TEHOLANTA-hankkeen kuulumiset Löytyykö toimivia biokaasuratkaisuja siipikarjatiloille?

Transkriptio

1 Siipiseminaari, Tampere TEHOLANTA-hankkeen kuulumiset Löytyykö toimivia biokaasuratkaisuja siipikarjatiloille? TEHOLANTA-hanke Toteuttajat: TTS, Luke, SYKE, Siipikarjaliitto Yhteyshenkilöt: Reetta Palva, TTS Maarit Hellstedt, Sari Luostarinen, Tapio Salo, Erika Winqvist, Luke Suvi Lehtoranta, Juha Grönroos, SYKE Hanna Hamina, Siipikarjaliitto

2 Teholanta-hanke Siipikarjanlannan käytön tehostaminen Tavoite: Rahoitus Lannan tehokas hyödyntäminen kestävästi Lannan ravinteiden parempi kohdentaminen Parhaan käyttökelpoisen tekniikan käyttö (BAT) Toimivuus ja taloudellinen kannattavuus Elinkaariset ympäristövaikutukset Päärahoitus Euroopan maaseuturahasto (EMR) Yksityinen rahoitus Atria Suomi HKScan Finland Maa- ja metsätaloustuottajain Keskusliitto MTK Maa- ja vesitekniikan tuki ry Maatalouskoneiden tutkimussäätiö Suomen siipikarjasäätiö

3 Uudet vaihtoehdot: lannan energian hyödyntäminen Lannan biokaasutus Lannan poltto tilatason kattiloissa Toimivuus kokonaisketjuina: lannan keruusta prosessointiin, varastointiin ja loppukäyttöön Todellisia tiloja mallinnuksen lähtötietojen pohjana Broileritila, kanatila, kalkkunatila Tilatason kannattavuuslaskelmat Ympäristövaikutukset elinkaarimenetelmällä Vaikutukset vesiin kohdistuviin päästöihin, kasvihuonekaasu- ja ammoniakkipäästöihin ilmaan sekä energiankulutukseen ja uusiutumattomien luonnonvarojen käyttöön Myös tuotantopanosten tuotanto ja kuljetukset sekä lopputuotteiden hyödyntämisessä erot mineraalilannoitteiden käytössä

4 TEHOLANTA: Siipikarjanlannan mädätys kuivaprosesseissa Sari Luostarinen, Erika Winquist, Tapio Salo, Maarit Hellstedt

5 Lannat Broileritila eläinpaikkaa, 6-7 tuotantoerää vuosittain Munatila munituskanaa ja kananpoikaa Kalkkunatila eläinpaikkaa, 2,5 tuotantoerää vuosittain Lanta TS (%) VS/TS C:N N tot (kg/t) N sol (kg/t) P tot (kg/t) Kuivike Broileri, kuivikepohja ,3 8,0 Turve Munituskanat, kuivalanta ,0 16 5,0 3,9 - Kalkkuna, kuivikepohja , ,0 50:50 turve:kutteri

6 Demossa kaksi erilaista kuivamädätysprosessia Tulppavirtaus Jatkuva syöttö ja poisto Optimaalinen kuivaainepitoisuus 15-40%TS Sopivan kuiva-aineen ja C:N-suhteen säätö lisäsyötteillä ja/tai vedellä Suotopeti Panostoiminen siilo ja metanogeeninen reaktori suotonesteelle Optimaalinen kuiva-ainepitoisuus 30-60%TS riippuen syötteen huokoisuudesta Sopivan C:N-suhteen säätö lisäsyötteillä, ei nestelisäystä BioGTS Ltd Metener Ltd

7 Tuloksia broilerin kuivikepohjalanta Tulppavirtaus Suotopeti Syöte: 50% lanta, 20% nurmisäilörehu, 30% vesi (w.w.) -> TS 39%, VS 37%, C:N 18 Kuormitus kgvs/m 3 vrk Viipymä vrk 51-59% metaania biokaasusta 175 m 3 CH 4 /tvs 62 m 3 CH 4 /tfm Syöte: 100% lanta (w.w.) -> TS 73%, VS 65%, C:N 12 Viipymä 52 vrk 53% metaania biokaasusta 123 m 3 CH 4 /tvs 80 m 3 CH 4 /tfm Metaani % Metaani l/d

8 Broileritila suotopeti (2 x 240 m 3 siiloa) Tilan vuotuinen energiantarve LÄMPÖ 1330 MWh Tuotetaan hakkeella ja palaturpeella SÄHKÖ 280 MWh Ostetaan verkosta Suotopedin energiantuotto pelkällä kuivikepohjalannalla LÄMPÖ CHP n. 350 MWh Ei riitä kattamaan tilan lämmöntarvetta Lämpö n. 200 MWh Sähkö n. 150 MWh Ei riitä kattamaan tilan lämmön- eikä sähköntarvetta

