Nurmibiomassan käytön kannattavuus maatilamittakaavan biokaasulaitoksissa Raportti 19.6.2013 1/20
Johdanto Tämä taloudellinen tarkastelu suoritettiin osana ENKAT projektia (ENergiaKAsveihin pohjautuvan biokaasulaitoskonseptin Teknis-taloudelliset edellytykset pohjoisissa olosuhteissa). Hankkeen tavoitteena oli kehittää pohjoisiin ilmasto-oloihin soveltuva viljeltäviin energiakasveihin, käytännössä nurmikasveihin pohjautuva biokaasuntuotantokonsepti. ENKAT-hankkeen yksi tavoite oli pitkäkestoisella biokaasutuskokeella tutkia nurmen soveltuvuutta ainoaksi syötteeksi biokaasulaitokselle. Hankkeessa toteutettiin Energiakasvien pitkäkestoinen käsittelykoe pilotmittakaavan biokaasureaktorissa. Muita hankkeessa selvitettyjä asioita oli peltokasveista energiaa tuottavan laitoskonseptin tekniset toteutustavat, kannattavuus sekä elinkaaripäästöt. Tässä hankkeessa projektikoordinaattorina toimi Jyväskylä Innovation Oy, muut toteuttajat olivat Watrec Oy, Jyväskylän yliopisto, bio- ja ympäristötieteen laitos ja Metener Oy. Hanke on rahoitettu pääosin Keski-Suomen ELY-keskuksen myöntämällä Manner-Suomen maaseudun kehittämisrahaston tuella (Euroopan maaseudun kehittämisen maatalousrahasto: Eurooppa investoi maa-seutualueisiin) sekä alan toimijoiden rahoituksella (Gasum Oy, Valtra Oy, Watrec Oy, ja Metener Oy ja Jyväskylän yliopisto). Tässä julkaisussa esitellään kaksi laskennallista biokaasulaitosta ja tutkitaan niiden kannattavuutta nurmibiomassalla. Nurmibiomassa tuotetaan tilan omilla tai vuokraamilla pelloilla. Biokaasulaitos integroituu tilan muuhun tuotantoprosessiin vähentäen energian hankintakuluja ja tuoden myyntituloja sähkö- ja lämpöenergian myynnistä. Samalla laitos tarjoaa työtä sekä tilalle että lähiseudun koneurakoitsijoille. 2/20
Biokaasulaitos maatilalla Syöttömateriaalit Maatilakohtainen biokaasulaitos voi hyödyntää toiminnassaan maatilan sivuvirtoja, kuten lantaa. Lanta on resurssi, jota ei hyödynnetä muutoin kuin pellon lannoitteena. Energiasisältö jää hyödyntämättä ilman biokaasulaitosta. Kesannoitaville pelloille jää hyödyntämätöntä biomassaa, joka voitaisiin ottaa käyttöön biokaasulaitokseen. Myös biokaasulaitoksen työvoiman tarve täyttyy tilan omalla työvoimalla. Näin ostopanosten tarve on pieni ja myös laitoksen taloudellinen kannattavuus turvallisella pohjalla. Mikäli peltoa on vuokrattavissa tai ostettavissa maatilakohtainen biokaasulaitos pystyy kasvattamaan energiantuotantoaan lisäämällä peltobiomassan syöttöä. Tällöin saadaan luonnollisesti myös lisää tukikelpoista pinta-alaa. Nurmibiomassaa tuottavat pellot ovat tilan normaalissa viljelykierrossa. Monivuotinen nurmi- tai palkokasvipohjainen energiakasvituotanto parantaa myös maan viljavuutta ja rakennetta. Nurmibiomassan tuotanto onnistuu lisäksi viljavuudeltaan ja muilta ominaisuuksiltaan huonommillakin lohkoilla, joita ei olisi järkevää hyödyntää esimerkiksi viljantuotannossa. Energian tehokas hyödyntäminen Biokaasulaitos tuottaa biokaasua, joka voidaan hyödyntää energiantuotannossa maatilalla. Biokaasu voidaan polttaa kaasupolttimessa, jolloin saadaan lämpöenergiaa tai yhdistetyssä sähkön ja lämmöntuotannossa (CHP). Tuotetulla lämmöllä ja sähköllä korvataan ostoenergiaa ja saavutettu kustannussäästö lasketaan biolaitoksesta saatavaksi tuotoksi. Ylijäämäsähkö ja jossain tapauksissa myös lämpö voidaan myydä ja saada näin myyntituloja. Kaasu voidaan myös johtaa omaa tai olemassa olevaa putkistoa pitkin käytettäväksi jossain muualla. Biokaasun tai biokaasulla tuotetun lämmön myynti mahdollistaa myös lämpöyrittäjyyden. Ylijäämälämpö voidaan hyödyntää esimerkiksi lähialueen omakotitalojen lämmitykseen kaukolämmöllä. Kaasua voidaan myydä kasvihuoneelle, joka tekee siitä sähköä ja lämpöä omassa CHP-yksikössään. Tällöin kasvihuoneessa voidaan hyödyntää tarvittaessa myös palokaasujen hiilidioksidi. Investoimalla kaasun puhdistukseen ja paineistukseen biokaasu on myös mahdollista myydä liikennekäyttöön. 3/20
