Puuhiilen tuotanto Suomessa mahdollisuudet ja haasteet

Transkriptio

1 Puuhiilen tuotanto Suomessa mahdollisuudet ja haasteet BalBic, Bioenergian ja teollisen puuhiilen tuotannon kehittäminen aloitusseminaari Malmitalo Matti Virkkunen, Martti Flyktman ja Jyrki Raitila, VTT

2 2 Esityksen tausta Selvitys liittyy Tekesin tilaamaan katsaukseen metsähakkeen käyttö- ja korjuumahdollisuuksista vuonna 2020 sekä tarvittavista kehitystarpeista (VTT Tiedotteita 2564), Metla ja VTT Taustalla valtakunnalliset tavoitteet metsähakkeen käytölle Metsähakkeen käyttöä tarkoitus lisätä 16 TWh vuoteen 2020 mennessä Kivihiilikattiloissa 7 8 TWh Puuta ja turvetta käyttävissä lämpö- ja voimalaitoksissa 8 9 TWh Nestemäisten biopolttoaineiden valmistukseen 7 TWh v Selvityksen jälkeen Tekes käynnisti ns. PUUSKA hankekilpailun uusien innovaatioiden kehittämiseksi

3 3 UUSIUTUVAT ENERGIALÄHTEET, TWh Primäärienergiana Teollisuuden tuotannosta riippuvat polttoaineet (1 Jäteliemet Teollsuuden tähdepuu Yhteensä Politiikkatoimien kohteena olevat (1 Vesivoima (normalisoitu) 13,6 14 Vesivoima, toteutunut 13,4 Tuulivoima 0 6 Metsähake 6 25 Puun pienkäyttö Lämpöpumput 2 8 Liikenteen biopolttoaine 0 7 Biokaasu 0 1 Pelletit 0 2 Kierrätyspolttoaineet, RES-osuus 2 2 Muu uusiutuva, mm. aurinkolämpö, - sähkö, ymv. 0,4 0,4 Yhteensä Uusiutuva energia primäärienergiana, yhteensä ( Uusiutuva energia loppukulutuksessa ( Energian loppukulutus Uusiutuvien osuus loppukulutuksesta, toteutunut/arvio 28,5 % 38 % (1 Primäärinergiana (2 vesivoima normalisoitu (3 Päivtetty laskelma ; paperin ja kartongin tuotanto 13, 7 Mt/v ja sähkönkulutus 98 TWh/v uusiutuvat energiat IE-strategian mukaan; metsähakkeella 38 % tavoite kiinni

4 4 Metsähakkeen käytön kasvu Arvio metsähakkeen käytön kasvusta lämpö- ja CHP-laitoksissa - sisältävät arvion lämpöyrittäjien metsähakkeen käytöstä kuin myös teollisuuden pelkästään lämpöä tuottavien kattiloiden käytön.

5 5 Biohiilen käyttöpotentiaali Kivihiiltä Taulukko käyttävät 2. Kivihiiltä CHP-laitokset* käyttävät CH-voimalat kuinka paljon ( Kaukolämpötilasto kivihiiltä voidaan 2008) korvata puulla? Lämmöntuottaja Hiilenkäyttö vuonna 2008 GWh 50 % puulla GWh valinta GWh Kommentti Fortum Power and Heat Oy, Espoo Fortum Power and Heat Oy, Naantali Turku vai Naantali H elsingin Energia Lahti Energia Oy, Lahti Lahteen tulossa kaasutin Vantaan Energia Oy Vaskiluodon Voima Oy, Vaas a Yhteensä Kivihiilen korvaamiseen korvaamiseen biomassalla biomassalla on useita on mahdollisuuksia: useita mahdollisuuksia Sahanpurun - sahanpurun syöttö syöttö kattilaan kattilaan - hakkeen hienomurskaus ja erillinen syöttölinja kattilaan Hakkeen hienomurskaus ja erillinen syöttölinja kattilaan - biomassan kaasutus, kaasun puhdistus ja kaasun syöttö kattilaan Biomassan - biohiilen kaasutus, käyttö, kaasun biohiililaitosten puhdistus rakentaminen, ja kaasun syöttö polttoaineen kattilaan purkaus ja Biohiilen varastointi valmistus ja käyttö *Kaukolämpötilasto 2008

