Puupellettien tuotanto- ja käyttöpotentiaali pohjoisessa Keski-Suomessa Raportti
Sisältö Sivu 1. Johdanto... 3 1.1. Pellettitutkimuksen rajaukset... 3 1.2. Pellettitutkimuksen tavoite... 4 1.3. Aineisto ja menetelmät... 4 2. Keski-Suomen puuenergian käyttö ja pohjoinen Keski-Suomi... 5 3. Puupelletit... 6 3.1. Puupellettien ominaisuudet... 6 3.2. Puupellettien raaka-ainevaatimukset ja -lähteet... 6 3.3. Puupellettien tuotantoprosessi ja käyttömahdollisuudet... 8 4. Puupellettien käyttö- ja tuotantopotentiaali pohjoisessa Keski-Suomessa.. 10 4.1. Puupellettien käyttöpotentiaali... 10 4.1.1. Teoreettinen puupellettien käyttöpotentiaali...11 4.1.2. Kuntien teoreettinen ja realistinen käyttöpotentiaali...12 4.2. Puupellettien tuotantopotentiaali... 14 4.2.1. Teoreettinen tuotantopotentiaali...14 4.2.2. Kuivan raaka-aineen tuotantopotentiaali...15 4.2.3. Realistinen tuotantopotentiaali...16 4.2.4. Raaka-aineen maantieteellinen jakautuminen...16 4.3. Puupellettien käytön vaikutus ympäristöön... 18 5. Pellettien tuotannon ja käytön esteet ja mahdollisuudet... 21 6. Johtopäätökset ja ehdotukset... 24 Lähteet... 27 Liiteluettelo... 29 2
1. Johdanto Puun ja puuperäisten polttoaineiden merkitys suomalaisessa energiataloudessa on suuri. Bioenergian käyttöä lisäämällä voidaan vaikuttaa ympäristön tilaan, parantaa alueellista energiaomavaraisuutta ja taloudellista sekä sosiaalista kehitystä. Bioenergian merkitystä ei voida vähätellä kehitettäessä tulevaisuuden energiaratkaisuja. Energian tulee olla helposti ja varmasti saatavilla, ympäristöystävällistä ja hinnan aluetalouden ja kuntien talouden sekä yritysten ja pienkäyttäjien kannalta tarkoituksenmukaista. Öljyn korvaaminen puulla on tehokas tapa vähentää ympäristölle haitallisia päästöjä ja askel kohti ilmastosopimusten velvoitteita. Uusiutuvana polttoaineena puun palaessa vapautuvan hiilidioksidin katsotaan sitoutuvan puun kasvun kautta takaisin luonnon kiertokulkuun. Puun poltto ei siis rasita ilmakehää kasvihuonekaasuilla. Puupelletit ovat mielenkiintoinen jalostettu puuperäinen energiamuoto erityisesti alueilla, joissa mekaanisen metsäteollisuuden toiminta tarjoaa mahdollisuuden niiden tuotantoon. Puupelletit ovat Suomessa vielä toistaiseksi suhteellisen vähän käytetty energiamuoto. Ruotsissa pellettien käytöllä ja tuotannolla on pitkät perinteet ja niiden merkitys energianmuotona on suuri. Tiivistämällä yhteistyötä kuntien ja puunjalostusteollisuuden kesken on mahdollista löytää energiataloudellisesti kannattavia käyttökohteita teollisuuden sivutuotteille. Keski-Suomessa on aikaisemmin selvitetty metsätähteen ja hakkeen tuotanto- ja käyttöedellytyksiä kunnissa ja teollisuuden lämmönlähteenä. Sen sijaan puupellettien mahdollisuuksista ei kattavaa selvitystä ole alueella tehty. 