Ravinteet Käsitelty lanta levitetään peltoon ja sen sisältämät ravinteet palaavat takaisin viljelykiertoon. Lannan ravinteet, varsinkin typpi ovat anaerobikäsittelyn jälkeen paremmin kasveille hyödynnettävissä. Koetulosten perusteella mädätetyn lietelannan typen hyväksikäyttö on samalla tasolla väkilannoitteiden kanssa, kun taas käsittelemättömän lannan typestä suuri osa jää hyödyntämättä. (kuvio 1) Tutkimuksen mukaan typestä 50-60% siirtyy kasveihin, mikä vastaa keinolannoitteen typen hyötykäyttöä (Kapuinen ym. MTT 2008). Ravinteiden ja varsinkin typen käyttökelpoisuuden kannalta levitystavalla on merkitystä. Sijoituslevitys mahdollistaa maksimaalisen typen hyväksikäytön kasveille riippumatta sääolosuhteista. Liian kuiva sää letkulevityksen jälkeen sen sijaan vähentää hyväksikäytettävän typen määrää. Ero käsittelemättömään lietteeseen on kuitenkin selvä molemmilla levitystavoilla. Täsmälevitys Luomutiloille on erityisen tärkeää, että niukat ravinteet saadaan parhaalla mahdollisella hyötysuhteella hyödynnettyä. Lannanlevitys, kuten myöskin viherlannoitus on kuitenkin tässä mielessä hyvin epätarkkaa. Ravinteet eivät välttämättä päädy sinne minne pitäisi, eikä ainakaan oikeissa suhteissa. Eri biomassojen yhteismädätyksessä ravinteet sekoittuvat tehokkaasti. Mädätteestä voidaan separoimalla poistaa kuiva-aine, jolloin saadaan fosforirikkaampaa kuiva-ainetta. Tämä voidaan täsmälevittää luomufosforilannoitteena. Nestemäinen liete taas sisältää suurimman osan typestä, jolloin myös sen täsmälevitys multaimilla tai letkulevittimellä mahdollistaa niinikään kohdennetun lannoituksen. Ennen levitystä voidaan ottaa ravinneanalyysit lannoitusarvojen määrittämiseksi. Biokaasulaitoksen käsittelemän lietteen etu on homogeenisuus ja ravinteiden liukoisuus. Toinen merkittävä etu on taudinaiheuttajien ja rikkakasvinsiemenien tuhoutuminen prosessissa. Käsitelty liete on näin ollen turvallista levittää vaikka laidunpelloille. 4/20
Kannattavuustarkastelu Esimerkkitilat Tässä tutkimuksessa otettiin tarkasteluun kaksi maatilakokolukon biokaasulaitosta. Vaikka kyseessä ovat fiktiiviset tilat, perustuvat ne kuitenkin todellisuutta vastaaviin lähtöarvoihin. Näiden tapausten lisäksi lasketaan nurmibiomassalle katetuotto eli selvitetään nurmibiomassan tuotannon kannattavuutta esimerkkitiloilla. Jokainen maatilakokoluokan biokaasulaitos pitää suunnitella huolella sillä kahta täysin samanlaista tapausta ei ole. Tilojen oma energiankulutus vaihtelee, millä on suuri merkitys laitoksen tuottoihin. Tässä tutkituista tapauksista kahden robotin ja 120 lypsylehmän navetta edustaa keskimääräistä suurehkon nautakarjatilan energiankulutusta niin sähkön kuin lämmön osalta. Biokaasulaitoksen tuottamalla energialla korvataan oma lämpöenergiankulutus, mutta sen lisäksi halutaan tuottaa energiaa myyntiin. Toinen tapaus on 2000 emakon emakkosikala, joka edustaa energiankulutukseltaan suurta maatilaa. Tässä tapauksessa tavoitteena on oman energiankulutuksen korvaaminen biokaasulla. Myyntiin ei tuoteta energiaa. Oman sähkön korvaushinta pitää sisällään sähkön energia- ja siirtohinnan sekä verot, poislukien arvonlisäveron osuuden. Näin saatu hinta 0,104 /kwh edustaa tämänhetkistä sähkön keskimääräistä markkinahintaa Suomessa. Kun biokaasulaitos tuottaa sähköä myyntiin vähintään 100kw sähkötehoisella agregaatilla, sillä on oikeus syöttötariffiin. Mikäli myös CHP yksikön tuottama lämpö hyödynnetään, voidaan hakea lisäksi lämpöpreemiota. Tällöin tuki tuotetulle sähkölle on 0,1335 /kwh mitä maksetaan kahdentoista vuoden ajalle. Yksinkertaisuuden vuoksi tässä tutkimuksessa on oletettu myyntisähkön hinnan olevan vakio myös tämän jälkeen. Herkkyysanalyysin jälkeen voidaan kuitenkin todeta, että sähkön hinta 12 vuoden jälkeen ei muuta ratkaisevasti tarkastelun lopputulosta. Oman käyttöön tuotetun lämmön arvo määritellään vaihtoehtoiskustannus-periaatteella. Biokaasulämmöllä korvataan näissä tapauksissa puupellettiä. Tuotetun lämmön arvoksi saadaan tällöin 4,75 /kwh Puupelletti jää tiloilla varakäyttöön. Vaikka kaikki kaasu voidaankin käyttää CHPyksikössä, hankitaan tilojen lämpökeskusten yhteyteen biokaasukattila ja poltin, joissa kaasua voidaan polttaa suuren lämmöntarpeen sekä CHP:n huoltokatkojen aikana. 5/20
Biomassan tuotanto tiloilla tapahtuu molemmissa tapauksissa tilan hallinnoimilla pelloilla, jotka voivat olla omia tai vuokrapeltoja. Tämä on perusteltua, sillä tilat tarvitsevat lietelannan levitystä varten pintaalaa sekä myös siksi, että tällöin tila pystyy hyödyntämään pelloille saatavat tuet täysimääräisesti. Tällöin ei myöskään tarvitse maksaa säilörehun myyjän vaatimaa myyntivoittoa. Asiaa voidaan perustella myös toisin. Kun tarkastellaan nautakarjatiloja Suomessa, ei löytyne montaa tilaa, jotka säännöllisesti ostaisivat säilörehua merkittäviä määriä. On selvää, että säilörehun tuottaminen itse on kannattavampaa kuin sen ostaminen. Lähtötietoja Sähkön takuuhinta Sähkön ostohinta Sähkövero+huoltovarmuusmaksu Pelletti (4,75Mwh/tn) 0,1335 /kwh 0,104 /kwh 1,703 cent/kwh 209 /tn Nurmen satotaso 20 tn/ha = 6037 ry/ha = 6422 tn/ka/ha Kaasuntuottoja Sianliete (ka 3,5%) 175 m 3 /CH 4 /kg VS add. Naudan liete(ka 6,0%) 125 m 3 /CH 4 /kg VS add. Säilörehunurmi (ka 32%) 300 m 3 /CH 4 /kg VS add. Taulukko 1. Laskelmissa käytettyjä lähtöarvoja Rehun korjuu ja ylipäätään koko nurmirehun tuotanto sekä lietteen levitys hoidetaan urakointina. Tällöin ei tarvita omaa pääomaa sitovaa konekantaa. Oman työn osuus nurmentuotannossa minimoituu lähinnä siilojen peittämiseen ja hallintokuluihin. Biokaasureaktoria varten korjatun säilörehun tilat varastoivat tarkoitusta varten rakennettaviin laakasiiloihin. Laskennallinen satotaso nurmentuotannossa on 6037ryha mikä vastaa Tila-Artturi tilojen keskiarvoa vuosina 2007-2009. Kuiva-aineeksi muutettuna tämä on 6422kg/ha, mikä taas vastaa 20tn/ha märkäpainoa (ka 32%). Nurmibiomassan tarvitsemat pinta-alat on laskettu näitä arvoja käyttäen (Taulukko 1). 6/20
Tapausten esittely Kahden lypsyrobotin navetta (Tila 1.) Konelypsyn kehittyminen on mahdollistanut suuremmat eläinmäärät pienemmällä työpanoksella. Suuri osa nykyisin Suomessa valmistuvista uusista navetoista varustetaan yhdellä tai useammalla lypsyrobotilla. Yhden robotin navetta on kooltaan tyypillisesti 60 lypsylehmälle sopiva. Kahden robotin navetta kykenee ottamaan tyypillisesti 120 lypsylehmää. Otimme tarkasteluun kahden robotin navetan maatilan jolle rakennetaan biokaasulaitos. Lypsylehmien lisäksi tilalla kasvatetaan hiehoja karjan uusinnan tarpeeseen. Sonnit myydään välitykseen. Navetassa on lietelantajärjestelmä ja ympäristöluvan mukaisesti riittävän suuret lietteen varastosäiliöt. Biokaasulaitoksessa käsitellystä naudanlannasta ja nurmibiomassasta syntyy vuodessa 5700 m 3 nestemäistä ja 800 tn kuivaa, separoitua biolannoitetta. Molemmat lannat levitetään tilan omille pelloille urakoitsijaa käyttäen. Nestemäinen lanta mullataan typen maksimaalisen hyötykäytön takaamiseksi. Tilalla on omia ja vuokrattuja peltoja nurmentuotannossa. Biokaasureaktorin myötä nurmisäilörehun käyttö kasvaa merkittävästi. Naudoille tarkoitettu säilörehu pyritään korjaamaan ensisijaisesti ensimmäisestä sadosta. Normaalivuosina saadaan näin ruokinnallisesti paras sato. Toinen sato käytetään pääosin nurmibiomassaksi bioreaktoriin. Nurmibiomassaksi käytettävien peltojen satotasoa pystytään nostamaan myöhäistetyllä korjuulla. Mikäli tilan olemassa oleva peltopinta-ala ei riitä, vuokrataan lisää peltoa lähialueelta. Keskimääräinen ajomatka pelloille on 2km. Biokaasulaitoksen tuottama biokaasu käytetään täysin CHP yksikössä sähkön ja lämmön yhteistuotantoon. Biokaasupoltin on varakäytössä. Laitoksen teho on optimoitu siten, että laitos pääsee biokaasusähkön ostotariffin piiriin. Tämä merkitsee 100kw el tehoa. Myös lämpöpreemio halutaan hyödyntää ja myös laitoksen lämpö hyödynnetään. Tuotettu sähköenergia käytetään yksinomaan myyntiin. Tuotetusta sähköstä vähennetään ensin laitoksen oma sähkönkulutus. Tuotetusta lämmöstä vähennetään niinikään ensin laitoksen oma kulutus. Lämpö hyödynnetään maatilalla sekä myydään kaukolämmöksi naapuritilalle. Naapuritila on vaihtoehto 2:n kaltainen sikatila, joka käyttää 800MWh lämpöä vuodessa. Kyseeseen voisi tulla myös esimerkiksi kasvihuone, teollisuuslaitos tai joukko omakotitaloja. Kaukolämpöputken pituus on 600m. Putki rakennetaan biokaasutilan laskuun, mutta kaukolämmön jakokeskuksen maksaa lämmön ostaja. Lämmön ostohinnaksi on sovittu vaihtoehtoiskustannus-periaatteella pelletin energiahinta 44 /MWh. Huomattakoon, että tämä merkittävästi alle keskimääräisen kaukolämmön hinnan suomessa, joka on 69,53 /MWh tämän kokoluokan lämmönostajille (Energiateollisuus ry 21.2.2013). 7/20
Kaukolämpöinvestointi on selkeästi kannattava, koska siitä saadut nettomyyntitulot tilalle ovat 34 830 /v kun lisäinvestointi kaukolämpöputkeen on 66 000. Nettomyyntituloista on vähennetty kaukolämmön pumppausenergia (sähkönä) joka on 0,5% pumpatusta lämpöenergiasta (Pöyry Oy). Emakkosikala (Tila 2.) Emakkosikala on esimerkki maatilasta, jolla oma energiankulutus on suurta. 2000 Emakon sikalan lämpö ja sähkölasku on vuodessa 97 664 ja biokaasulaitosinvestoinnin tavoitteena on 100% energiaomavaraisuus. Sikalassa on lietelantajärjestelmä ja ympäristöluvan mukaisesti riittävän suuret lietteen varastosäiliöt. Biokaasulaitoksessa käsitellystä sianlietelannasta ja nurmibiomassasta syntyy vuositasolla 11454 m 3 nestemäistä biolannoitetta, joka levitetään pelloille urakoitsijaa käyttäen. Nestemäinen lanta mullataan typen maksimaalisen hyötykäytön takaamiseksi. Tila käyttää omia ja vuokraamiaan peltoja nurmentuotannossa. Tilalla on entuudestaan peltoja viljantuotannossa ja nyt tila saa viljelykiertoon nurmen, mikä parantaa peltojen ravinnetaloutta ja rakennetta. Mikäli tilan olemassa oleva peltopinta-ala ei riitä, vuokrataan lisää peltoa lähialueelta. Keskimääräinen ajomatka pelloille on 2km. Biokaasulaitoksen tuottama kaasu käytetään täysin CHP-yksikössä sähkön ja lämmön yhteistuotantoon. Biokaasupoltin on varakäytössä. Laitoksen teho on optimoitu siten, että tila on 100% energiaomavarainen. Lämmön suhteen saavutetaan yliomavaraisuus. Tuotettu energia käytetään yksinomaan tilan omaan kulutukseen. Tuotetusta sähköstä ja lämmöstä vähennetään ensin biokaasulaitoksen oma kulutus. 8/20
Syöttömateriaalit Tila 1. Tila 2. Lanta 3 800 10 000 m 3 Säilörehunurmi 2 703 1 454 tn Energiantuotanto Biokaasua 442 424 333 333 m 3 /v (CH 4 60%) Metaania 265 455 200 000 m 3 /v Energiasisältö 2 655 2 000 MWh CHP käyttö yhteensä 2 655 2 000 MWh Sähkö (η=33%) 876 660 MWh Lämpö (η=52%) 1 380 1 040 MWh Keskim. Sähköteho 100 75 kw Keskim. Lämpöteho 158 119 kw Taulukko 2. Syöttömateriaalit, energiantuotanto ja kaasun käyttö. Biokaasulaitoksen rakenne Molemmissa tapauksissa biokaasulaitoksen rakenne on pääosin samanlainen. Sekä reaktori, että jälkikaasuallas ovat molemmissa tapauksissa samankokoiset. Niinikään kaasunkäyttölaitteet ovat samanlaiset. Laitosten energiantuotannot ovat niin lähellä toisiaan, että voidaan käyttää saman kokoluokan laitteita. Erona laitepuolella on lietteen separointi, mikä tarvitaan navettavaihtoehdossa. Kaukolämmön myyntiä on ainoastaan navettavaihtoehdossa. Johtuen laitosten samankaltaisuudesta, käsitellään niiden rakenteet tässä yhtenä kokonaisuutena. Reaktori ja jälkikaasuallas Navetan tai sikalan välittömään läheisyyteen rakennettava biokaasulaitos käyttää raaka-aineenaan eläinten tuottaman lietelannan, joka pumpataan lietekanavan päässä sijaitsevasta pumppauskaivosta suoraan biokaasureaktoriin. Biokaasulaitos rakennetaan navetan (sikalan) ja varastosäiliöiden väliin. Fyysisesti biokaasulaitoksen ei ole pakko mahtua tähän väliin, sillä lietettä voidaan helposti pumpata muutamia kymmeniä, jopa satojakin metrejä. Reaktoriin lisätään niinikään nurmibiomassaa ruuvisyöttölaitteen avulla. Reaktorin lietemassaa lämmitetään. Reaktori toimii mesofiilisella (n.37 c) alueella. 9/20
Reaktorista liete valuu jälkikaasualtaaseen, josta se pumpataan tilan vanhoihin lietesäiliöihin varastointia varten. Jälkikaasualtaassa hyödynnetään reaktorilietteessä vielä oleva kaasuntuottopotentiaali. Allas toimii samalla nollapaineisena kaasuvarastona. Sekoitus ja separointi Reaktorissa on kaksi lapasekoitinta, joilla varmistetaan, että kuorettumaa ei pääse syntymään ja olosuhteet reaktorissa pysyvät optimaalisina prosessia varten. Jälkikaasuvarastossa on yksi sekoitin. Navettavaihtoehdossa reaktorin ulkopuolella on omana yksikkönään lieteseparaattori, jolla poistetaan lietteestä kuiva-ainetta. Separointi on tässä tapauksessa välttämätöntä, sillä muutoin lietteen kuivaainepitoisuus nousisi liikaa ja lietteen pumppaus ja sekoittaminen vaikeutuisi. Separoitu kuiva-aine varastoidaan biomassan syötöstä tyhjeneviin laakasiiloihin, josta se levitetään pellon fosforilannoitteeksi. Sikalavaihtoehdossa separointia ei tarvita, koska lietteen kuiva-ainepitoisuus pysyy riittävän alhaisena, johtuen sianlietteen pienemmästä kuiva-ainepitoisuudesta ja nurmibiomassan pienemmästä syötöstä. Biomassan varastointi ja syöttö Nurmibiomassan syöttö tapahtuu syöttölaitteen kautta. Nurmibiomassa kuormataan etukuormaajatraktorilla syöttökaukaloon, josta ruuvikuljetin siirtää biomassan bioreaktoriin. Bioreaktoriin käytettävä nurmibiomassa varastoidaan tarkoitusta varten tilalle rakennettavaan laakasiiloon. Kaasun käyttölaitteet Biokaasu käytetään lämmön ja sähkön yhteistuotantoon CHP-yksikössä. CHP yksikkö on omassa kontissaan biokaasulaitoksen yhteydessä. Tehokkailla lämmönvaihtimilla varmistetaan hyvä lämmön talteenotto. Tarvittaessa lisälämpöä tuotetaan kaasupolttimella tilan olemassa olevan lämpökeskuksen yhteydessä. Navettavaihtoehdossa ylimääräinen lämpö myydään lähes kokonaisuudessaan kaukolämmöksi läheisen sikalan tarpeeseen. Sikalavaihtoehdossa lämpöä ei siirretä tilan ulkopuolelle. 10/20
Investoinnin kannattavuus Maatilamittakaavan biokaasulaitoksen kustannukset laskettiin Metener Oy:n toimesta. Kustannukset on laskettu osin ohjekustannuksia käyttäen, osin Metener oy:n hinnaston mukaisesti. Oletuksena on, että tilalla on entuudestaan riittävä lietelannan varastokapasiteetti. Oletetaan myös, että tilalla on biomassan syöttöön soveltuva traktori. Kaukolämpöinvestointiin sisältyy lisäksi oletus, että tilan läheisyydestä löytyy riittävästi kaukolämmön käyttäjiä tai yksi suuri käyttäjä (Taulukko 3). Kannattavuus Tila 1. Tila 2. Nettotuotto vuodessa 77 868 49 797 - lainan lyhennys ja korot 1 2 65 148 41 544 Tulos ennen veroja 12 721 8 253 Laskentakorko 6 % 6 % Kannattavuuden tunnusluvut Nettonykyarvo (NPV) 133 993 94 415 Sisäinen korkokanta 8 % 9 % Sijoitetun pääoman tuotto % 3 9 % 9 % Takaisinmaksuaika (vuosia) 8,6 8,0 1 Annuiteetti eli tasaerä. 2 Sikatilalla keskim. annuiteetti. Uusintainvestointiin ei oleteta avustusta. 3 Laskelmassa huomioitu keskimääräinen investointi ja korkokulu. Taulukko 4. Investoinnin kannattavuus ja tunnusluvut Investoinnin kannattavuuden tunnuslukujen valossa molemmat investoinnit ovat kannattavia (Taulukko 4). Positiivinen nettotulos kertoo, että kassavirta on positiivinen. Laskentakorkokanta 6% mahdollistaa myös korkojen nousun nykytilanteesta. Varsinaiset kannattavuuden tunnusluvut osoittavat investoinnille positiivista kannattavuutta. Nettonykyarvomenetelmässä nettotuotot ja investoinnit diskontataan nykyhetkeen. Positiivinen nettonykyarvo tarkoittaa kannattavaa investointia. Sekä sisäinen korkokanta ja sijoitetun pääoman tuottoprosentti mittavat investointiin sijoitetun pääoman tuottavuutta. Saavutettavaa 8-9% tuottoa voi pitää tyydyttävänä. Takaisinmaksuaika kertoo yksinkertaisesti ajan, jossa investointi maksaa itsensä takaisin. Huomattakoon, että takaisinmaksuaika ei ota huomioon koron vaikutusta. Kannattavuuden tunnuslukujen lisäksi voidaan laskea nurmibiomassan katetuotto. 11/20
Energianurmen tuotannon kannattavuus Energianurmen tuotannon kannattavuutta tarkasteltiin tässä erillisenä osiona. Lähdekirjallisuudesta löytyy hyvin vaihtelevia arvoja rehunurmen tuotantokustannukselle. Samoin kenttätutkimuksissa, kuten Tila-Artturi säilörehututkimuksissa parhaiten ja huonoiten kannattavien tilojen välillä on suurta hajontaa. Tässä tutkimuksessa laskettiin kustannukset ja tuotot annettujen lähtötietojen perusteella. Tiloilla käytetään peltotöissä yksinomaan urakointia. Tämä oletus tehtiin laskelmien yksinkertaistamiseksi ja yhteismitallistamiseksi. Urakointihintoina käytettiin TTS:n koko maan keskiarvoja. Tiloilla on peltoa myös muussa viljelykäytössä. Osa käsitellystä lannasta levitetään tilan muille pelloille, jolloin myös levityskustannus kohdistuu niihin. Energianurmipeltoihin kohdistuu niiden tarvitseman lannoituksen levityskustannus. Energianurmipellot ovat tilan normaalissa viljelykierrossa ja ne uusitaan joka neljäs vuosi. Energianurmipelloilla viljellään seosnurmea, jonka apilapitoisuus 50%. Typensitojakasvina apila muodostaa tarvitsemansa typen itse, jolloin lannoitussuositusta voidaan alentaa typen osalta 50%. Tutkimuksessa on käytetty Yaran lannoitussuositusta satotasolla 7000kg/ka/ha (200 20-170), josta vähennetty typen määrää 50%. Tavoiteltu typpilannoitustaso on tällöin 100kg/ha muiden ravinteiden tarpeen pysyessä ennallaan. Lannoitus koostuu ensimmäisen sadon keinolannoituksesta ja toisen sadon lietelannoituksesta, levitystapana sijoituslevitys. Levitettävä liete on seos naudan(sian)lietelantaa ja mädätettyä energianurmea. Levitettävän lietteen ravinteet on määritelty eri jakeiden ravinnepitoisuuksien painotettuna keskiarvona. Eläinten lantojen osalta on käytetty ympäristötuen ohjeiden mukaisia eläinten lietelantojen ravinnepitoisuuksia (Taulukko 5). Mädätetyn energianurmen osalta on käytetty Metener Oy:n suorittamien energianurmen biokaasutuskokeiden tuloksia. Energianurmen tuotantokustannukset on laskettu laskemalla yhteen muuttuvat ja kiinteät kustannukset ja vähentämällä kustannuksista viljelytuet. Muuttuvat kustannukset koostuvat tarvikkeista ja konetyöstä. Kiinteät kustannukset muodostuvat pellon kustannuksista ja yleiskustannuksista. Koska kaikki peltotyöt urakoidaan, peltoon ei kohdistu kiinteitä konekustannuksia (Taulukko 6). Tuotantokustannusten laskemisen jälkeen pystytään laskemaan energianurmen katetuotto. Se määritellään vähentämällä energianurmen tuotoista kustannukset ja jakamalla näin saatu tuotto 12/20
peltohehtaareilla tai energianurmitonneilla. Näin saadaan katetuotto peltohehtaaria tai energianurmitonnia kohden. Katetuottoa voidaan käyttää eri tuotantosuuntavaihtoehtojen vertailussa, sekä tuotannon kannattavuuden määrittämisessä. Laskelma osoittaa, että jokainen tuotettu energianurmihehtaari tuottaa 704 (Tila 1.) tai 547 (Tila 2.) lisätulon biokaasuenergian arvona. Energianurmen katetuotto esimerkkitiloilla Nurmibiomassan osuus: Tila 1 Tila 2 - Tuotetusta kaasusta 88 % 59 % - Tuotoista 133 510 57 821 Energianurmiala 135 72 ha Hehtaarikohtainen tuotto 991 798 /ha Tuotantokustannus (peltotuet huomioitu) 288 251 /ha Nurmibiomassan katetuotto 704 547 /ha 35 27 /tn Taulukko 7. Energianurmen katetuotto Energianurmen tuotanto on kannattavaa molemmissa tapauksissa, sillä hehtaarikohtainen tuotto riittää kattamaan tuotantokustannukset. Jäljelle jäävä osuus, eli katetuotto kattaa tuotannon kiinteitä kustannuksia. Kuten aiemmin esitellyistä kannattavuuden tunnusluvuista käy ilmi, katetuotto on esimerkkitiloilla riittävä kannattavuuden saavuttamiseksi. Molemmilla tiloilla peltobiomassan tuotanto biokaasukäyttöön osoittautuu kannattavaksi. 13/20
Yhteenveto Biokaasulaitosinvestointi kuten mikä tahansa investointi tulee suunnitella huolellisesti ja sovittaa se tilan olemassa olevaan tuotantoon. Mikäli tilan energiankulutus on suurta, kuten esimerkissämme emakkosikatilalla, biokaasulaitos voi olla kannattava jo pelkästään omaa energiankulutusta korvaamassa. Usein kuitenkin halutaan tuottaa energia myös myyntiin. Tämä on tavoiteltavaa silloin, kun tilan oma energiankulutus on pienehköä ja biokaasulaitoksen halutaan kuitenkin olla selkeästi tuotannollinen, eli voittoa tuottava investointi. Toinen vaihtoehto olisi ollut käsitellä biokaasulaitosta ympäristöinvestointina jolloin kannattavuusvaatimusta ei olisi tarvinnut asettaa. Näin voi olla esimerkiksi jos sikalan ympäristöluvan ehtona on biokaasulaitoksen rakentaminen. Energian myynti jakaantuu sähkön ja lämpöenergian myyntiin sekä mahdolliseen kaasun myyntiin autokaasuna tai kaasuverkkoon. Kaasun myynti jätettiin tämän tarkastelun ulkopuolelle, mutta voidaan todeta, että liikennekaasun myynnillä saavutetaan paras arvo tuotetulle kaasulle. Liikennekaasun tuottaminen onkin osalla biokaasulaitostiloista varmasti harkinnan arvoista. Näin on etenkin silloin, jos lähialueelta löytyy kaupunki tai maantien pääväylä. Mikäli maatila sijaitsee maakaasuputken välittömässä läheisyydessä myös myynti maakaasuverkkoon on mahdollinen vaihtoehto. Sähkötariffi mahdollistaa kaiken sähkön myynnin kiinteään takuuhintaan ja siksi se tarjoaa varman pohjan laskelmille. Nykyinen takuuhintajärjestelmä on voimassa 12 vuoden ajan, jonka ajan tuotetulle sähkölle saadaan kiinteä takuuhinta. Aika lasketaan tariffijärjestelmään liittymisestä. Laskelmissa on huomioitu myös lämpöpreemio, joka saadaan kun kokonaisenergian hyödyntämisen hyötysuhde on vähintään 50%. Tämä saavutetaan CHP lämmön talteenotolla. Jos paikallisesti on olemassa suuria energiankuluttajia kuten kasvihuoneita on mahdollista myydä kaikki biokaasulaitoksen tuottama ylijäämäenergia. CHP-käytössä lämpöenergiaa saatetaan joutua kesällä ajamaan jonkin verran ulkoilmaan lauhduttimien kautta. Olisi kuitenkin tavoiteltavaa, että energia saataisiin mahdollisimman hyvin hyödynnettyä joko omassa käytössä tai myyntiin. Niinikään on tärkeää, että laitos pystyy toimimaan mahdollisimman suurella käyttökapasiteetilla. Sen lisäksi nurmibiomassan tuottaminen tulee olla tehokkaasti hoidettua. Urakointi on tässä suhteessa hyvä vaihtoehto. Vaihtoehtoisesti yhteiskoneet tai tilan tarpeeseen mitoitettu oma nurmenkorjuuketju voi olla kannattavuudeltaan joskus jopa parempi kuin urakoitsijan käyttö. Tilat ja tilojen konekanta ja koneiden käyttöaste on kuitenkin aina yksilöllinen ja tällöin myös nurmibiomassan 14/20
tuotantokustannukset muodostuvat yksilöllisesti. Urakointihinnat antavat yhteismitallisen pohjan nurmibiomassan tuotannon suunnittelulle kaikissa tilakokoluokissa eri puolilla Suomea. Esimerkkitilat edustavat keskimääräistä suurempia tiloja, mutta eivät kuitenkin poikkeuksellisen suuria tiloja Suomenkaan mittakaavassa. Kahden robotin navetan tapauksessa peltopinta-alaa energianurmen viljelyyn tarvitaan 135ha, jonka lisäksi tarvitaan peltoa karjan ruokintaan. Sikatilalla peltoa energiantuotannon tarpeisiin tarvitaan 72ha. Lopuksi voidaan todeta, että hyvin suunniteltuna ja toteutettuna peltobiomassaa ja karjanlantaa käyttävä biokaasulaitosinvestointi voi olla hyvin kannattava. Kuten kannattavuuden tunnusluvuista käy ilmi, energiantuotanto sähkötariffin ja kaukolämmön myynnin avustamana nostaa investoinnin esimerkkitilalla 1 selkeästi plussalle. Esimerkkitilalla 2 keskitytään energiaomavaraisuuteen ja kannattavuus saavutetaan selkeästi myös tässä vaihtoehdossa. Investoinnin kestoikä on laskelmissa 20 vuotta, mitä voidaan nostaa tekniikan uusintainvestoinneilla ainakin 30 vuoteen. Tässä ajassa laitos on maksanut itsensä takaisin jo moninkertaisesti, vaikka syöttötariffi ei jatkuisikaan 12 vuoden jälkeen. Fossiiliset energianlähteet vähenevät ja niiden hinta on jatkuvasti nousussa. Lisäksi ilmastonmuutoksen torjunta, sekä EU:n taholta tuleva lainsäädännöllinen paine pakottaa suosimaan uusiutuvia energiamuotoja. Biokaasulaitosinvestoinnille tämä tarkoittaa vakaata tulovirtaa myös tulevaisuudessa. Kannattava biokaasulaitosinvestointi nyt pysyy kannattavana myös tulevaisuudessa. 15/20
Kuviot ja Taulukot 70,0 % 60,0 % 50,0 % Typen hyväksikäyttö eri lantalajeilla (nurmisato 2005) 40,0 % 30,0 % 20,0 % 10,0 % 0,0 % Mädättämätön Mädätetty Väkilannoite sijoitus letkulevitys Kuvio 1.Mädätyksen vaikutus naudan lietelannan lannoitusominaisuuksiin nurmella (Kapuinen ym. MTT 2008). 16/20
Kuvio 2. Nurmibiomassaa käyttävä biokaasulaitos navetan (vasen) ja sikalan (oikea) yhteydessä. 17/20
Investoinnit Tila 1. Tila 2. Biokaasulaitos 505 551 478 551 Laakasiilo 100 348 55 669 Kaukolämmön siirto 66 000 0 Investoinnit yhteensä 671 899 534 220 - investointiavustus 25% 133 555 Tuettu investointikustannus 400 665 Uusintainvestoinnit 10v. 156 258 136 258 Investoinnin kokonaiskesto (vuosia) 20 20 Vuotuiset tuotot Korvattu ostosähkö 0 62 418 Korvattu ostolämpö 12 157 35 246 Sähkönmyynti 116 946 0 Lämmön myynti 34 830 0 Yhteensä 163 933 97 664 Vuotuiset käyttökustannukset Palkka omalle työlle (14,50 /t+sivukulut) 15 007 10 805 Konekustannus (19,80 /t) 10 832 5 777 Huolto-, kunnossapito- ja vakuutuskustannus 15 106 13 041 Laitoksen ostosähkö 6 242 0 Energianurmen tuotantokustannus 38 877 18 244 Yhteensä 86 065 47 867 Taulukko 3. Investoinnit, vuotuiset tuotot ja käyttökustannukset 18/20
Laskelmissa käytetyt lannoitteet N tot. N Liuk. P K /tn Mädäte nurmesta (nesteosuus) 3 6,1 3,0 0,5 6,5 Mädäte nurmesta (kuiva, separoitu osuus) 3 6,7 2,7 0,6 6,5 Naudan lietelanta 2 1,8 0,5 2,9 Nestejae (nurmi+naudanlanta) painotettu k.a. 2,16 0,51 3,99 Sian lietelanta 2 2,7 0,8 1,9 Nestejae (nurmi+sianlanta) painotettu k.a. 2,73 0,77 2,45 Premium Belor Agro 18-3-8 1 180 30 80 410 Premium NK 1 210 170 410 1 Belor Agro 5/2013 2 Ympäristötuen ehtojen ohjeelliset lannan ravinnepitoisuudet (Mavi.fi) 3 Metener Oy. Kokeet, Enkat-hanke 2013 Taulukko 5. Laskelmissa käytettyjen lannoitteiden ravinteet kg/tn ja keinolannotteiden hinnat /tn. 19/20
Energianurmen tuotantokustannus esimerkkitiloilla Tila 1 Tila 2 /ha /ha Muuttuvat kustannukset yhteensä 654 617 Ostopanokset yhteensä 115 89 Kylvösiemenet 24 24 Lannoitteet 1 82 56 Kasvinsuojeluaineet 2 5 5 Aumamuovikustannus 4 4 Konetyöt urakoituna yhteensä 3 539 528 Kyntö kääntöauroilla 13 13 Kylvömuokkaus joustopiikkiäes 9 9 Kylvö 13 13 Kasvisuojelu 2 4 4 Säilörehun korjuuketju (2 satoa) 395 395 Lannoitteen levitys (1-kerta/v) 16 16 Lietelannan sijoitus 89 78 Kiinteät kustannukset yhteensä: 254 254 Yleiskustannukset 29 29 Pellon ja ojituksen kustannukset 225 225 Tuotantokustannus 908 871 Peltotuet (C1-alue, tukitaso 2013) 620 620 Tuettu tuotantokustannus 288 251 14 13 /tn 1 Tila 1:Belor Agro Premium 18-3-8 (200kg/ha), Tila 2: Belor Agro Premium NK (140kg/ha) 2 Glyfosaattikäsittely nurmea lopetettaessa 3 Konetyön kustannukset ja tilastolliset urakointihinnat TTS tiedote 4/2013 Taulukko 6. Energianurmen tuotantokustannus 20/20