6 6 Pelletti Pellettiä valmistettiin Suomessa v noin tonnia/a ja kulutettiin tonnia/a* Tuonti tonnia/a Vienti tn/a, painottuu Ruotsiin ja Tanskaan Paras raaka-aine kuivat mekaanisen metsäteollisuuden sivutuotteet, kuten kutterinlastu ja hiontapöly Raaka-ainepohjaa on jouduttu laajentamaan kosteiden raakaaineiden suuntaan, lähinnä sahanpuruun, tulevaisuudessa ehkä mänty- ja kuusirankaan Kuivaus nostaa pelletin tuotantokustannuksia *Lähde: Metsätilastotiedote 11/2011, Metla

7 7 Pelletti Pelletin tuotantokustannukset kostealla raaka-aineella vaihtelevat välillä /tn pellettiä (11,4 27,4 /MWh) (sis. raaka-aineen) Kuivalla raaka-aineella pelletin tuotantokustannus on keskimäärin 67 /tn pellettiä (14,1 /MWh) (sis. raaka-aineen) Raaka-aine- ja kuivauskustannukset voivat kattaa jopa 2/3 pelletin tuotantokustannuksista Optimitilanteessa laitoksella olisi käytettävissään edullista raaka-ainetta ja kustannustehokas kuivausjärjestelmä

8 8 Torrefioitu puu Puun torrefiointi on puuaineen käsittelyä hapettomissa olosuhteissa o C lämpötilassa n. 30 minuutin ajan. Puusta haihtuu vesi ja osa haihtuvista aineista käsittelyn jälkeen torrefioitu puu ei vety ja on helposti hienonnettavissa Kuljetettavuuden parantamiseksi torrefioitu puu on pelletöitävä. Lopputuote sisältää % alkuperäisestä massasta ja % alkuperäisestä energiasisällöstä Torrefiointilaitos on edullisinta sijoittaa lähelle raaka-ainelähteitä, jotta lopputuotteen kuljetettavuusedut tulevat hyödynnetyiksi Kaupallisen mittakaavan torrefiointilaitoksia ei ole vielä toiminnassa

9 9 Torrefioitu puu ja TOP prosessi Torrefiontiprosessi on energiaomavarainen, sitä edeltävään kuivaukseen tarvitaan lisäenergiaa. Integrointi esim. lämmön- ja sähköntuotantoon tärkeää: torrefioinnissa syntyvät pyrolyysikaasut voidaan polttaa ja kuivauksessa voidaan hyödyntää voimalan palokaasuja raakaaineen kuivauksessa.

10 10 Torrefioidun pelletin kustannukset ECN arvioi v tuotantokapasiteetiltaan t/a TOPteknologiaan perustuvan pelletin tuotantokustannuksiksi 50 /t ilman raaka-ainekustannuksia (9 /MWh) Kovin optimistinen arvio Suomessa lähtökohdaksi voidaan ottaa puupellettien tuotantokustannukset metsähakkeesta (27-32 /MWh) sisältäen raaka-aineen kuivauksen ja pelletöinnin Lisäksi 4-6 /MWh torrefiointikustannuksia eli yhteensä /MWh tehtaalla (33-38 /MWh 100 km päässä käyttöpaikalla Vertailuna lokakuun 2011 hintoja (Pöyry): Metsähake 18,2 /MWh Puupelletti 35,8 /MWh Kivihiili rannikkolaitoksella 28,2 /MWh

11 11 Yhteenveto Biohiili Lupaava jalostuskeino metsähakkeelle Tehokkaasti kuljetettava ja helposti varastoitava polttoaine kivihiililaitoksille Ei edellytä suuria laitosinvestointeja Haasteena korkeat valmistuskustannukset On todennäköistä, ettei kaupallisen mittakaavan teknologiaa ole saatavilla 2013 mennessä (ECN, Econcern ja Chemfon t/a laitos piti valmistua jo v. 2009)

12 12 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa