BIOENERGIA SUOMESSA ATS-syysseminaari 8.11.2002, Helsinki 1
Kotimaisten polttoaineiden energiakäyttö 2000 ja 2001* Mtoe TWh Milj. k-m 3 PJ Osuus Suomen energiankulutuksesta, % Mustalipeä 3,4 3.3 40 39 20 19 144 140 11 10 Kiinteät, joista 2,0 1,9 23 22 11,5 11 83 79 6 5 - kuori 1,2 1,2 14 14 50 50 - sahanpuru ym. 0,4 0,4 5 4,5 18 16 - metsähake 0,1 0,16 1,5 1,9 5 7 Puun pienkäyttö 1,1 1,1 13 13 6,5 6.1 47 46 3 3 PUU YHTEENSÄ 6,5 6,4 76 74 38 274 265 20 19 Kierrätyspolttoaineet 0,02 0,03 0,28 0,4 1 Biokaasu 0,02 0,2 0,7 Turve 1,4 1,75 16 20,3 17,4 58 73 4 5 KOTIMAISET YHTEENSÄ 8,0 92,5 333 24 24 *alustavia tilastotietoja 2
Kansalliset tavoitteet bioenergian käytön lisäämiseksi sähkön tuotannossa uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelmassa TWh 25 22,8 20 Kaukolämmitys Teollisuus 15 12,4 10 5 6,2 0 1995 2010 Visio 2025 Tavoite vuosille 1995-2010 sähkön tuotannon lisäämiseksi 6,2 TWh -> 12,4 TWh eli 100 %, koko bioenergialle tavoite on 58 TWh (6,1 Mtoe) -> 90 TWh eli 55 % 3
Biopolttoaineiden tuotannon lisäysmahdollisuudet kahdella eri kustannustasolla: kilpailukykyinen polttoainemäärä nykytukitasolla - polttoainemäärä, jos kustannukset saavat olla +50-100 % nykytilanteeseen verrattuna TWh Nykykäyttö Mustalipeä 40 2005 2010 2025 Teollisuuden sivutuotteet 19 19-20 21-24 23-27 Kuusikoiden päätehakkuut 0,7 4,9-7,2 4,9-7,2 4,9 7,2 Männiköiden päätehakkuut Pieni 2,8-3,3 2,8-3,3 2,8-3,3 Ensiharvennukset, nuoret metsät ja taimikonhoito Puun pienkäyttö 13 Lisäkäyttömahdollisuus nykykäyttöön verrattuna 0,3 1,4-9,5 1,4-9,5 1,4-9,5 (73) 8-19 10-23 12-26 Kierrätyspolttoaineet 0,3 5-10 5-10 5-10 Peltobiomassat 0 0-2 0-2 0-2 Biopolttoaineiden lisäkäyttömahdollisuus nykykäyttöön verrattuna yhteensä (74) 13-31 15* - 35 17-38 *15 TWh:n lisäys vastaa Uusiutuvien edistämisohjelman tavoitetta vuodelle 2010 LÄHDE: Helynen et al. Bioenergian mahdollisuudet kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä. VTT Tiedotteita 2145. 2002. 4
Biopolttoaineiden käytön tekniset lisäysmahdollisuudet perustapaus = kiinteistölämmityksen lisäys edistämisohjelman mukaan, suurkäytössä lisäkäyttö käytössä ja suunnitteilla olevissa laitoksissa nykytapaan maksimitapaus = lisäinvestointeja nykylaitoksiin biopolttoaineiden käytön maksimoimiseksi Käyttökohde Laskentavaihtoehdot Arvioitu lisäysmahdollisuus vuodesta 1999 vuoteen 2010 TWh Hiilidioksidipäästöjen vähennys korvattaessa fossiilisia polttoaineita Milj. tonnia Kiinteistölämmitys Perustapaus Maksimitapaus 5,8 9,3 1,4 2,2 Suurkäyttökohteet Perustapaus Maksimitapaus 8,5 25,6 1,4 2,3 5,2 8,7 YHTEENSÄ Perustapaus Maksimitapaus 14,3 34,9 2,8 3,7 7,4 10,9 Saatavilla oleva lisäbiopolttoaine Perustapaus Maksimitapaus 13 38 Perustapauksessa turvetta tarvitaan vuonna 2010 noin 25 TWh/a ja maksimitapauksessa noin 15 TWh laitosten häiriöttömän käytön turvaamiseksi. 5
Metsähake Tavoite 5 milj.k-m3 (10 TWh) metsähaketta vuonna 2010 päätehakkuut eivät yksin riitä 2010, vaan 1/3 hakkeesta pienpuuta, jossa kannattavus edellyttää metsänhoidollisten hyötyjen huomioonottamista (MMM), koneellistamista, metsänhoitoyhdistysten mukaantuloa koska kantohinta jää pieneksi, metsähakkeen tuotanto voitaisiin kytkeä metsänhoitoon kokonaispakettina pienpuun tuotantotukien tarkistus: ei ainoastaan KEMERAkohteille, puskuri- ja varmuusvarastointia tarvitaan; turve tärkeä polttoaineen saatavuuden lisäksi myös laitosten häiriöttömän käytön turvaamisessa metsähakkeen tuotannon lisäyksen tärkein este on kannattamattomuus 6
Metsähakkeen käyttö 2001, m 3 alle 500 500-1000 1000-5000 5000-10 000 10 000-50 000 yli 50 000 Rovaniemi Kemi Oulu Suomussalmi Kajaani Nivala Ilomantsi PUUENERGIAN TEKNOLOGIAOHJELMA Seinäjoki Kitee Savonlinna Jyväskylä Mikkeli Pori Rauma Jämsä Tampere Valkeakoski Rautjärvi Anjalankoski Turku Forssa Salo METLA:n tilastoaineisto 7
VTT PROSESSIT Välivarastohaketusjärjestelmä Hakkuutähteiden paalausjärjestelmä E.Alakangas 8
Photo: Timberjack RUUENERGIAN TEKNOLOGIAOHJELMA 9
Hakkeen kustannukset käyttöpaikalla kuljetusmatkan mukaan mk/mwh 60 1 FIM = 0,16818 55 Keskimääräinen kustannus Irto hakkuutähde Palstahaketus 50 Tienvarsihaketus Paalaus 45 40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kaukokuljetusmatka, km 10
Jätteiden energiakäyttö Edistämisohjelman, ilmasto-ohjelman ja YM:n jätesuunnitelman sekä jätteenpolttodirektiivin kansallisten määräysten koordinointi vaatii lisää yhteistyötä Kierrätyspolttoaineiden nykykäyttö on 400 000 t/a, joka vähentynee selvästi vuoden 2006 alkuun mennessä jätteenpolttodirektiivin voimaantulon myötä YM:n jätesuunnitelman mukaan 1 milj.tonnin jätteiden energiakäyttö Suomen mallin mukainen, syntypistelajitteluun ja hallitunlaatuisen kierrätyspolttoaineen valmistukseen ja käyttöön perustuvan järjestelmän kehitys ja demonstrointi vaatii vielä lisätoimenpiteitä Jätteiden energiakäyttö ei etene ilman merkittäviä toimenpiteitä 11
Biopolttonesteet On ajankohtaista selvittää EU:n liikenteen biopolttonestedirektiiviehdotuksen vaikutukset Suomeen Vuoden 2010 tavoite (5.75%) tarkoittaisi 0,4 milj.tonnin raakaainetarvetta (1.5 TWh) Suomessa, Euroopassa yli 40 % lisäbiopolttoaineesta biopolttonesteiksi -> eri sektoreiden kilpailu raaka-aineesta Tuotanto voitaisiin integroida kustannustehokkaasti öljynjalostamoihin tai metsäteollisuuteen Käytössä kaupallista tekniikkaa vain viljelykasveille, mutta se vaatii suuria tukitoimenpiteitä ja arvioitu tuotantomahdollisuus olisi vain 2 %, kun tavoite 5.75% Jos direktiivi hyväksytään, sen vaikutukset erittäin suuret 12
Energian tuotantoteknologioiden kehitysnäkymiä Suomessa Uusia kilpailukykyisiä teknologioita maailmanmarkkinoille Kilpailukykyisiä Innovatiivisia Integroituja ratkaisuja Kierrätyspolttoaineiden kaasutus Biomassan rinnakkaispoltto &CHP Pienet ja keskikokoiset CHP laitokset Korkean hyötysuhteen leijukattila kiinteille polttoaineille Automatisoitu energiapuun korjuu Puhdas pienpoltto Kehittynyt soodakattila Korkea hyöty- ja rakennussuhde Integroidut jätehuollon ratkaisut Urban Mill Bioöljyt puusta ja REF:istä Puun paineistettu kaasutus Suuren kokoluokan offshore tuulivoima Mikro-CHP mikroturbiinit,polttokennot, hybridit, Merkittäviä globaaleihin tarpeisiin 2050 2010 2020 2030 Puhtaus ja turvallisuus Polttokennolla tehostetut voimalat Mustalipeän kaasutus Virtuaaliset voimalat CO 2 -talteenotto voimalaitoksilla Monituotevoimalat Innovatiiviset ydinvoimalat Pieni koko, korkea hyötysuhde CO2-vapaa vetytalous muotoutuu Vaihtoehtoja erilaisiin tulevaisuuksiin? Hyötöreaktorit, fuusio Ympäristöä säästävä Arktinen tuulivoima 2000 Tehokkuus Pienemmät ympäristövaikutukset 13
