investointitukimahdollisuudet selvitettävä aina tapauskohtaisesti, apua paikalliselta ELY-keskukselta! Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

21 Biokaasulaitosten kannattavuus Biokaasulaitoksen kannattavuus on aina tapauskohtaista Oman laitoksen kannattavuusedellytyksiä voi arvioida Biokaasulaskurilla Seuraavassa työpajassa laskuria esitellään esimerkkien avulla Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

22 Luke Maaninka Nettosähkö ja -lämpö yht. 400 MWh Navetta 120 lehmää Tekninen tila CHP-yksikkö (20 kw el + 43 kw th ) Lämpökattila (85 kw) Biokaasu 700 MWh Esisäiliö 100 m 3 Lietelanta 3500 t Kuivamassan syöttölaite Rehu 300 t KV 250 m 3 Reaktori 260 m 3, 37 ºC KV 250 m 3 JKA 260 m 3, 30 ºC Lietevarastot Kuivajae Lietelanta toiselta maatilalta Apevaunu Siilo/Paalit/ muu Pellot Jäännös Kuivajae Nestejae Separaattori Separaattori Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

23 Juvan Bioson Oy Karjatilat Kanatilat Pellot Tekninen tila CHP-yksikkö Lämpökattila Nettosähkö 1400 MWh Nettolämpö 2000 MWh Turakkalan puutarha Oy Säiliöauto Max 30 km/suunta Biokaasu Esisäiliö Lietelanta + kananlanta t Porttimaksulliset jätteet 1000 t Vihannesjäte Reaktori 1700 m 3 JKA 2000 m 3 Hygienisointiyksikkö Rasvakaivoliete Leipomojäte Jäännös Lietevarasto Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

24 Rasvaliete Puhdistamoliete Roskakala Biokymppi Oy (Kitee) Biojäte Lanta Kasvimassa Kiteen lämpö CHP Kattila Biokaasuputki 1,5 km Kaatopaikkakaasu Tekninen tila CHP Kattila Vihreä sähkö Lämpö Kaukolämpöverkko Kaasupumppaamo Kaasu yht. 10 GWh Valtakunnan sähköverkko Kaatopaikka Syötteet t Reaktori 1 (Luomu) 3000 m 3 Reaktori m 3 Vastaanottosäiliöt Hygienisointi Separaattori Varasto Varasto Varasto Varasto Nestelannoite Kuivalannoite Nestelannoite Kuivalannoite Luomupellot Pellot Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

25 Biokaasulaitosten lukuja Laitos Kapasiteetti Syötteet Tunnuslukuja Kaasua Nettoenergia Luke Maaninka n t Naudan lietelanta 3500 t + rehu 300 t Juvan Bioson Oy t Lannat t + porttimaksulliset jätteet 1000 t Biokymppi (Kitee) t t Investointi Investointi 1,5 M t Investointi 7 M Liikevaihto 1,5 M 700 MWh 400 MWh el+th 10 GWh 1400 MWh el MWh th

26 Biokaasulaitosten ongelmia ja ratkaisuja Ongelma Korkea investointikustannus Korkeat käyttö-/korjauskustannukset (kustannusten hallinta) Ratkaisu? Oma työ ja olemassa olevien rakenteiden hyödyntäminen (maatilat) Takuu? Huoltosopimus? Automatisointi? Laitteiden/osien kestävyys? Tarjouspyynnön tarkkuus? CHP-yksikön korkeat käyttö-/korjauskustannukset Rikkivedyn poisto biokaasusta (esim. ilmasyöttö + aktiivihiili) Reaktorin sekoittimien suuri sähkönkulutus Sekoituksen tauotus, kaasusekoitusjärjestelmä Lisäsyötteen korkea tuotanto-/kuljetuskustannus Energian tuotanto vs. kysyntä Käsittelyjäännöksen ravinnepitoisuudet Ylijäämä-/hävikkirehun käyttö? Ilmainen kasvimassa? Porttimaksu? Lietteen separointi? Laitoksen syötön optimointi (kokeet/mallinnus) Separointi Biokaasuliiketoimintaa ja -verkostoja Keski-Suomeen,

27 Kiitos! Saija Rasi Erika Winquist Ville Pyykkönen Viitteet: Kari Ylivainio, Minna Sarvi, Riitta Lemola, Risto Uusitalo, Eila Turtola Regional P stocks in soil and in animal manure as compared to P requirement of plants in Finland. MTT Report Kuva: Ville Pyykkönen Winquist, Erika; Luostarinen, Sari; Kässi, Pellervo; Pyykkönen, Ville; Regina, Kristiina Maatilojen biokaasulaitosten kannattavuus ja kasvihuonekaasujen päästövähennys. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 36/ Lehtomäki, A., Paavola, T., Luostarinen, S., Rintala, J Biokaasusta energiaa maatalouteen raaka-aineet, teknologiat ja lopputuotteet. Jyväskylän yliopiston tiedonantoja 85.