9 Broileritila suotopeti lämmön tuotanto LÄMMÖN TUOTANTO Pelkän kuivikepohjalannan käyttö biokaasulaitoksen syötteenä ei riitä kattamaan tilan lämmönkulutusta Ratkaisuna oljen tai viherbiomassan (esim. nurmen 2. sato) käyttö lisäsyötteenä CHP-TUOTANTO Viljan kuivauksen vaatimaa sähköä on vaikea tuottaa biokaasulaitoksella, koska hetkellinen tehontarve on suuri Ympärivuotiseen sähkönkulutukseen vastaaminen mahdollista, mutta vaatii vielä enemmän lisäsyötteitä Lähtötietoihin tarkempi selvitys sähkön käytöstä viljan kuivaukseen Kannattavuus- ja ympäristövaikutustarkastelut tulossa

10 Broileritila - tulppavirtaus Tarkastelu tilamittakaavaan tulossa Arvioitu täsmällisempi ratkaisu, ml. laitoksen kapasiteetti ja käytännön toteutus, mädätysjäännöksen käsittely (varastointi, levitys) kustannukset ympäristövaikutukset

11 Tuloksia munituskanojen kuivikelanta Tulppavirtaus Suotopeti Syöte: 45% lanta, 55% apilanurmisäilörehu (w.w.) -> TS 32%, VS 26%, C:N 18 Kuormitus kgvs/m 3 vrk Viipymä vrk 51-53% metaania biokaasusta 224 m 3 CH 4 /tvs 56 m 3 CH 4 /tfm Syöte: 86% lanta, 14% apilanurmisäilörehu (w.w.) -> TS 37%, VS 28%, C:N 9 Viipymä 97 vrk 52% metaania biokaasusta 22 m 3 CH 4 /tfm -> VAIKEA INHIBITIO, tarve muuttaa syötettä Metaani % Metaani l/d

12 Munituskanala suotopeti (2 x 810 m 3 siiloa) Tilan vuotuinen energiantarve LÄMPÖ 34 MWh Tuotetaan öljyllä SÄHKÖ 100 MWh Ostetaan verkosta Tilalla ei ole viljankuivausta Suotopedin energiantuotto: kuivikelanta + olki (syötteen huokoisuuden ja C:N-suhteen säätöön) LÄMPÖ CHP n MWh Liikaa! Lämpö n. 900 MWh Sähkö n. 650 MWh Liikaa!

13 Munituskanala suotopeti liikennekaasun tuotanto LÄMMÖN TUOTANTO Kananlannan ja oljen seos syötteenä tuottaa monin verroin tilan tarvitseman lämpöenergian Lämmön tuotannossa liian suuri osa hukkaan CHP-TUOTANTO Myös CHP-tuotannossa tilan oma energiantarve ylitetään CHP-tuotannossa liian suuri osa tuotetusta lämmöstä hukkaan (ylijäämä sähkön voi myydä verkkoon) Liikennekaasun tuotanto ja oma tankkausasema? Tämä ratkaisu voisi myös olla usean tilan yhteinen, jossa yhteistyötilat toimittaisivat oljen ja saisivat käsittelyjäännöstä pelloille lannoitteeksi (lähiseudulla luomutiloja) Kannattavuus- ja ympäristövaikutustarkastelut tulossa

14 Munituskanala - tulppavirtaus Tarkastelu tilamittakaavaan tulossa

15 Tuloksia kalkkunoiden kuivikepohjalanta Tulppavirtaus Suotopeti Syöte: 45% lanta, 55% nurmisäilörehu (w.w.) -> TS 38%, VS 29%, C:N 19 Kuormitus kgvs/m 3 vrk Viipymä vrk 51-60% metaania biokaasusta 266 m 3 CH 4 /tvs 76 m 3 CH 4 /tfm Syöte: 92% lanta, 9% olki (w.w.) -> TS 56%, VS 49%, C:N 9 Viipymä 53 vrk 59% metaania biokaasusta 211 m 3 CH 4 /tvs 103 m 3 CH 4 /tfm Metaani % Metaani l/d

16 Kalkkunatila suotopeti (1 x 810 m 3 siiloa) Tilan vuotuinen energiantarve LÄMPÖ 210 MWh Tuotetaan hakkeella SÄHKÖ 80 MWh Ostetaan verkosta Osa sähköstä viljan kuivaukseen Suotopedin energiantuotto: kuivikepohjalanta + olki (syötteen huokoisuuden ja C:N-suhteen säätöön) LÄMPÖ CHP n. 500 MWh Liikaa! Lämpö n. 300 MWh Sähkö n. 200 MWh Verkon käyttö puskurina sähkön tuoton ja kulutuksen tasaamiseen!

