ENKAT hanke: Biokaasun tuotantoketjun energiatase ja kasvihuonekaasupäästöt. MMM Mari Seppälä Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

Transkriptio

1 ENKAT hanke: Biokaasun tuotantoketjun energiatase ja kasvihuonekaasupäästöt 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 -> Kuinka monta prosenttia 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 t lietelantaa t kierrätetään nestejaetta

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

8 Lannoitteet Siemen Kasvinsuojelu Säilöntäaine Biokaasuprosessi energiakasveista, BIOMETAANI / BIOTRAKTORI Polttoaine Sähkö 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 Nurmenviljelyn kasvihuonekaasupäästöt Peltoviljelytyöt, työkoneiden polttoaineet Kalkin, lannoitteiden, säilöntäaineen ja torjuntaaineen valmistus Polttoaineen tuotannon kasvihuonekaasupäästöt Lietelannan ja nurmirehun kuljetus laitokselle Neste- ja kuivajakeen kuljetus pelloille Maaperän N 2 O päästöt Käytetty typpilannoitus (haihdunta, valunta), kasvitähteiden hajoaminen Vähennykset päästöistä Maaperän hiilikertymä Lannan parempi käsittelytekniikka

10 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

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

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

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

14 Biokaasulaitoksen kasvihuonekaasupäästöt g CO 2 -ekv./mj 34 % 48 % 50 % Metaanihävikki Diesel 20 N2O päästöt pellolta g CO 2 -ekv./mj 0 CHP BIOMETAANI BIOTRAKTORI Sähkö -20 Kalkki -40 Torjunta-aineet % 80 % 81 % Lannoitus Maaperän hiilikertymästä saatavat vähennykset

15 Skenaarioiden tarkastelu Nurmen satotason nousu 20 %, 7,4 -> 8,9 t TS/ha Tarvittava peltopinta-ala vähenee Metaanintuotto kasvaa 20 %, Tuulisähkön käyttäminen Kasvihuonekaasupäästöt 0 g CO 2 ekv./mj

16 Eri skenaarioiden energiatase 35,0 % Primäärienergiapanos (GJ/GJ) 30,0 % 25,0 % 20,0 % 15,0 % 10,0 % 5,0 % Paineistus ja puhdistus Sähkö Kuljetukset Peltoviljely Peltoviljelyn panokset 0,0 %

17 Eri skenaarioiden 60,0 kasvihuonekaasupäästöt g CO2-ekv./MJ 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Metaanihävikki Diesel Säilöntäaine N2O päästöt pellolta Sähkö Kalkki Torjunta-aineet Lannoitus 0,0

18 Johtopäätökset Biokaasulaitos käyttää energiaa % tuotetusta energiasta, riippuen biokaasun jalostamisesta (CHP, BIOMETAANI) Suurin osa kuluu biokaasuprosessissa % Biokaasun tuottaminen RES-direktiivin mukaan kestävää eli päästövähennys yli 60 % Nurmirehun viljely biokaasulaitoksille soveltuu hyvin osaksi viljelykiertoa parantaen maan kasvukuntoa sekä tavanomaisessa että luomutuotannossa.

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