1.1. Pellettitutkimuksen rajaukset Tämä tutkimus on rajattu pohjoisen Keski-Suomen EU:n tavoite 1-alueeseen. Tavoite 1- alueeseen kuuluvat Kannonkoski, Karstula, Kinnula, Kivijärvi, Kyyjärvi, Pihtipudas, Pylkönmäki, Saarijärvi sekä Viitasaari. Selvityksen kohteena on saha- ja puuteollisuuden puujätteen, sahanpurun ja kutterinpurun, käyttömahdollisuudet puupellettien tuotannossa. Käyttökohteista tarkastelun kohteena on öljyä käyttävät kiinteistöt ja erityisesti kuntien omistuksessa olevat suurkiinteistöt ja teollisuushallit. Laskelmissa käytettävien termien selitykset: Teoreettinen tuotantopotentiaali (Tpot. 1.) tarkoittaa alueen raaka-aineista, jonka kosteus on välillä 5-60 %, tuotettavaa puupellettimäärää (tonnia/vuosi). Kuivan raaka-aineen tuotantopotentiaali (Tpot. 2.) tarkoittaa (kosteus <20%) alueen kuivasta raaka-aineista tuotettavaa puupellettien määrää (t/a). 3
Realistinen tuotantopotentiaali (Tpot 3.) tarkoittaa, siitä osasta raaka-aineesta, (kosteus <20 %), tuotettavaa määrää puupellettejä, joka jää jäljelle yritysten oman käytön jälkeen eli (Tpot 2 Yritysten oma käyttö = Tpot 3.) (t/a). Teoreettinen käyttöpotentiaali (Kpot1.) Kunnan alueen kiinteistökohtaisen 1 lämmityksen kokonaisöljynkulutuksen korvaamiseen tarvittavaa pellettimäärää vuodessa (t/a). Kuntien teoreettinen käyttöpotentiaali (Kpot2.) on kunnan/kaupungin ja yrityspalveluiden omistuksessa olevien kiinteistöjen öljynkulutuksen korvaamiseen tarvittava pellettimäärä (t/a). Realistinen kuntien käyttöpotentiaali (Kpot3.) on kunnan/kaupungin ja yrityspalveluiden omistamien kiinteistöjen, joiden liittäminen lähitulevaisuudessa lämpöverkkoon on epätodennäköistä, öljynkulutuksen korvaamiseen tarvittava pellettimäärä (t/a). 1.2. Pellettitutkimuksen tavoite Tämän tutkimuksen tarkoituksena on edistää Pohjoisen Keski-Suomen ympäristöystävällisen energiantuotannon kehitystä. Sen toteuttamisella pyritään lisäämään alueen työpaikkojen syntymistä sekä vähentämään öljyn käyttöä. Tämän saavuttamiseksi tutkimuksen tavoitteena on selvittää: Pellettien tuotantopotentiaalit Raaka-aineiden saatavuus ja alueellinen jakautuminen Tuotannon optimaalinen sijainti Tarvittavat investoinnit tuotannossa sekä lämmityskäytössä Alustavat kannattavuuslaskelmat Pellettien käyttöpotentiaalit Mahdolliset yksittäiset käyttökohteet 1.3. Aineisto ja menetelmät Tutkimuksen aineisto on kerätty pohjoisen Keski-Suomen alueelta. Tuotantopotentiaalit on selvitetty mekaanisen puunjalostusteollisuuden yrityksiltä (76 kpl), jotka toimivat alueella. Raaka-ainemäärät on saatu selville puhelinkyselyllä haastattelemalla yritysten sivutuotteista vastaavaa henkilöä tai edustajaa. Kyselyn yhteydessä selvitettiin raakaaineen ominaisuuksia, kuten purujen määrät, kosteus, raekoko, puulaji, nykyinen käyttö sekä yrityksen tulevaisuuden näkymiä. Tuotantopotentiaalien laskennassa sahan- ja kutterinpurujen erilaiset ominaisuudet pellettituotannossa otettiin huomioon. Puusivutuotteen nykyiset käyttökohteet on saatu selville puhelinhaastattelujen ja vierailujen yhteydessä. Osittain ne perustuvat arvioon, koska kaikilla ei tarkkoja lukuja 1 Kiinteistökohtainen lämmitys =lämmöntuottaminen tapahtuu lämmitettävässä kohteessa 4
