Biokaasua tiloilta 24.4.2013 Järkivihreä energiapäivä, Forssa Niina Huikuri Projektipäällikkö Bioenergiaverkostot ja virrat hanke Pielisen Karjalan Kehittämiskeskus PIKES Oy
Bioenergiaverkostot ja virrat -hanke Tavoitteena lisätä seudun energiaomavaraisuutta ja bioenergia-alan liiketoimintaa Pielisen Karjalassa Hallinnoija Pielisen Karjalan Kehittämiskeskus PIKES Oy 1 htv Osatoteuttaja Karelia AMK 0,5 htv Budjetti 399 950 Kesto 1.9.2011-31.8.2014 36 kk Kokonimi: Pielisen Karjalan bioenergiaverkostot ja virrat osana Pohjois-Karjalan energiaomavaraisuutta Rahoitus Euroopan maatalousrahasto, Pielisen Karjalan kunnat, AMK
Taustaa Suomen tavoitteena nostaa uusiutuvan energian osuus nostettava 28 %:sta 38:iin vuoteen 2020 mennessä Maa- ja metsätaloudella on erittäin potentiaaliset mahdollisuudet tuottaa suurin osa biomassasta joka käytettäisiin uusiutuvan energian tuottamiseen Kansainvälisillä ja kansallisilla linjauksilla edistetään uusiutuvan energian tuotantoa tukien ja lainsäädännön kautta => Tariffit ja tuet yht.330 M /v 10 vuoden ajan Pohjois-Karjalan maakuntaohjelma 2011-2014 ja strategia 2030 nostavat biotalouden ja näin ollen myös bioenergian yhdeksi elinkeinojen ja yritystoiminnan kilpailukyvyn johtoteemoista => Pohjois-Karjala sitoutuu tavoittelemaan Uusiutuvan energian mallimaakunta asemaa Pohjois-Karjalan bioenergiaohjelma 2015 asettaa selkeät numeeriset tavoitteet mm. Pohjois-Karjalan primäärienergian suuntaamisesta bioenergiaan
EU direktiivi ehdotus 31.12.2020 paineistetun metaanin tankkauspisteitä koko EU:ssa, enintään 150 km etäisyydellä toisistaan
40 000 Valmisteluhanke Maakunnan tulevaisuusrahasto JSJ Oy 0,5 v: 3-9/2009 Kontiosuon pilottihanke 387600 Pohjois-Karjalan liikennebiokaasuverkoston kehityshanke EAKR JSJ Oy = Puhas Oy 3 v: 2/2010-12/2012 Investointihankkeet Liikennebiokaasun tuotanto- ja tankkauspaikat kaupungissa Kuhasalo?? Koulutushanke Uusiutuvia liikenteeseen ESR - PKAMK 2 v: 9/2010 8/2012 388 890 300 000 Liikennebiokaasua energiatiloilta EMR ProAgria P-K 3 v: 10/2011-9/2014 Investointihankkeet Liikennebiokaasun tuotanto- ja tankkauspaikat maaseutualueilla Yhteensä 1 116 490 Kitee- Kontiolahti -kokeiluhanke Lähde: Anu Laakkonen, Energia maatilat hanke, Pro Agria
Biokaasutuksen hyödyt Energiaomavaraisuus sähkön ja lämmön suhteen Biokaasun liikennekäyttö Lisätulon lähde mahdollisuus Ravinteiden kierrätys Ravinteet liukoisemmassa muodossa Ravinnevalumien väheneminen Hajuhaittojen väheneminen Kasvihuonekaasujenpäästöjen pieneminen Nurmella ja ohralla kasvu ollut yhtä hyvää kuin käytettäessä keinolannoitteita
Biokaasulaitoksen raaka-aineet Tuotantoeläinten lanta Maatalouden orgaaniset sivuvirrat (ylijäävät/pilaantuneet rehut, oljet, viljat, kasvikset, hedelmät) Viljeltävät peltobiomassat Yhteiskunnan biojätteet Jätevedenpuhdistamon lietteet Elintarviketeollisuuden sivuvirrat (tuotantopaikat ja kaupat) Muun teollisuuden orgaaniset sivuvirrat (mm.sellutehtaiden lietteet) Teurasjätteet, kalanperkeet Vesien kunnostuksen ruoppausmassat ja roskakalat
Raaka-aine lähteet Maatilat Puutarhat Kunnan jätehuolto Leipomot, konditoriot, muu elintarviketuotanto Teurastamot Kalanjalostamot Kuntien jätehuoltoyhtiöt Jätevedenpuhdistamot
Biokaasun tuotantopotentiaali eri biomassoilla Biojätteiden metaanintuottopotentiaali on n. 500 600 m3/t(vs) Kasvibiomassan metaanintuottopotentiaali on n. 300 450 m3/t(vs) Lehmänlannan biokaasuntuotto-potentiaali vaihtelee välillä 200 600 m3/t(vs)
