Metsäbioenergian näkymät Suomen metsäsektorilla Lauri Hetemäki Metsäntutkimuslaitos Metsien käytön tulevaisuus Suomessa -seminaari, Suomenlinna, 19.11.2007
Esityksen sisältö 1. Taustaa Suomen metsäteollsiuuden tuotannon näkymistä ja vaikutuksista puunkäyttöön 2. Energiamarkkinoiden kehitys 3. Puuneenrgian näkymät ja vaikutukset Suomessa
Suomen metsäteollisuuden tuotanto 1955-2006 ja arvio* vuoteen 2015 16 miljoonaa tonnia / k uutiota 16 14 14 12 12 10 8 Saha+Vaneri Rakennemuutos 10 8 6 4 Massat 6 4 2 Paperi+Kartonki 2 Tilastot: Metla 0 0 55 60 65 70 75 80 85 90 95 00 05 10 15 *Arvio: Hetemäki, Harstela, Hynynen, Ilvesniemi & Uusivuori (toim.2006). Suomen metsiin perustuva hyvinvointi 2015. Metlan työraportteja 26
Vaikutukset puunkäyttöön Massateollisuuden puuntarve (kuitupuu + hake) nykytuotteisiin vähenee vuonna 2015 arviolta 5 15 miljoona kuutiota verrattuna vuoteen 2006 Puutuoteteollisuuden puuntarve (tukkipuu) nykytuotteisiin vähenee vuonna 2015 arviolta noin 2-3 miljoona kuutiota verrattuna vuoteen 2006 Puun ja hakkeen käytön tarve nykytuotteisiin vuoteen 2015 vähenee yhteensä 7 18 miljoonaa kuutiota verrattuna vuoden 2006 tasoon (8 20 prosenttia koko käytöstä) Mahdollisuus lisätä ja monipuolistaa metsäenergian tuotantoa useilla sektoreilla (massa- ja paperi, puutuote, energia, kotitaloudet)
Energiamarkkinat ja CO2 tulevat ohjaamaan voimakkaasti metsäsektorin kehitystä IEA World Energy Outlook 2007 referenssiskenaarion mukaan: Maailman energiankulutuksen kasvu vuodesta 2005 vuoteen 2030 = 55% Maailman CO2 päästöjen kasvu vuodesta 2005 vuoteen 2030 = 57% Öljyn hinta (USD 50 100/tynnyri) + CO2 hinta + poliittinen hinta Nämä seikat lisäävät poliittista valmiutta ja kuluttajien halukkuutta bioenergian tuotannon ja kysynnän lisäämiseen maailmalla ja Suomessa
Metsäbiomassaan perustuvan energiatuotannon näkymät Suomessa Metsäenergian tuotannon tehokkuus kasvaa Hakkeen, sahapurun, metsätähteen, kantojen ja harvennuspuun käyttö energiantuotantoon kasvaa (+ turve, jäte, rukohelpi) Energiateollisuuden puupolttoaineen kysynnän on arvioitu olevan kaksinkertainen v. 2020 verrattuna v. 2006 (Pöyry 2007) Energiateollisuuden rooli metsien käytön kannalta kasvaakin merkittävästi Metsäteollisuuden energian tuotanto todennäköisesti kasvaa ja monipuolistuu (metsäbiojalostamot), jäteliemien tuotannon mahdollisesta laskusta huolimatta
Puun energiakäyttö Suomessa ja arvio vuodelle 2020 100 90 80 Kiinteät puupolttoaineet* Metsäteollisuuden jäteliemet Puuperäisten osuus Suomen energ. kulu. TWh tai %-osuus 100 90 80 70 60 50 40 30 20 > 2x 70 60 50 40 30 20 10 1970 1980 1990 2000 2006 2020a * Lämpö- ja voimalaitokset + pientalokiinteistöt 10
Teollisuuden erilaisuus Massa- ja paperiteollisuus: Puu täytyy ensin jalostaa nykytuotteiksi ja vasta sitten polttaa ei syöttötariffeille (takuuhinta) PK-puutuoteteollisuus (ja lämpövoimalaitokset): PK-sektorin CHP-laitosten investointiedellytys on takuuhinta puuenergialle syöttötariffi välttämätön
Johtopäätöksiä: Puuenergian vaikutuksia VAIKUTUS YHTEISKUNTA METSÄNOMISTAJA TEOLLISUUS HYÖTY Ilmastopäästöjen väheneminen Tuloja Kannattavuuden paraneminen pk- ja energiateollisuudessa Tuloja, työpaikkoja ja uutta osaamista Maanmuokkauskulujen aleneminen Massa- ja paperiteollisuud. kannattavuusvaikutukset voivat olla + tai todennäköisesti + Energiaomavaraisuuden paraneminen Tyvilahon (juurikäävän) väheneminen Imagohyöty ja alan hyväksyttävyys yhteiskunnassa Aluepoliittisten tavoitteiden edistäminen Taimikon parempi tilajärjestys Kone- ja laiteteolli. tulojen kasvu, teknologiakehitys HAITTA Ravinteiden poiskulkeutuminen Ravinteiden poiskulkeutuminen Massa- ja pap. teol. raakaaineen kallistuminen Mahd. vesistövaikutukset Mahd. vesistövaikutukset Paperi teol. monopoliaseman heikentyminen TIEDON PUUTE Mahd. biodiversiteetin väheneminen Tukien lisämenot ja/tai verojen pienentyminen Mahd. biodiversiteetin väheneminen Vesakoituminen ja sen kustannusvaikutukset Metsäbioenergian käyttöön ja ilmastomuutokseen liittyy vielä paljon epävarmuuksia. Emme tunne kaikkia vaikutuksia tai niiden suuruusluokkaa!
KIITOKSIA!
APUKALVOT
Maailman energian kysyntä kasvaa merkittävästi 20,000 16,000 12,000 Mtoe Kiina + Intia osuus 20% v. 2005 ja vajaat 30% v. 2030 Kasvu v. 2005 vuoteen 2030 = 55% 8,000 Maailma OECD 4,000 Kiina + Intia 0 1990 2005 2015 2030 Tilastot ja ennuste: IEA World Energy Outlook 2007 reference scenario
CO2 päästöt lisääntyvät myös nopeasti 50,000 Gt Kiina + Intia osuus 23% v. 2005 ja 35% v. 2030 40,000 30,000 Kasvu v. 2005 vuoteen 2030 = 57% 20,000 Maailma OECD 10,000 Kiina + Intia 0 1990 2005 2015 2030 Tilastot ja ennuste: IEA World Energy Outlook 2007 reference scenario
Kehitys johtaa maailman biomassan kysynnän mittavaan kasvuun Biopolttoaineiden kysyntä Biomassaan ja jätteeseen perustuvan energian kysyntä 200 160 Alternative Policy Scenario Reference Scenario Mtoe 200 160 1,800 1,600 Alternative Policy Scenario Reference Scenario Mtoe 1,800 1,600 120 120 1,400 1,400 80 80 1,200 1,200 40 40 1,000 1,000 0 1990 2005 2015 2030 0 800 1990 2005 2015 2030 800 5 kertainen kasvu v. 2005 2030 9 kertainen kasvu v. 2005 2030 40% kasvu v. 2005 2030 51% kasvu v. 2005 2030 Tilastot ja ennuste: IEA World Energy Outlook 2007
Metsäbiojalostamotuotteiden piirteitä Prosessin välituotteet Prosessin lopputuotteet hake, sahanpuru sellu, paperi, kartonki ligniini puutuotteet mustalipeä lämpö lipidit (rasva- & hartsihappo) sähkö mäntyöljy ja tärpätti diesel, etanoli, vety hapot jalostetut kemian tuotteet ym. ym. Keskeisiä piirteitä: 1. Voi tuoda merkittäviä ympäristöhyötyjä korvaamalla muita tuotteita 2. Monituoteteknologia eli useiden tuotteiden yhteistuotanto 3. Tuotteet voivat olla toisiaan korvaavia (substituutteja) tai täydentäviä (komplementteja) 4. Välituotteiden merkitys voi olla suuri biojalostamon kannattavuuden kannalta 5. Kotimaan markkinoiden merkitys korostuu suhteessa nykytilanteeseen
Mikä tekee metsäbiojalostamoista kiinnostavan? Mahdollisuus yhdistää yhteiskunnan ja metsäsektorin intressit Yhteiskunta: - Työpaikkoja, verotuloja, alueellisesti hajautettua tuotantoa - Energiaomavaraisuus (merkitys kasvaa) - Kasvihuonepäästöjen vähentäminen (merkitys kasvaa) Metsäsektori: - Edesauttaa rakenteellisissa vaikeuksissa olevan metsäsektorin (Suomi, Ruotsi, Kanada, USA) uudistamisen ja uusien liiketoimintamahdollisuuksien kehittämisen - Nykyisen toiminnan kannattavuuden parantamien - Metsäalasta välittyvän mielikuvan parantaminen Kehitetään jotakin kokonaan uutta, joka on myös energia- ja ilmastokysymysten (ihmisten hyvinvoinnin) näkökulmasta hyvin mielenkiintoista
Massa- ja paperiteollisuuden tuotantomäärät Suomessa vuosina 1995, 2006 ja arvio vuodelle 2015 1995 2006 2015a Massat 10,1 13,1 10-12 Paperi- ja kartonki 10,9 14,1 11-13 Arvio vuodelle 2015 perustuu markkina- ja kustannusnäkymiin sekä jo päätettyihin tuotannon leikkauksiin Vuosina 2006-2007 päätetyt tuotannon sulkemiset merkitsevät: 1,3 miljoonan tonnin paperikapasiteetin vähenemistä 0,42 miljoonan tonnin sellukapasiteetin vähenemistä Vuosina 2008-2015 tullaan sulkemaan lisää kapasiteettia Uusia koneita tai tehtaita ei rakenneta, eikä nykyisen tuotannon tehostaminen riitä korvaamaan poistunutta kapasiteettia
Puutuoteteollisuuden tuotantomäärät Suomessa vuosina 1995, 2006 ja arvio vuodelle 2015 1995 2006 2015 Sahatavara 9 940 12 145 ~11 000 Vaneri 778 1 410 ~1 500
Esimerkki 1: Ligniinin prosessointi sähköksi ja lämmöksi LignoBoost, STFI-Packfroskin tytäryhtiö Ruotsissa - omistajat: STFI-Packforsk, Södra, Stora Enso, Fortum Värme ja Energimyndigheten Sähkö & lämpö Ligniiniä, joka on erotettu sellutehtaan mustalipeästä, voidaan käyttää mm. polttoaineena (lämpöarvoltaan hiilen veroinen) Pellettejä ligniininstä Voi myös jalostaa muovia, hiilikuituja, kemikaaleja Lähde: http://www.lignoboost.com/
Esimerkki: Lignoboostin demonstraatiotehdas Ruotsissa Wermland Paper, Bäckhammarin tehdas LignoBoost demonstraatiolaitos Markkina-arvo noin 150 /tonni Ligniiniä 4000 t/v rautateitse Tukholmaan Fortum Värme voimalaitos - Demonstraatiovaiheen päätyttyä vuonna 2009 ligniinillä on tarkoitus tuottaa sähköä ja lämpöä yli 13 000 omakotitalolle Tukholmassa - Hiilidioksidipäästövähennys olisi tällöin noin 100 000 tonnia vuodessa verrattuna hiilen käyttöön
Esimerkki 2: Range Fuels, Georgia, USA Ensimmäinen kaupallisen mittakaavan metsäbiomassaperusteinen etanolitehdas USA:ssa Investointi USD 225 milj / Energiaministeriö (DOE) myönsi USD 76 milj. projektille v. 2007 Tuotantokapasiteetti 380 milj. litraa/v (ensivaiheessa 75 milj. litraa / v) Rakentamisvaihe päätökseen 2008 Perustaja: Vinod Khosla, pääomasijoittaja (Sun Microsystemsin perustaja) Alochols are separated and processed to maximize ethanol yield Liquid products are collected and stored Forest residues from Georgia Syngas production Syngas cleaning When syngas reacts over catalyst, it is turned into mixed alcohols Processed ethanol will be sold to blenders located near by to minimize transportation Lähde: http://www.rangefuels.com/conversion_process
Esimerkki 3: Vaneritehtaan kaasutuslaitos Tolko Industries vaneritehdas, BC, Canada vaneritehdas tuottaa n. 200 000 m3 vaneria /v. kaasutuslaitos käynnistyi heinäkuussa 2007 tuottaa 63,5 milj. KWh synteesikaasua / v. (1900 omakotitalon energiatarve Britti. Kolumb.) käyttää 25 000 tonnia puuraaka-ainetta (vaneritehtaalta) korvaa maakaasun käyttöä säästää n. CAD$ 1.5 milj. /v. energiakustannuksissa vähentää kasvihuonekaasuja 12 000 tonnia vuodessa ( = 3 000 autoa) (12 000 x 25 eur = 300 000 eur) investointikustannukset $5-$10 milj. / odotettu pääoman takaisinmaksuaika 2-4 v. mielenkiintoinen hanke Suomen pkpuutuotealan näkökulmasta Lähde: http://www.nexterra.ca/ Kaastusteknologia (Nexterra): pyrolyysi synteesikaasutus
Mitä metsäbiojalostamot Suomessa edellyttävät? 1. Yritysten strategiamuutos (on jo alkanut) 2. Tukipolitiikkaa - ainakin aluksi (esim. syöttötariffi, käyttövelvoite, verohelpotukset, T&K-tuki) (näyttää tapahtuvan) 3. Raaka-aineen teknis-taloudellinen saatavuus 80 120 km säteellä (mustalipeä, hake, turve, kuori, metsätähde, kannot, ruokohelpi) (mahdollista useissa tapauksissa) 4. Taajaman tai kantaverkon, johon energiaa (sähkö & lämpö) voidaan myydä (mahdollista useissa tapauksissa) 5. Biopolttoaineiden valmistus edellyttää liittoutumista/yhteisyrityksiä alan osaajien ja jalostajien kanssa (on jo alkanut) 6. Ympäristöasioista huolehtimista ajoissa (mm. lisääntyneen metsäbiomassan käytön vaikutukset) (tutkimus ja selvitykset käynnistyneet) 7. Mitä kannattavampaa nykyisten tuotteiden tuottaminen on, sitä todennäköisempää on että myös uudet biojalosteinvestoinnit ovat kannattavia (ei toimi joka paikassa) 8. Riskinottokykyä ja tulevaisuuden muutosten ennakointikykyä (?) 9. Varautumista eri skenaarioihin (?)
Vaikutukset Suomessa Useita selvityksiä metsäbiomassapotentiaalista energian tuotannossa 2007: 1) Arvio biomassan pitkän aikavälin hyödyntämismahdollisuuksista Suomessa, asiantuntijatyöryhmän raportti KTM:lle (ns. Rintalan raportti); 2) Pöyry Puupolttoaineiden kysyntä ja tarjonta Suomessa vuonna 2020 KTM; 3) Helynen, S., Flyktman, M., Asikainen, A. & Laitila, J. Metsätalouteen ja metsäteollisuuteen perustuvan energialiiketoiminnan mahdollisuudet. VTT Tiedotteita 2397 100 000 biodieseltonnin valmistaminen (StoraEnson ja Nesteen yhteistyöprojekti) edellyttäisi polttoaine-energiana yli 2 TWh puupolttoainetta eli arviolta 1 milj. m3 metsähakemäärän lisäystä. Osa raaka-aineesta voisi kuitenkin olla turvetta. Oletetaan, että v. 2015 Suomessa on 2-4 massa- ja paperiteollisuuteen integroitunutta metsäbiojalostamoa, jotka valmistavat biopolttoaineiden raaka-ainetta (hiilivetyvahaa) ja/tai muuta energiaa pelkästään metsähakkeesta. Metsähakkeen lisätarve olisi luokkaa 2-4 miljoonaa kuutiota, jolla tuotettaisiin noin 200 000-400 000 tonnia biodieseliä. Tuotannon arvo olisi noin 200 400 milj. euroa (1000 /tn hinnalla). Lisäksi yhdyskuntien ja teollisuuden energialaitokset sekä saha- ja vaneritehtaat (CHP-laitokset) lisäävät hakkeen ja muun metsäbiomassan käyttöä. Yhteensä näiden vaikutukset metsäbiomassan kysyntään ovat todennäköisesti suuremmat kuin edellä olevien laitosten.
Vaikutukset Suomessa Metsähakkeen, kantojen ja metsätähteen kysyntä kasvaa ja hinta nousee Työpaikkojen määrä lisääntyy (korjuu, kuljetus, tuotanto, jakelu) Yritysten toiminnan kannattavuus paranee ja liiketoiminta laajenee. Kotimaan markkinoiden suhteellinen merkitys kasvaa metsäteollisuuteeen integroituneiden biojalostamoiden kohdalla Hiildioksidipäästöt vähenevät suhteessa saman energiamäärän tuottamiseen nykyisillä raaka-aineilla ja teknologioilla. Päästöjen vähentäminen toisi myös kustannussäästöjä. Esim. metsäteollisuuden päästöjen puolittuminen (= 2,5 milj. t./v. vähennys) 25 eur/t hinnalla merkitsisi 62,5 milj. säästöjä /v. Auttaa parantamaan mielikuvaa metsäsektorista, etenkin jos metsien ravinnetasapaino ja biodiversiteettikysymyksistä ei muodostu merkittävää ongelmaa Alueellisesti merkittäviä vaikutuksia, mutta vaikutukset koko kansantalouden tasolla jäänevät suhteellisen pieniksi
Arvaus: Metsäbiojalostamot Suomessa vuonna 2020 1. 2-4 kpl massa- ja paperitehtaiden (+ sahojen) yhteydessä (kartta 1) 2. 4-6 kpl (CHP-laitosta) isojen sahojen tai samalla alueella sijaitsevien pk-sahojen muodostamissa konsortioissa lähellä taajamia tai kantaverkkoa (kartta 2) + Yhdyskuntien ja teollisuuden energialaitosten metsäbiomassan käyttö moninkertainen vuoteen 2007 verrattuna (esim. Jyväskylän Energian Keljonlahden laitos, arvioitu valmistuminen 2010 & Kuopion Energian Haapaniemen laitos, arvioitu valmistuminen 2012) Kartta 1 Mahdollisia sijaintipaikkoja Kartta 2 Mahdollisia sijaintipaikkoja