ollut tiedossa. Puusivutuotteiden käyttökohteiden suhteelliset osuudet ovat suuntaaantavia. Teoreettisen käyttöpotentiaalin tiedot kiinteistökohtaisesta öljylämmityksestä pohjoisen Keski-Suomen alueella perustuvat Keski-Suomen Energiatoimiston tekemään energiataseeseen. Kuntien käyttöpotentiaalin selvittämiseksi pyydettiin jokaisesta kunnasta kunnan kiinteistöistä vastaavia henkilöitä (kunnaninsinööri, rakennusmestari) antamaan tietoja kunnan suurkiinteistöistä, jotka käyttävät öljyä lämmitykseen. Lisäksi kuntien yrityspalveluista pyydettiin tietoja teollisuushalleista. Kiinnostuksen kohteena olivat mm. rakennustilavuus, lämmitysjärjestelmien ikä, kiinteistön sijainti suhteessa kaukolämpöverkkoon sekä lämmitysöljyn vuotuinen kulutus. Käytön esteiden ja mahdollisuuksien tiedot ovat tulleet esille keskusteluissa eri näkökulmaa edustavien ihmisten kanssa, joko puhelimitse tai henkilökohtaisten tapaamisten yhteydessä sekä palavereissa. Teoreettinen osuus perustuu alan kirjallisuuteen ja aikaisempiin tutkimusjulkaisuihin puupelleteistä. 2. Keski-Suomen puuenergian käyttö ja pohjoinen Keski-Suomi Energiasektorin merkitys on Keski-Suomessa suuri. Keski-Suomen alueen polttoainevarat mahdollistaisivat polttoaineen ja energiantuotannon nostamisen merkittäväksi teollisuudenalaksi ja työllistäjäksi. Alueen tutkimuslaitokset ja yritykset ovat kehittäneet paikallisten polttoainevarojen käyttöä kehittämällä kilpailukykyisiä tekniikoita energiatuotantoon ja energiantuotantoprosesseihin. (Keski-Suomen energiasuunnitelma 1995, 68). Teollisuuden tarpeiden lisäksi puu soveltuu kuntien ja pienkuluttajien lämpöenergiaksi eri muodoissaan. Keski-Suomen pitkän aikavälin tavoitteena energia-alalla onkin öljyn käytön korvaaminen alueellisilla polttoaineilla rakennusten lämmityksessä. (Keski-Suomen energiatase 1998, 2000). Keski-Suomen energiataseen mukaan alueella on tapahtunut myönteistä kehitystä polttoaineiden käytössä. Puupolttoaineiden suhteellinen osuus on energiantuotannossa kasvanut. Mahdollisuudet lisätä puuperäisten polttoaineiden käyttöä ovat kuitenkin Keski-Suomessa nykyistä tilannetta paljon suuremmat. (Keski-Suomen energiatase 1998, 2000). Keski-Suomessa käytetään puuta huomattavasti energiatuotantoon. Puuenergiamuotoja ovat ainespuun kuori, puunjalostusprosessien jäteliemet, sahojen purut ja metsähake. Mekaanisessa metsäteollisuudessa syntyi sivutuotteita vuonna 1995 n. 2 067 000 i- m 3 ( 1 300 000 MWh). Teollisuuden oma käyttö tästä oli 865 000 i-m 3 ( 562 000 MWh)(Keski-Suomen metsäenergiaprojekti 1998, 589 ja 590). Keski-Suomen energiataseen mukaan noin 15,8 % (2 833 GWh) käytettävästä kokonaisenergiamäärästä (17 859 GWh) on puuta ja jäteliemen osuus on yli 16 % (2 908 GWh). Kokonaisuudessaan puuenergian osuus on 32 %. (Keski-Suomen energiatase 1998, 2000). Pohjoinen Keski-Suomi koostuu Saarijärven ja Viitasaaren seutukunnista. Alueen kuntien koot vaihtelevat 1 200 10 500 asukkaan välillä. Yhteensä pohjoisen Keski- Suomen alueella on noin 38 000 asukasta. Kuntia näistä ovat Kannonkoski, Karstula, 5
Kinnula, Kivijärvi, Kyyjärvi ja Pylkönmäki sekä kaupunkeja Saarijärvi ja Viitasaari. Yhteistä kaikille kunnille on harvaan asutut alueet. Maa- ja metsätaloudesta saa elantonsa noin 30 % ja palvelualalta noin 50 % väestöstä. Teollisuuden osuus elinkeinorakenteesta on noin 20 %. Pohjoisessa Keski-Suomessa on useita mekaanisen puunjalostuksen yrityksiä. Alueella on muutama suurempi saha, jotka sijaitsevat Viitasaarella ja Pihtiputaalla. Hirsitaloteollisuus sekä puusepänteollisuus on alueella vahvaa ja alojen yrityksiä on myös useita. Hirsitaloteollisuutta on Karstulassa, Saarijärvellä, Pihtiputaalla, Kinnulassa ja Kyyjärvellä. Huonekaluteollisuus on erityisen vahvaa Kinnulassa. Piensahateollisuutta on pohjoisen Keski-Suomen kaikissa kunnissa, erityisesti Saarijärvellä. (Keski-Suomen liitto 2000) 3. Puupelletit 3.1. Puupellettien ominaisuudet Pelletit ovat kuivaa, tiiviiksi puristettua sahojen puruista, kutterilastuista ja hiontapölystä jalostettua biopolttoainetta. Pieneen tilaan puristettuna niitä on suhteellisen edullista kuljettaa hieman pidempiäkin matkoja. Pelletit sisältävät 3-4 kertaa enemmän energiaa kuin puuhake ja kolme kuutiometriä pellettejä vastaa yhtä kuutiota kevyttä polttoöljyä. Puupelletit palavat korkeassa lämpötilassa ja valmiiden pellettien kosteus on noin 10 %. Pellettien lämpöarvo on 17 MJ/kg (4,7 MWh/tonni) eli noin puolet kevyen polttoöljyn lämpöarvosta. (Småhusuppvärmning 1996, 8; Ekoisti 1999). Pelletit ovat muodoltaan yhtenäisiä ja kooltaan pieniä. Niiden läpimitta on yleensä noin 6 8 mm ja pituus noin 5-30 mm. Tuotteen homogeenisuus sallii varman polttoainesyötön ja automatiikan toteuttamisen. Puupellettien tuhkapitoisuus on alhainen, ainoastaan noin 0,5 %. (Ebeling 1997, 2; Jätepuun käyttö 1983, 9). Puupelletit eivät homehdu tai jäädy alhaisen kosteutensa vuoksi, mutta niiden kosteudensietokyky on heikko. TAULUKKO 1. Puupellettien ominaisuudet Ominaisuus Yksikkö ja arvo Etuja Lämpöarvo (energiatiheys) 4.7-4.9 kwh/ kg Uusiutuva kotimainen polttoaine (n. 2.1 t/pellettejä = 1 m 3 POK) Helppo käsiteltävyys Tiheys 650-700 kg/ m 3 Ei ole herkkä hintaheilahteluille Pituus 10-30 mm Ympäristöystävällinen Läpimitta 6-12 mm Pieni varastotila Tuhkapitoisuus 0.4-1.0% ei jäädy tai homehdu Kosteus 7-12% Suuri energiasisältö Öljy/pelletti 1 tonni kevytöljyä = 2,5 tonnia pellettejä Metsähake/pelletti 1 i-m 3 haketta = 0,18 tonnia pellettejä 3.2. Puupellettien raaka-ainevaatimukset ja -lähteet Puupellettien laatu riippuu käytetystä raaka-aineesta. Raaka-aineen ominaisuuksilla on merkitystä pellettien valmistukseen ja palamiseen. Puupellettien raaka-aineena voidaan käyttää mekaanisen metsäteollisuuden puujätteitä, puruja, hiontapölyjä, kutterilastuja sekä puuhaketta. Mekaanisen metsäteollisuuden aloja, joissa sahanpurua ja kutterinpurua 6