Eri nautaeläinten vuotuinen lannantuotanto (Hagström et al. 2005)
Pielisen Karjalan nautamäärät ja lannan metaanintuotantopotentiaali (Tike 2011) Kunta Kommun Municipality Lypsylehmät Mjölkkor Dairy cows Emolehmät Dikor Suckler cows Hiehot Kvigor Heifers Sonnit Tjurar Bulls Eläimiä, kpl - Djur, st - Livestock, no Vasikat alle 1 vuoden Kalvar undet 1 år Calves under 1 year Yhteensä Totalt Total NURMES 1 762 380 1 031 557 1 403 5 133 LIEKSA 1 675 209 936 316 1 373 4 509 VALTIMO 1 190 315 729 603 1 632 4 469 Pielisenkarjala 4 627 904 2 696 1 476 4 408 14 111 Metaanintuotantopotentiaali yhteensä 2 210 000 m3/vuosi 22 100 000 kwh / vuodessa Vastaa vastaavaa määrää polttoöljyä Polttoainetta yli 1800 autolle (ajokilometrit 20 000km/v ja keskikulutus 6l/100km)
Peltobioenergia Energiakasveista voi saada hehtaarilta 20-30 MWh energiaa biokaasuprosessia käyttämällä Energiakasvilajeja ovat mm.energiamaissi, sokerijuurikas, ruokohelpi, olki ja rypsi Esimerkiksi ruokohelven saanto on 2970 3300 m3 CH4/ha Pohjois Karjalan ruokohelven viljelypinta-ala 1200 ha, energiaa voidaan tuottaa: => 3 600 000 m3 CH4 => 36 000 MWh => polttoainetta 3000 autolle
Esimerkkejä eräiden kasvien metaanintuottopotentiaaleista. (Lehtomäki et al. 2007)
Käytössä oleva maatalousmaa vuonna 2011 alueittain (Tike 2012) Nurmet väh. 5 Moniv. Kasvihuonevi Kotitarvepuutarh Käytössa oleva ELY-keskus vuotta puutarhakasvit ljely a Muu käytössä oleva maatalousmaa 16) 17) +/- +/- 18) +/- +/- +/- ed. vuosi ed. vuosi ed. vuosi ed. vuosi ed. vuosi 1 000 ha 1 000 ha 1 000 ha 1 000 ha 1 000 ha 1 000 ha Uudenmaan 3,0-0,1 0,3 0,1 0,0 0,1 0,0 3,4 0,0 183,4-1,4 Varsinais-Suomen 5,2 0,0 0,3 0,0 0,1 0,2 0,0 5,8 0,0 295,3-0,8 Satakunnan 1,5 0,0 0,1 0,0 0,0 0,1 0,0 1,6-0,1 144,4-1,1 Hämeen 1,6 0,0 0,3 0,0 0,0 0,1 0,0 2,0 0,0 188,7-1,1 Pirkanmaan 1,3-0,1 0,2 0,0 0,0 0,1 0,0 1,6-0,1 162,5-0,6 Kaakkois-Suomen 1,5-0,1 0,2 0,0 0,0 0,1 0,0 1,8-0,1 140,8-0,9 Etelä-Savon 1,0-0,1 0,5 0,0 0,0 0,1 0,0 1,5-0,1 73,5-0,3 Pohjois-Savon 1,8-0,1 0,5 0,0 0,0 0,1 0,0 2,3-0,1 148,7 0,0 Pohjois-Karjalan 0,8 0,0 0,5 0,0 0,0 0,1 0,0 1,4 0,0 85,4 0,0 Keski-Suomen 0,7 0,0 0,2 0,0 0,0 0,1 0,0 1,0-0,1 98,4-0,8 Etelä-Pohjanmaan 0,9-0,1 0,1 0,0 0,0 0,1 0,0 1,1-0,1 247,1 0,3 Pohjanmaan 1,5-0,1 0,2 0,0 0,1 0,0 0,0 1,9-0,1 195,3-0,3 Pohjois- Pohjanmaan 3,9 0,0 0,3 0,0 0,0 0,1 0,0 4,3 0,0 226,6 1,1 Kainuun 0,6-0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,7-0,1 32,1 0,5 Lapin 1,2-0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,3-0,1 45,0 0,0 Ahvenanmaa - Åland 5,6-0,1 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 5,9-0,1 19,4-0,2 Yhteensä - Totalt - Total 32,0-0,9 4,1 0,0 0,4 1,1 0,0 37,7-0,9 2286,7-5,6
Pohjois-Karjalan tavoite Ruokohelpin, rypsin sekä energiakäyttöön korjattavien apila-heinäseosten yhteinen viljelytavoite vuonna 2015 11 000 ha vastaten 235 GWh energiantuotantoa => n.13% P-K:n maatalousmaan pinta-alasta
Liiketoimintamallit Yhden maatilan biokaasulaitos Keskitetty biokaasulaitos Satelliitti malli
Yhden maatilan biokaasulaitos Sähkön ja lämmön oma käyttö ja myynti Porttimaksut jätteistä Liikennebiokaasun myynti tai jalostus omaan käyttöön Kokoluokat yleensä pieniä, esim sähkö 30 kw, lämpö 60 kw. Hintahaitari suuri 50 000 600 000 (1600 /kw 5000 /kw) Hintaan vaikuttaa mm.varustelutaso (automaatio, CHP / kattila, liikennebiokaasunjalostus, apevaunu, syöttölinjastot), käyttääkö käytettyjä komponentteja, oman työn osuus..
Halsuan maatilan biokaasulaitos. Kuva Suomen biokaasurekisteri 2008.
60 lehmän navetta, jossa lietelantaa syntyy 2000 t/v Hukkasäilörehua 30 tonnia Metaania syntyy 43 000 m3 => 430 000 kwh 90 % hyötysuhde, 30 % sähköä ja 70 % lämpöä 129 000 kwh sähköä, 258 000 kwh lämpöä (laitoksen omakäyttö 10%) (hyödyntämisaste 40 %) Käyttöön 115 MWh sähköä, lämpöä 109 MWh 11 500 sähkö ja lämpö 10 900, Yhteensä 22 500 TAI Esimerkki 1 Kaikki liikennebiokaasuksi (0,76 /Nm3) 39 000 m3 josta saatava tulo 29 000 Muita rahallisia hyötyjä voivat olla keinolannoitteiden korvaus asutuksen lähellä, useita tuhansia euroja. Luomuviljelyssä parantaa tuottoa
Esimerkki 1 Kannattavuus Sähkön ja lämmön tuotanto Investointi 200 000 Kiinteät kustannukset 5000 Sähkö ja lämpö 22 500 Tulos 17 500 Takaisinmaksuaika >11 vuotta Liikennebiokaasun myynti (hidastankkaus) Investointi 250 000 Kiinteät kustannukset 5000 Myynti 29 000 Tulos 24 000 Takaisinmaksuaika >10 vuotta
Keskitetty biokaasulaitos Useamman maatilan yhteinen laitos Kokoluokat suuria 10 000-120 000 t/v Investointitaso luokka 600 000 17 000 000 Ottaa yleensä vastaan porttimaksullisia jätteitä 0-100 /t Sähkön ja lämmön myynti Liikennebiokaasun myynti Lannoite/maanparannustuotteiden myynti Hiilidioksidi
Biovakan keskitetty biokaasulaitos. Kuva Suomen biokaasurekisteri 2008.
Esimerkki 2 19 500 t/v raaka-ainetta keskitetty biokaasulaitos Raaka-ainevirrat lietelanta 12 000 t, biojäte 6000 t, puhdistamoliete 1500 t, nurmirehu 40 t, kuolleet eläimet 10 t, muut 2 t Metaanintuotanto 1 000 000 m3/v Investointi 4 000 000 Sähköä 3500 MWh ja lämpöä 5500 MWh TAI Liikennebiokaasua 800 000 m3/v
Esimerkki 2 Kannattavuus Investointi 5 000 000 Laitoksen kustannukset -200 000 Lainan lyhennys -600 000 (10 v, annuiteetti, 4% korko) Porttimaksut +525 000 Sähkön myynti (4 ce/kwh) +140 000 Lämmön myynti (6 ce/kwh) +300 000 Tulos 165 000
Esimerkki 2 Kannattavuus Investointi 5 000 000 Laitoksen kustannukset -250 000 Lainan lyhennys -600 000 Porttimaksut +525 000 Liikennebiokaasu +600 000 Tulos 275 000
Satelliittimalli Yksinkertaisesti toteutettuja maatilan biokaasulaitoksia, jotka erikoistuneet myymään biokaasun liikennekäyttöön Kaasun siirto konteilla tai putkilla jakeluasemalle Mahdollistaa useamman maatilan biomassavarojen käytön biokaasuntuotantoon Investointitasot 100 000-300 000 Esiselvitys Valtimolle tulossa
Liikennebiokaasutuotanto Pielisen Karjalassa Valtimolle tehdään esiselvitys maatilamittakaavan biokaasulaitoksesta => selvitetään liikennebiokaasun tuotannon kannattavuus Satelliittimallin tarkastelu, jossa useampi maatila tuottaisi biokaasua liikennekäyttöön samalle jakelupisteelle Nurmeksen liikennebiokaasutuotannon esiselvitys Lieksassa maatilojen yhteisen biokaasulaitoksen case study => selvitetään liikennebiokaasun kannattavuus
Kiitos mielenkiinnosta! Energistä kevään jatkoa!