RES-direktiivin kestävyyskriteerit biopolttoaineille, khk-laskentaan liittyviä kysymyksiä ja esimerkkejä VTT 2G 2020 BIOFUELS PROJEKTIN SEMINAARI 28.5.2013, Kalastajatorppa Kati Koponen, VTT
29.5.2013 2 Sisältö RES-direktiivi = EU:n direktiivi uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian käytön edistämisestä (2009/28/EY) RES-direktiivin kestävyyskriteerit liikenteen biopolttoaineille Aiheeseen liittyvät dokumentit Keskeiset tekijät ja oletukset khk-päästölaskennan kannalta RES-direktiivin mukaisen päästölaskennan erityiskysymykset esimerkkiketjujen valossa
29.5.2013 3 Kestävyyskriteereihin liittyvät dokumentit RES-direktiivin kestävyyskriteerit (2009) Komission ohjeistukset tulkinnasta: http://ec.europa.eu/energy/renewables/biofuels/sustainability_criteria_en.htm Laki biopolttoaineista ja bionesteistä (kansallinen lainsäädäntö) EMV:n ohjeluonnos: Lain biopolttoaineista ja bionesteistä mukainen Toiminnanharjoittajan kestävyyskriteeriohje (kommenteilla 31.5. asti) Tulevat: Komission ehdotus RES-direktiivin muuttamisesta (2012) Kestävyyskriteerit biomassoille sähkön ja lämmön tuotannossa (kesä 2013)
29.5.2013 4 Komission hyväksymät vapaaehtoisjärjestelmät 1. ISCC (International Sustainability and Carbon Certification) 2. Bonsucro EU 3. RTRS EU RED (Round Table on Responsible Soy EU RED) 4. RSB EU RED (Roundtable of Sustainable Biofuels EU RED) 5. 2BSvs (Biomass Biofuels voluntary scheme) 6. RBSA (Abengoa RED Bioenergy Sustainability Assurance) 7. Greenergy (Greenergy Brazilian Bioethanol verification programme) 8. Ensus voluntary scheme under RED for Ensus bioethanol production 9. Red Tractor (Red Tractor Farm Assurance Combinable Crops & Sugar Beet Scheme) 10. SQC (Scottish Quality Farm Assured Combinable Crops (SQC) scheme) 11. Red Cert 12. NTA 8080 13. RSPO RED (Roundtable on Sustainable Palm Oil RED) http://ec.europa.eu/energy/renewables/biofuels/sustainability_schemes_en.htm
29.5.2013 5 EU:n tavoitteet uusiutuvalle energialle RES-direktiivi = EU:n direktiivi uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian käytön edistämisestä (2009/28/EY) 20 % kokonaisenergian kulutuksesta uusiutuvaa vuonna 2020 Jäsenmailla omat tavoitteet Suomen tavoite 38 % 10 % liikenteen kokonaisenergian kulutuksesta uusiutuvaa vuonna 2020 Jätteistä, tähteistä, muiden kuin ruokakasvien selluloosasta ja lignoselluloosasta tuotetuilla biopolttoaineilla katsotaan olevan kaksinkertainen painoarvo muihin biopolttoaineisiin nähden RES-direktiivi ei kuitenkaan määrittele jäte / tähde käsitteitä Sähköautoissa käytetty uusiutuva energia lasketaan kertoimella 2,5
29.5.2013 6 EU:n RES-direktiivin kestävyyskriteerit Jotta biopolttoaineet ja bionesteet huomioidaan kansallisissa tavoitteissa huomioidaan uusiutuvan energian velvoitteiden täyttymisessä ovat tukikelpoisia niiden tulee täyttää kestävyyskriteerit: Kvalitatiiviset vaatimukset (on/off) raaka-aineen alkuperä Kvantitatiiviset vaatimukset päästövähennysprosentti (%)
29.5.2013 7 Raaka-aineiden alkuperää koskevat kriteerit (kvalitatiiviset vaatimukset) Biopolttoaineiden raaka-aineita ei tule tuottaa esim. seuraavilla alueilla: Biologiselta monimuotoisuudeltaan rikkaat maat (aarniometsät, suojelualueet, monimuotoiset ruohoalueet) Mailla, johon on sitoutunut paljon hiiltä (kosteikko, pysyvä metsä) Maalla, joka oli turvemaata 1/2008 paitsi jos voidaan osoittaa, ettei raaka-aineen tuotantoon liity aiemmin kuivaamattoman maan kuivatusta
29.5.2013 8 Biopolttoaineiden elinkaaren aikaisia päästöjä koskevat kriteerit (kvantitatiiviset vaatimukset) Tavoitetaso biopolttoaineiden käytöstä koituvalle khk-päästöjen vähenemälle Päästövähennys oltava vähintään 35 % Vuodesta 2017 alkaen 50 % Vuodesta 2018 alkaen 60 % niille biopolttoaineille, jotka tuotetaan laitoksissa, joiden tuotanto alkanut aikaisintaan 1.1.2017 Päästövähennyksen määrittely (RES liite V) Direktiivissä annetut oletusarvot Direktiivin laskentamenetelmä biopolttoaineiden kasvihuonekaasupäästöjen arviointiin
29.5.2013 9 Komission ehdotus RES-direktiivin muuttamisesta COM(2012) 595 final Nostaa khk-päästövähennysvaatimuksen 60%:iin jo 2014 Rajoittaa ruokakasveista (viljat, tärkkelyspitoiset viljelykasvit, sokeri, oljykasvit) tuotettujen biopolttoaineiden osuuden 5%:iin liikenteen energian loppukulutuksesta 2020 Antaa listan raaka-aineista, joista tuotetut biopolttoaineet lasketaan tavoitteeseen nelin- tai kaksinkertaisina Huomioi epäsuorista maankäytön muutoksista aiheutuvat päästöt Antaa ILUC (= indirect land use change) kertoimet tietyille raakaaineille Nämä tulee huomioida jäsenmaiden raportoinnissa, ei ilmeisesti kuitenkaan tuotekohtaisessa laskennassa? Ns. ILUC-esitys
29.5.2013 10 Komission esitys ILUC-vaikutusten arviointiin ILUC-kertoimia kehitetään myös muille biomassoille: 6. The Commission shall be empowered to adopt delegated acts pursuant to Article10a concerning the adaptation to technical and scientific progress of Annex V, including by the revision of the proposed crop group indirect land-use change values; the introduction of new values at further levels of disaggregation; the inclusion of additional values should new biofuel feedstocks come to market as appropriate, review the categories of which biofuels are assigned zero indirect land-use change emissions; and the development of factors for feedstocks from non-food cellulosic and ligno-cellulosic materials. ei kuitenkaan koske tähteitä?
Lista nelinkertaisesti laskettavista raaka-aineista 29.5.2013 11
Lista kaksinkertaisesti laskettavista raaka-aineista 29.5.2013 12
29.5.2013 13 EU:n laskentametodi biopolttoaineiden khk-päästöille Aktuaalisten päästöjen laskenta: jos oletusarvoa ei ole olemassa jos oletusarvo on liian alhainen jos halutaan osoittaa prosessin aktuaaliset päästöt Khk-päästövähennykset lasketaan suhteellisena vähennyksenä: Jossa PÄÄSTÖVÄHENNYS = (E F -E B )/E F, E F = fossiilisesta vertailukohdasta aiheutuva kokonaispäästö E B = biopolttoaineesta aiheutuva kokonaispäästö. Elinkaariarviointia (LCA) soveltava laskentametodi khk-päästöille!
29.5.2013 14 Oletukset biopolttoaineiden ilmastovaikutusten arvioinnissa Järjestelmärajaus Allokaatioperiaatteet Aikajänne Funktionaalinen yksikkö Referenssitapaus Raaka-aineet Tuotantoyksikön koko ja sijainti Prosessiparametrit, päästövaikutukset
29.5.2013 15 83.8gCO 2 -ekv/mj = fossil fuel comparator (RED) Lähde: Soimakallio, S.; Koponen, K. How to ensure greenhouse gas emission reductions by increasing the use of biofuels? Suitability of the European Union sustainability criteria. Biomass and Bioenergy vol. 35(2011)
29.5.2013 16 Bioenergiaketju: Biopolttoaineen jalostus Raaka-aineen tuotanto Raaka-aineiden kuljetukset Biopolttoaineen jakelu CHP-laitos Biopolttoaineen käyttö
29.5.2013 17 Raaka-ainetuotantoon liittyvät tekijät: Viljelymaan tila vuonna 2008, suorat maankäytön muutokset Käytetäänkö päätuote vai tähde Lannoitteiden ja kalkituksen päästöt Maaperäprosesseista vapautuvat typpioksiduuli-päästöt Maaperän hiilitase Huomioidaanko muutokset metsien hiilitaseessa Liittyykö tuotantoon ILUC päästöjä, onko raaka-aine ILUCehdotuksen listalla
29.5.2013 18 Biopolttoaineen jalostukseen liittyvät tekijät: Biojalostamo Prosessienergia: Miten määritellään prosessisähkön päästö? Esim. Suomen vai EU:n keskiarvo? Millä prosessilämpö tuotetaan? CHP-laitos Onko biojalostamon yhteydessä CHP-laitos: Jos on, käsitelläänkö laitoksia yhtenä vai erillisinä? Miten lämpö-/sähkövirrat integraatissa kulkevat? Jääkö ylijäämäsähköä? Ylijäämäsähköstä saatavien korvaushyötyjen laskenta RES-direktiivin ohjeet epäselviä
29.5.2013 19 Kuljetuksiin liittyvät tekijät: Kuljetusten merkitys usein pieni kokonaispäästöjen kannalta Kuljetusetäisyys >< tuotteen energiasisältö Raaka-aine Etäisyys Väline Päästö Palmuöljy 17500km Laiva 2,3 gco2-ekv./mj lopputuote Puu 5000km Laiva 9 gco2-ekv./mj lopputuote Puu 100km Rekka 1 gco2-ekv./mj lopputuote Biopolttoaineiden loppukäytön päästö oletetaan nollaksi, sillä sama määrä hiilidioksidia on sitoutunut käytettyyn / kasvavaan biomassaan
29.5.2013 20 Tuote RES oletuspäästövähennys RES-oletusarvoa vastaava muu arvio Erityiskysymykset Palmuöljy HVO 26% 65% (CH4 talteenotto) ILUC, 5%:n rajoitus Metaanin talteenotto prosessissa Sokeriruokoetanoli (Brasilia) 71% ILUC, 5%:n rajoitus Rapsi FAME (Keski-Eurooppa) 38% ILUC, 5%:n rajoitus Mäntyöljydiesel -? Metsän hiilitase 2/4-kertainen laskenta? Jäte/viljelty puu FT-diesel 93-95% Soveltuuko oletusarvo metsähakkeelle? Metsän hiilitase 2/4-kertainen laskenta? Jäte/viljelty puu metanoli 91-94% Soveltuuko oletusarvo metsähakkeelle? Metsän hiilitase 2/4-kertainen laskenta? Pyrolyysiöljy - 80-93 (mean value) (Sorsa & Soimakallio 2013) Metsän hiilitase 2/4-kertainen laskenta? CHP-kytkennän järjestelmäraja, ylijäämäsähköstä saatava hyöty? Biojäteperäinen etanoli -? 4-kertainen laskenta?
29.5.2013 21 Hakkuutähteiden korjuun aiheuttamasta hiilivaraston menetyksestä syntyvät päästöt Verrataan hakkuutähteiden korjausta referenssitilaan, jossa hakkuutähteet jäisivät metsään ja muodostaisivat siellä hiilivaraston Kun hakkuutähde korjataan ja käytetään bioenergiaksi, vapautuu puuhun kasvuvaiheessa sitoutunut hiili heti Menetetty hiilivarasto voidaan ajatella tuotteelle kohdennettavaksi päästöksi Ajan kuluessa myös metsään jätetty hakkuutähde hajoaisi, jolloin hiilivarasto pienenisi jatkuvasti Vaikutus riippuu tarkastelun aikajänteestä Hiilivaraston pienenemisen vaikutukset ovat vähäisemmät pitkällä aikajänteellä RES-direktiivissä ei oteta selkeää kantaa, tulisiko nämä päästöt huomioida vai ei
29.5.2013 22 Hiilivaraston muutoksesta aiheutuvan päästön laskenta Päästö = hajoamaton biomassa x puun polton päästö (n. 110 gco 2 /MJ ) Päästö maaperän hiili- [gco 2 /MJ puu] varaston muutoksesta min default max Oksat 20 vuotta 36 46 62 Oksat 50 vuotta 22 32 46 Oksat 100 vuotta 13 21 34 Kannot 20 vuotta 71 82 90 Kannot 50 vuotta 50 61 70 Kannot 100 vuotta 37 46 53 Hajoamiskäyrät: Repo, A., Tuomi, M., Liski, J., 2010. Indirect carbon dioxide emissions from producing bioenergy from forest harvest residues. GCB Bioenergy 2, 107 115.
29.5.2013 23 Hiilivaraston menetyksen vaikutus hakkkutähteistä (oksista) valmistetun FT-dieselin khk-taseeseen eri aikajänteillä Lähde: Holma A., Koponen K., Antikainen R., Lardon L., Leskinen P., Roux P. Current limits of life cycle assessment framework in evaluating environmental sustainability case of two evolving biofuel technologies Accepted for Journal of Cleaner Porduction. In press.
29.5.2013 24 Epävarmuustarkatelut Laskentaparametrit usein epävarmoja RES-direktiivi ei ota epävarmuutta huomioon Epävarmuutta mahdollista tarkastella case-tarkasteluilla Esim. järjestelmärajan, sähkön päästökertoimen tai kuljetusmatkan variointi Epävarmuutta voi tarkastella myös kokonaisvaltaisemmin Monte Carlo analyysillä Kaikille laskennassa käytettäville parametreille annetaan epävarmuusväli Tulokset saadaan todennäköisyysjakaumina
29.5.2013 25 Täyttyykö 35 tai 60%:n päästövähennystavoite? Lähde: Koponen et al. 2012. GHG emission performance of various liquid transportation biofuels in Finland in accordance with the EU sustainability criteria. Applied Energy. In press.
29.5.2013 26 Kestävyyskriteereihin liittyvät avoimet kysymykset Huomioidaanko metsän / maaperän hiilitaseiden muutokset päästölaskennassa ja miten? Miten ILUC käsitellään? Muiden ympäristö-/sosiaalisten kriteerien tarpeellisuus? Jäte/tähde määritelmät ja 2/4-kertaiset laskennat Miten komissio hallinnoi systeemiä, jossa on voimassa kymmeniä erilaisia kestävyyskriteeristöjä? Kestävyyskriteerit myös kiinteälle biomassalle, entä muille tuotteille?
29.5.2013 27 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa Lisätietoja: kati.koponen@vtt.fi