syntyy ovat sahat, höyläämöt, puusepänteollisuus, rakennuspuusepänteollisuus, levyteollisuus ja hirsitalorakentaminen. Raaka-aineen kosteus on merkittävin tekijä puupellettien valmistuksessa. Sahanpurulle paras pelletöintikosteus on 10 20 % ja optimikosteus 10 %. Raaka-aineen kuivaaminen aiheuttaa lisäkustannuksia ja vaikuttaa näin myös pellettien kilpailukykyyn. Kosteudella on vaikutusta erityisesti pelletöinnin onnistumisen kannalta (Kytö ja Äijälä 1981a). Kutterinlastut ovat yleensä kuivempaa raaka-ainetta, joten ne soveltuvat yleensä suoraan pellettituotantoon. Niitä voidaan myös sekoittaa hieman kosteamman purun kanssa. Pelletöitävän raaka-aineen raekoon ollessa yhtenäistä ja sopivan pientä saadaan lujimmat pelletit aikaiseksi. Yleisenä ohjeena on, että pelletöitävän materiaalin partikkelikoko ei saa ylittää tuotettavan pelletin halkaisijaa. Pienistä (<2 mm) ja keskisuurista (3-3,5 mm) rakeista puristetut pelletit ovat hyviä, koska rakeiden pinta-ala tilavuusyksikköä kohti on suuri ja lämpö pääsee tunkeutumaan rakeisiin helposti. Liian pienijakoinen raaka-aine alentaa pellettien laatua ja puristuksen tehokkuutta. Liian suurijakoinen raaka-aine on taas jauhettava pienemmäksi raekooksi. (Kytö ja Äijälä 1981a, 13; Kytö ja Äijälä 1981b, 33). Yleensä pelletöintilinjoissa on tehokkaat vasaramyllyt. Niiden avulla raaka-aine hienonnetaan tasalaatuiseksi materiaaliksi, joten raaka-aineena voi olla myös suurempirakeista puujätettä. Puulajeista johtuvia eroja voidaan selittää niiden ligniinipitoisuudella. Ligniini on puun kuitujen luonnollinen sideaine, joiden tehtävänä on solun seinärakenteen lujittaminen. Havupuilla ligniinipitoisuus on korkeampi kuin lehtipuilla. Ligniini pehmeneminen alkaa n. 100 C lämpötilassa, jolloin se toimii samalla muodostuvien pellettien sideaineena. Havupuut soveltuvat siksi hieman paremmin puupellettien raaka-aineeksi kuin lehtipuut.(kytö ja Äijälä 1981a, 36 ja 37; Uusvaara 1996, 520; Kärkkäinen 1985, 221) Kyllästysaineet, liimat ja muovit eivät sovellu pellettituotantoon. Puupellettien tuotannon kannalta parasta materiaalia on mahdollisimman tasalaatuinen ja kuiva raaka-aine, jolloin tuotannon toimivuus on parempi ja tuotteiden laatu tasaisempi. 7
3.3. Puupellettien tuotantoprosessi ja käyttömahdollisuudet Tuotantoprosessissa pelletöintilinjalle kuljetettu raaka-aine murskataan ja hienonnetaan vasaramyllyllä tasakokoiseksi materiaaliksi. Hienonnettu ja kuiva materiaali puristetaan rullien avulla reikälevyn (tasomatriisin) tai rei`itetyn sylinterin (rengasmatriisin) läpi. Matriisin läpi kulkiessaan puristettava materiaali muokkaantuu lämmön ja paineen vaikutuksesta tiiviiksi pelletiksi. (Kytö ja Äijälä 1981a, 7). Pellettien puristuslämpötilan on oltava yli 100 astetta, jotta ligniini saadaan toimimaan sideaineena. Pelletöinnissä ei erillisiä liima-aineita tarvita, vaan puun omat liima-aineet riittävät pitämään pelletit koossa. Valmiit pelletit jäähtyvät puristuksen jälkeen lähelle ympäristön lämpötilaa, jolloin pelletit kuivuvat vielä jonkin verran. Pelletit voidaan myös jäähdyttää puhaltimien avulla tehokkaasti. Pelletit saavuttavat käsittelyn kannalta riittävän lujuuden vasta jäähdyttyään (mt, 37). Pelletöintiprosessi kuluttaa energiaa vain 1-2 % pellettien sisältämästä energiamäärästä. Mahdollinen kuivaaminen lisää energiankulutuksen noin 10 %:iin. Pelletöintilinjan laitteet esitetty hinta-arvioineen liitteessä 11. Puupellettien käyttökohteita ovat erityisesti pientalot, rakennukset ja aluelämpölaitokset, joiden tehontarve on 10-750 kw. Varsinkin käyttäjäystävällisyytensä ja energiatiheytensä sekä edullisen hintansa vuoksi pelletit sopivat kevyen polttoöljyn korvaajaksi kiinteistöjen lämmityksessä. Pientalot, joissa on suoraan sähköön perustuva vesikiertolämmitys lisää pellettien käyttömahdollisuuksia. Lisäksi suoran sähkölämmityksen rinnalla voidaan käyttää pellettitakkaa, joka on suosittua erityisesti Pohjois-Amerikassa. Puupelletti soveltuu polttoaineeksi useimpiin kiinteän polttoaineen kattiloihin. Tekninen käyttöpotentiaali on Suomessa valtavan suuri, koska puupelleteillä voitaisiin korvata hiiltä, turvetta, puuta ja osittain myös jätepolttoainetta. (Puupelletit ja käyttö 1996, 14) Pelletit soveltuvat myös hakkeelle suunniteltuihin polttimiin ja pellettien teho saattaa olla jopa kaksinkertainen hakkeeseen verrattuna. Pellettejä voidaan käyttää hakkeen seospolttoaineena esimerkiksi vähentämään kostean hakkeen aiheuttamia ongelmia. Suuremmille kiinteistöille ja pienille aluelämpöverkoille on olemassa pelleteillä toimivia lämpökeskuskontteja tehoalueelle 300 750 kw. (Tuomi 2000, 14) Pellettilämmitystä varten tarvitaan pellettipoltin, kattila ja varastotilaa pelleteille. Poltin voidaan asentaa myös vanhaan öljykattilaan, mutta on varmistuttava siitä, että polttimen ja kattilan tehot vastaavat toisiaan.(tuomi 2000, 13) Pellettipoltin toimii kuten öljypoltin ja se syttyy ja sammuu automaattisesti. Pellettikattilasta on poistettava tuhkat ja pellettejä on lisättävä varastosiiloon tarvittaessa. Polttoaine voidaan säilyttää erillisessä säiliössä. Pelletit toimitetaan kuluttajalle öljyn tapaan säiliöautolla, pellettejä voi ostaa pien- ja suursäkeissä tai irtotavarana. Pellettien varastona voidaan pitää kuivaa tilaa kiinteistössä tai rakentaa tiivis varastosiilo. Varastosta pelletit siirretään polttimelle automaattisesti, yleensä ruuvikuljettimella. 8
Pelletit ovat kilpailukykyisiä polttoöljyyn ja sähköön verrattuna. Pellettien verollinen hinta pienkuluttajalle tehtaalla on noin 650-750 mk/tonni eli 13,7-16,0 p/kwh, kun kevyen polttoöljyn keskihinta oli Öljy- ja Kaasualan Keskusliiton kuluttajahintaseurannan mukaan (15.7.2000) 2,44 mk/l eli noin 24,3 p/kwh ja omakotilämmittäjälle Teboilin hintatarjouksen mukaan 2,60 mk/litra. Öljyn hintakehitys on esitetty kuviossa 2. Sähkön verollinen hinta sähkömarkkinakeskuksen mukaan (sis. Sähköveron ja huoltovarmuusmaksun sekä alv:n 22 %) oli 1.5.1999 sähkölämmitteiselle pientalolle (18 000 kwh/a) 21,1 p/kwh. 350,0 300,0 250,0 mk/mwh 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 marras.00 syys.00 heinä.00 touko.00 maalis.00 tammi.00 marras.99 syys.99 heinä.99 touko.99 maalis.99 tammi.99 Kuukausi POK mk/mwh [alv 22%] POK mk/mwh [alv 0%] Pelletti KUVIO 2. Öljyn verollisen kuluttahinnan ja pellettien hintakehitys (Öljy- ja Kaasualan Keskusliiton Kuluttajahintaseuranta) Omakotitalo, jonka polttoainetarve on 30 000 kwh vuodessa käyttää pellettejä noin 6,3 tonnia. Vastaavan öljylämmitteiseen omakotitalon, polttoainekustannukset ovat 7 680 markkaa (vuoden 2000 keskihinnan mukaan [2.56mk/ l] ) (öljyntarve noin 3 000 litraa), kun pelleteillä kustannukset ovat noin 4 280 markkaa [680mk/tonni] vuodessa. Kustannussäästö on noin 3 400 markkaa vuodessa. Jos kustannussäästö käytetään polttimen investointikustannusten lyhentämiseen on pellettipolttimen koroton takaisinmaksuaika noin kolme ja puoli vuotta. Laskelman oletuksena on, että vanha öljykattila on sopiva myös pellettilämmitykseen. Laskelmat liitteessä 13. Pellettisiiloa ei ole laskelmassa otettu huomioon. Omakotikokoluokkaan niiden hinnat vaihtelevat 3 000-15 000 markan välillä. Siilon voi rakentaa myös itse. Kiinteistö, esimerkiksi suurempi kyläkoulu, jonka öljynkulutus on 50 000 litraa vuodessa, polttoainekustannukset ovat lähes 128 000 mk (alv 22%) vuodessa. Pellettejä tarvitaan kyseisen öljymäärän korvaamiseen noin 105 tonnia. Verrattaessa öljylämmitykseen, 9
polttoainekustannusten vuotuisilla säästöillä, noin 100 000 markan pellettipolttimen, pellettikattilan, kuljettimien ja automatiikan (sis. muuttuvat kustannukset kuten huolto- ja ylläpitokustannukset) takaisinmaksuaika olisi noin 1,5-2 vuotta. Eli syntyneillä polttoainesäästöillä voitaisiin maksaa pelletti-investointi takaisin hyvin nopeasti. Mahdollisia avustuksia ja varastosiiloa ei ole laskelmassa huomioitu. Varastosiilon vaadittavat ominaisuudet ratkaistaan aina tapauskohtaisesti. Pellettitehtaan investointi vaatii tarkempia laskelmia mm. markkinoiden kehityksestä. Pelletöintilinjan (kapasiteetti 3 t/h) laiteinvestointi (sis. asennus) on noin 3,2 miljoonaa markkaa. Laiteinvestoinnin lisäksi perushankintakustannuksia syntyy rakennuksista, koulutuksesta, vakuutuksista ja esimerkiksi luvista. Kapasiteetiltaan 3 t/h pelletöintilinja, käyttöasteen ollessa 100 %, tuottaa pellettejä vuodessa noin 12 500 tonnia, jos tehtaan oletetaan toimivan kahdessa vuorossa 16 h/vrk ja 264 päivää vuodessa (22 vrk/kk). Raaka-ainetta