Biomassojen energiakäytön uudet tekniikat Puun pienkäyttö lämmityksessä: päästöjen vähentäminen ja käyttömukavuuden parantaminen, pelletit ja muut jalosteet Kostean polttoaineen käyttö aluelämpökokoluokassa Sähkön ja lämmön tuotanto (CHP) aiempaa pienemmissä kokoluokissa, alle 5 MW sähköä:arinahöyrykattilahöyryturbiini/kone, kiinteäpetikaasutin-polttomoottori, ORC Korkeahyötysuhteiset suurvoimalat leijukerrostekniikalla Bioenergian käyttö hiilipölykattiloissa seospolttona: sahanpuru, pelletit, Lahti-kaasutinkytkentä, erilliset biopolttimet Jätteiden yhdistetty energia- ja hyötykäyttö Biopolttonesteiden integroitu tuotanto 14
Työllistävyys Energiavaltainen prosessiteollisuus yli 100.000 henkilöä Energiasektori öljyn jalostus ja maakaasu 3.000 sähkön ja lämmön tuotanto, jakelu 16.000 turpeen ja puun tuotanto 2.000 YHTEENSÄ 21.000 energiateknologian tuotanto ja vienti yli 15.000 (Lähde: TT 2002) 15
Esimerkkejä bioenergian työllistävyydestä Metsähakkeiden lisäkäyttö 5 milj. kiintokuutiometriä (10 TWh) vuoteen 2010 uusiutuvien edistämisohjelman mukaisesti Hakkuutähdehaketta päätehakkuilta 2/3 Metsähaketta nuorista metsistä 1/3 polttoaineen tuotannossa ja kuljetuksessa lisätyöpaikkoja noin 2200 henkilölle liiketoiminnan volyymi 86 milj. euroa/vuosi (500 milj. mk/vuosi) Lisäksi työpaikkoja energian tuotannossa alle 1000 Metsähakkeen tuotanto nuorista metsistä edellyttää tukitoimia kilpailukykyisen polttoaineen tuottamiseksi. 16
Uusia liiketoimintamahdollisuuksia bioenergian alueella Polttoainejalosteiden valmistus: pelletit, biopolttonesteet Lämpöyrittäjyys: lämmön myynti kiinteistöille Jätteiden hyötykäyttö materiaaleina ja energiana Laitevalmistus vientiin: suomalaiset markkinajohtajia esimerkiksi leijukattiloiden toimittajana 17
Yhteenveto Biopolttoaineilla, joista puu on tärkein jatkossakin, on useita vaihtoehtoisia käyttökohteita tulevaisuudessa kiinteistölämmitys, suurkäyttö kaukolämmön tuotantoon ja teollisuudessa, biopolttonesteiden ja muiden jalosteiden valmistus, vienti - edullisimmista polttoaine-eristä tulee kilpailua Kansalliset edistämistoimet ja suunnitteilla olevat EU-direktiivit parantavat biopolttoaineiden kilpailukykyä 18
Yhteenveto Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelman mukainen bioenergian käytön lisäystavoite 55 % saavutettaneen vuoteen 2010 mennessä nykytukitasoilla. Biopolttoaineilla sähköä tuolloin tuotetaan vuoden 2000 tasoon verrattuna lisää 4 TWh (650 MW), josta vain osa on lisäkapasiteettia. Lisäbiopolttoaine on metsähaketta, jätteitä ja metsäteollisuuden sivutuotteita. Bioenergiavarat mahdollistaisivat edistämisohjelmaa suuremman lisäyksen, mutta lisäbiopolttoaineiden hintataso on 50-100 % korkeampi. 19
Johtopäätökset Kehitteillä on monia uusia tekniikoita, jotka mahdollistavat - peltobiomassojen energiakäytön - polttoaineiden tuotannon ja kuljetuksen tehokkaammin - polttoaineiden automatisoidun käytön lämmityksessä (pelletit, bioöljyt) - sähkön tuotannon entistä pienemmässä kokoluokassa - jätteiden energia- ja hyötykäytön yhdistämisen - yhdistetyssä sähkön ja lämmön tuotannossa sähkön tuotannon 2- kertaistamisen Uudet tekniikat tulisi demonstroida ennen vuotta 2010, ja niiden avulla olisi mahdollista saavuttaa edistämisohjelmassa esitetty visio, jossa sähkön tuotanto bioenergialla olisi 23 TWh (3800 MW) vuonna 2025. Uusien tekniikoiden vientimahdollisuudet ovat merkittävät. 20