17 Kalkkunatila suotopeti CHP-tuotanto LÄMMÖN TUOTANTO Kalkkunan kuivikepohjalannan ja oljen seos syötteenä tuottaa enemmän lämpöä kuin mitä tila pystyy hyödyntämään Lämmön tuotannossa liian suuri osa hukkaan CHP-TUOTANTO CHP-tuotannossa syntyvän lämmön ja sähkön määrä oikeaa suuruusluokkaa Ei todennäköisesti synny liikaa hukkalämpöä (kannattavuus) Sähköverkkoa voi käyttää tuotannon ja kulutuksen tasaamiseen Viljan kuivaus vaatii hetkellisesti enemmän tehoa mitä biokaasulaitos pystyy tuottamaan Ympärivuotisessa toiminnassa ylijäämäsähköä jää myytäväksi Tarkempi selvitys lämmön ja sähkön käytöstä viljan kuivaukseen Kannattavuus- ja ympäristövaikutustarkastelut tulossa

18 Kalkkunatila - tulppavirtaus Tarkastelu tilamittakaavaan tulossa

19 Mädätysjäännösten ominaisuudet Tulppavirt. TS (%) VS (%) C/N N tot (kg/t) N sol (kg/t) P tot (kg/t) K tot (kg/t) Broileri ,0 4,6 1,5 4,0 Munituskana 12 9,2 8,0 5,9 4,0 1,3 4,8 Kalkkuna ,5 8,3 5,9 1,9 5,5 Suotopeti TS (%) VS (%) C/N N tot (kg/t) N sol (kg/t) P tot (kg/t) K tot (kg/t) Broileri ,3 3,0 2,9 5,8 Munituskana ,0 6,2 8,5 Kalkkuna ,0 3,3 2,9 5,3 Hyvin erilaiset mädätysjäännökset ja sikäli myös niiden käsittelyvaateet: Tulppavirtauksesta paksua lietettä -> separoitava varastoinnin ja levityksen mahdollistamiseksi Suotopedistä kuivalantamaista mädätettä -> voidaan varastoida ja levittää kuivien lantojen tapaan

20 Alustavia johtopäätöksiä tilan näkökulmasta Molempia kuivamädätysprosesseja voidaan käyttää siipikarjanlannan käsittelyyn: tilan näkökulmasta huomioitavia asioita ovat mm. Tulppavirtaus Suurempi, säännöllinen työmäärä Suotopeti Vähäisempi, kausittainen työmäärä Suurempi lisäsyötteiden tarve syötteen säätämiseksi (+mahd. lisäenergian tarve) Mahdollinen laimennusveden tarve Voi olla mahdollista ajaa ilman lisäsyötteitä (+mahd. lisäenergian tarve) Ei laimennusveden tarvetta Esivarastot syötteille Jatkuva energiantuotto Mädäte separoitava; erilliset varastot ja levityskalusto neste- ja kuivajakeelle Mahdollista ajoittaa siilon täyttö tuotantoerien loppuun broilereilla ja kalkkunoilla (ei esivarastotarvetta), esivarasto munituskanojen lannalle Panoksittainen energiantuotto tai useampia siiloja energiantuoton tasaamiseen Kuivia lantoja muistuttava mädäte varastoitavissa ja levitettävissä kuiville lannoille soveltuvin kalustoin, osa mädätteestä voidaan varastoida reaktorisiilossa

21 Siipikarjanlannan käsittelyvaihtoehtojen elinkaariarviointi Siipikarjanlannan tehokkaamman käsittelyn ja käytön elinkaarisia ympäristövaikutuksia verrataan nykyisiin toimintatapoihin Elinkaariset ympäristövaikutukset muuttuvat, kun tarkasteltavassa järjestelmässä siirrytään käyttämään erilaista tekniikkaa tai muutetaan toimintamallia Kalkkunan- ja broilerinlannan käsittelyn nykytilaa verrataan lannan energiahyödyntämiseen polttamalla sekä biokaasun tuotantoon. Kananlannan käsittelyn nykytilaa verrataan biokaasun tuotantoon. Lähtötietoina laskennalle ovat tilahaastattelut, tutkimustieto, kirjallisuus Lantaketjusta tarkastellaan vaikutuksia ilmastonmuutokseen, happamoitumiseen, pienhiukkasiin ja rehevöitymiseen

22 KIITOS! Lisätietoja TEHOLANTAhankkeesta: Yhteydenotot: