ENKAT hanke: Biokaasutraktorin vaikutus biokaasulaitoksen energiataseeseen ja kasvihuonekaasupäästöihin

Transkriptio

1 ENKAT hanke: Biokaasutraktorin vaikutus biokaasulaitoksen energiataseeseen ja kasvihuonekaasupäästöihin MMM Mari Seppälä Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

2 Biokaasulaitoksen energiatase Energiataseessa lasketaan tuotantoketjun kuluttama energia ja sitä verrataan tuotettuun energiaan. Energiantuotannon tapahduttava mahdollisimman tehokkaasti sekä taloudellisesti että ympäristön kannalta Kulutettu energia Nurmenviljely Syötteiden ja jäännöksen kuljetukset Biokaasuprosessin kuluttama sähkö ja lämpö Biokaasun prosessointi (puhdistus ja paineistus) Tuotettu energia CHP (sähkö ja lämpö) Liikennepolttoaine (biometaani) Panos/tuotos suhde -> Paljonko energiaa kuluu yhden energiayksikön tuottamiseen

3 Kasvihuonekaasupäästöt Euroopan parlamentin ja neuvoston antama direktiivi (RES-direktiivi, 2009/28/EY) antaa uusiutuvista energianlähteistä peräisin oleville biopolttoaineille kestävyyskriteerit. Raaka-aineen alkuperä Ilmastovaikutukset, päästövähennykset Kasvihuonekaasuista tarkastellaan hiilidioksidia (CO 2 ), metaania(ch 4 ) ja dityppioksidia (N 2 O), jotka ovat merkittävimmät kasvihuonekaasut

4 Biokaasulaitoksen perustiedot Kolme erillistä reaktoria, joiden yhteistilavuus 7000 m 3 Syötteenä t nurmirehua, noin 1000 ha Uusiminen 5 vuoden välein suojaviljaan t lietelantaa t kierrätetään nestejaetta

5 Lannoitteet Siemen Kasvinsuojelu Säilöntäaine Biokaasuprosessi energiakasveista Polttoaine Sähkö Lämpö Biokaasu CHP Lämpö sähkö Nurmen viljely Puhdistus ja paineistus Biometaani Korjuu Kuljetus Varastointi Syöttö reaktoriin Biokaasu prosessi Separointi Lietelanta -sika/lehmä Nestejae Kuljetus Kuivajae Polttoaine

6 Laskennan vaihtoehdot CHP yhdistetty sähkön ja lämmön tuotanto Oma lämpö ja sähkö BIOMETAANI Biokaasun jalostaminen biometaaniksi, liikennepolttoaineeksi BIOTRAKTORI Biokaasun jalostaminen biometaaniksi, liikennepolttoaineeksi Biometaanin käyttö biokaasutraktorissa peltoviljelyssä ja kuljetuksissa

7 Lannoitteet Siemen Kasvinsuojelu Säilöntäaine Biokaasuprosessi energiakasveista CHP Polttoaine Lämpö Nurmen viljely Sähkö Biokaasu CHP Lämpö sähkö Korjuu Kuljetus Varastointi Syöttö reaktoriin Biokaasu prosessi Separointi Lietelanta -sika/lehmä Nestejae Kuljetus Kuivajae Polttoaine

8 Lannoitteet Siemen Kasvinsuojelu Säilöntäaine Biokaasuprosessi energiakasveista, BIOMETAANI Polttoaine Sähkö Lämpö Nurmen viljely Biometaani Biokaasu Puhdistus ja paineistus Biometaani Korjuu Kuljetus Varastointi Syöttö reaktoriin Biokaasu prosessi Separointi Lietelanta -sika/lehmä Nestejae Kuljetus Kuivajae Biometaani Polttoaine

9 Nurmen viljely energiankulutus ja kasvihuonekaasupäästöt Peltoviljelytyöt, työkoneiden polttoaineet Kalkin, lannoitteiden, säilöntäaineen ja torjunta-aineen valmistus Maaperän N 2 O päästöt Käytetty typpilannoitus (haihdunta, valunta), kasvitähteiden hajoaminen Vähennykset päästöistä Maaperän hiilikertymä Lannan parempi käsittelytekniikka

10 Syötteiden ja jäännöksen kuljetus Polttoaineen tuotannon kasvihuonekaasupäästöt ja energiankulutus Lietelannan ja nurmirehun kuljetus laitokselle Neste- ja kuivajakeen kuljetus pelloille

11 Biokaasulaitoksen energiankulutus Sähkön kulutus Reaktorin syöttäminen Sekoitus Pumput Separointi Lämminvesi kierto Kaasun puhdistus ja paineistus biometaaniksi Lämmön kulutus Syötteen lämmitys Lämmönhukka reaktorista Metaanihävikistä syntyvät kasvihuonekaasupäästöt

12 Nurmenviljelyn energiapanokset 3000 GJ/a GJ/a vähemmän primäärienergiaa Säilöntäaine Torjunta-aineet Lannoitus Kalkitus Siemen Diesel kuljetus Diesel viljely 0 CHP BIOMETAANI BIOTRAKTORI

13 Biokaasulaitoksen energiatase 35,0 % 30,0 % Tuotto GJ Tuotto GJ Primäärienergiapanos (GJ/GJ) 25,0 % 20,0 % 15,0 % 10,0 % Tuotto GJ Paineistus ja puhdistus Lämpö Sähkö Kuljetukset Peltoviljely Peltoviljelyn panokset 5,0 % 0,0 % CHP BIOMETAANI BIOTRAKTORI

14 Biokaasulaitoksen kasvihuonekaasupäästöt g CO 2 -ekv./mj 50,0 Metaanihävikki 40,0 Diesel g CO 2 -ekv./mj 30,0 20,0 10,0 0,0-10,0-20,0-30,0-40,0-50,0 CHP BIOMETAANI BIOTRAKTORI N2O päästöt pellolta Sähkö Lämpö Kalkki Torjunta-aineet Lannoitus Lannan varastoinnista saatavat vähennykset Maaperän hiilikertymästä saatavat vähennykset

15 Mahdollisuuksia parantaa biokaasulaitoksen energiatasetta Lämmön talteenotto Pieni CHP tuottamaan biokaasulaitoksen tarvitsema sähkö ja lämpö jalostettaessa biokaasu biometaaniksi Suurempi metaanintuotto Vähemmän energiaa kuluttava biokaasun puhdistus menetelmä

16 Mahdollisuuksia vähentää biokaasulaitoksen kasvihuonekaasupäästöjä Tuulisähkön käyttö, kasvihuonekaasupäästötöntä Reaktorin lämmittäminen uusiutuvalla energialla, kuten hakkeella

17 Kiitos. MMM Mari Seppälä Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos