Mihin metsäpolttoainevarat riittävät Timo Karjalainen Metsäntutkimuslaitos ClimBus ohjelman päätösseminaari 9-10. 6.2009 / Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi
MAAILMANLAAJUISET METSÄENERGIAVARAT, HANKINNAN SERTIFIOINTI JA ENERGIATEKNOLOGIAN MARKKINAT John Deere Forestry Oy, Metso Power Oy, Neste Oil Oyj, Pentin Paja Oy, Stora Enso Oyj, Vapo Oy Hanke 1.6.2007-31.3.2009
Asiakokonaisuudet metsäbiomassan saatavuus energiantuotantoon ja suomalaisen energiateknologian markkinat kestävän kehityksen periaatteet bioenergian tuotannossa ja käytössä tapaustutkimukset metsäbiomassan saatavuudesta, korjuuteknologiasta ja biomassavoimalaitoksista osallistuminen IEA Bioenergy -yhteistyöhön Task 31 Biomass production for energy from sustainable forestry Task 40 Sustainable international bioenergy markets: securing supply and demand
Maantieteellinen kohdistuminen Pohjois- ja Etelä-Amerikkaan ja niiden nopeasti kehittyville markkinoille biomassan tuotannossa ja biomassaan perustuvan energiantuotannon teknologiassa Luoteis-Venäjälle, mistä voi tulla merkittävä metsäbiomassan tuottaja ja teknologian markkina-alue EU:n läheisyydessä Kaakkois-Aasiaan palmuöljyntuotantoprosessin tehostamismahdollisuuksiin, mistä voi avautua mahdollisuuksia ympäristö- ja energiateknologian toimituksille Kohdealueiden energiasektoreista, polttoraaka-ainevaroista, ja infrastruktuurista on koottu ja analysoitu tietoa suomalaisten teknologiantoimittajien käyttöön
Esityksen sisältö modernin energiapuun maailmanlaajuinen potentiaali energiapuun saatavuus Luoteis-Venäjällä tapaustutkimuksia metsäenergiapotentiaalista, korjuuteknologiasta, ja biovoimaloista johtopäätökset
Modernin energiapuun globaali potentiaali - kertymä nykyisiltä hakkuilta ja hakkuusäästöstä Lähde: Anttila P., Karjalainen, T. & Asikainen. A. 2009 0,7-1,2 mrd m 3 / 1300-2400 TWh / 4,7-8,8 EJ 1-2 % primäärienergian kysynnästä
Luoteis-Venäjän energiapuuvarat Hakkuilta 21,8 milj. m 3 Sahoilta ja vaneritehtailta 9,1 milj. m 3 Lähde: Gerasimov & Karjalainen 2009 46% 13% 6% 6% 29%
Cumulative volume, million m3 per year Average cost, Euro per m3 Energiapuun tuonti Värtsilään hankintakustannusten ja rautatiekuljetusmatkan mukaan Volume Cost 25 50 45 20 40 35 <35 /m 3 15 30 25 10 20 15 5 5 milj. m 3 10 5 0 100-199 200-299 300-399 400-499 500-599 600-699 700-799 800-899 900-999 1000-1099 1100-1199 1200-1299 1300-1399 1400-1499 1600-1699 1700-1799 1800-1899 1900-1999 2000-2099 2100-2199 0 Distance to Vjartsilia, km <550 km Lähde: Gerasimov & Karjalainen 2009
Tapaustutkimus: metsähakkeen saatavuus Varkauden biomassajalostamolle Metsähakkeen käyttö suhteessa korjuupotentiaaliin laskentaalueella raaka-ainelähteittäin Lähde: Laitila ym. 2008
2,8 milj. m 3 < 150 km Energiantuotannossa hyödyntämättömän metsähakkeen määrä kaukokuljetusmatkan mukaan Lähde: Laitila ym. 2008
/MWh Tapaustutkimus: biovoimala Kostamuksen kaupunkiin Teknistaloudellinen metsäenergiapotentiaali 179000 m 3 /v / 358 GWh/v, turvevarat 326 TWh Metsähakkeen keskim. kuljetusmatka 118 km, hankintakustannus noin 13 /MWh CHP-laitos: 40 MW lämpöä, 25 MW höyryä ja 40 MW sähköä kaupungin ja rautapellettitehtaan tarpeisiin 40 % polttoaineesta metsähaketta, 60 % hiiltä tai turvetta biovoimalan kannattavuus edellyttäisi raskaan polttoöljyn hinnan nousua Energy production costs 45 40 35 30 25 20 15 Electricity purchase Other cost Electricity costs Fuel costs Maintenance costs Operational costs Capital costs 10 5 0 Biomass+Coal CFB Mazut 15 /MWh Mazut 30 /MWh Lähde: Raitila ym. 2009
Electricity production costs Tapaustutkimus: biomassan saatavuus, korjuu ja energiantuotanto Uruguaissa Polttoaineena puuviljelmien hakkuutähteet, kuori, ylijäämäpuu ja energiakasvit tarkastelu 30 MW e, 50 MW e ja 70 MW e voimalaitos sähkön tuotantokustannus 90-100 /MWh edullisimmalla kuorella ja hakkuutähteillä /MWh 140 120 Breakdown of the electricity production costs in 30 MW power plant 100 80 60 40 20 Lähde: Virkkunen ym. 2009 0 Capital costs Operational costs Maintenance costs Fuel costs Electricity costs Other cost
Tapaustutkimus: puupellettien valmistus Kanadan Brittiläisessä Kolumbiassa Metsäteollisuuden tähteitä noin 1 milj. tonnia 2008 Korjaamatonta vuoriston mäntykuoriaisen tappamaa puuta 200-500 milj. m 3 Käytettävissä 1,9 3,2 milj. tonnia/v Raaka-ainetta 10-20 uuden pellettitehtaan tarpeisiin (150000 tonnia/v) Pellettitehtaan takaisinmaksuaika noin 3 v (15-18 % sis.korko) Lähde: Wiik ym. 2009
Johtopäätökset Metsäenergia voi tyydyttää vain pienen osan maailman energiantarpeesta paikallisesti metsävaroilla voi olla suuri merkitys energiantuotannossa Biopolttoaineiden markkinoiden kansainvälistyessä tulee entistä tärkeämmäksi varmistaa, että biomassan tuotanto ja hyödyntäminen energiana tapahtuu kestävästi Tapaustutkimuksista tärkeää kohdetietoa Tulosten avulla mahdollista suunnata teknologiaosaamista ja jatkotutkimuksia alueilla, joilla lupaavat metsäenergiavarat
Metsäntutkimuslaitos, Joensuun yksikkö Perttu Anttila, Antti Asikainen, Yuri Gerasimov, Timo Karjalainen (projektin vastuullinen johtaja) ja Juha Laitila Valtion teknillinen tutkimuskeskus Eija Alakangas, Martti Flyktman, Veli-Pekka Heiskanen, Arvo Leinonen (vastuullinen johtaja), Jyrki Raitila, Matti Virkkunen ja Camilla Wiik Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Energia- ja ympäristötekniikan osasto Hankkeessa mukana Jussi Heinimö, Tuomas Helin, Anne Hämäläinen, Marjukka Kujanpää, Lassi Linnanen (vastuullinen johtaja), Mirja Mikkilä, Virgilio Panapanaan, Tapio Ranta ja Risto Soukka John Deere Forestry Oy, Metso Power Oy, Neste Oil Oyj, Pentin Paja Oy, Stora Enso Oyj, Vapo Oy