pelletöintilinja tarvitsisi vuodessa n. 120 000 i-m 3 (kutteria 90 % sahanpurua 10 %). Vuotuiset raaka-ainekustannukset olisivat noin 2,2 miljoonaa markkaa (kutteri 20 mk/i-m 3, sahanpuru 25 mk/i-m 3 ). Mahdollisia kuljetus, lastaus ja purkamiskustannuksia ei ole huomioitu. Investointilaskelmat ovat liitteissä. Laskelmissa ei ole huomioitu laitteiston uusimisesta johtuvia kuluja eikä markkinointikuluja Jäännösarvona rakennukselle ja laitteistolle on laskettu 10 %. Laskelmat on liitteessä 14. Laskelmissa on esimerkki myös pienemmälle tuotantokapasiteetille. 4. Puupellettien käyttö- ja tuotantopotentiaali pohjoisessa Keski-Suomessa 4.1. Puupellettien käyttöpotentiaali Suomen rakennuskannan lämmitysenergian tarpeesta alue- ja kaukolämmön osuus on 45 %. Öljylämmityksen osuus on 25 %, sähkölämmityksen 20 % ja puulämmityksen 9 %. Maakaasulla lämpiää suoraan noin 1 % rakennuskannasta. (Öljy- ja Kaasualan vuosikirja 1999). Pohjoisen Keski-Suomen kiinteistökohtaiseen lämmitykseen käytetään energiaa yhteensä 550 GWh vuodessa. Kiinteistökohtaisista lämmönlähteistä öljylämmityksen osuus on noin 42,8 % eli noin 24 miljoonaa litraa. Öljy- ja kaasualan keskusliiton kuluttajahintaseurannan hintatietojen mukaan litramäärä tarkoittaa noin 60 miljoonaa markkaa. Puun osuus on 33 % ja sähkön noin 24 %. Turpeen osuus on pieni, vain noin 0,4 %. Laskelmat perustuvat Keski-Suomen Energiatoimiston tekemään Keski-Suomen energiataseeseen. Kiinteistökohtaisen lämmityksen eri lämmönlähteiden osuudet on esitetty kuviossa 3. 10
Turve 0,4 % Sähkö 24,0 % Kevyt polttoöljy 42,7 % Puuenergia 32,9 % KUVIO 3. Kiinteistökohtainen lämmitys pohjoisessa Keski-Suomessa. (Keski-Suomen energiatoimisto 2000) 4.1.1. Teoreettinen puupellettien käyttöpotentiaali Teoreettinen käyttöpotentiaali, joka kattaa kaikki kiinteistökohtaiset öljylämmitykset pohjoisessa Keski-Suomessa, on noin 50 000 tonnia pellettejä vuodessa. Teoreettinen potentiaali ei ole todennäköinen lähitulevaisuudessa, mutta se antaa kuitenkin suuntaa ja käsitystä siitä, miten paljon öljyn täydelliseen korvaamiseen puupellettejä tarvittaisiin ja millaiset markkinapotentiaalit ovat olemassa. Uudisrakennukset, jotka rakennetaan lämpöverkon ulkopuolelle ovat edullisimpia kohteita pellettilämmitykseen. Kaikkiin kohteisiin puupelletit ei välttämättä ole ainoa vaihtoehto. Kyseeseen voivat tulla muut biopolttoaineet, kuten esimerkiksi hake ja puubriketit. Pellettejä t/a 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 Kannonkoski Karstula Kinnula Kivijärvi Kyyjärvi Pihtipudas Pylkönmäki Saarijärvi Viitasaari 3 000 2 300 3 000 3 000 1 500 6 500 7 400 7 800 15 200 KUVIO 4. Teoreettisen käyttöpotentiaalin maantieteellinen jakautuminen 11
Teoreettinen käyttöpotentiaali on suurin pohjoisen Keski-Suomen alueella Saarijärvellä. Saarijärven suuri potentiaali selittyy sen koolla suhteessa muihin alueen kuntiin. Saarijärven, Pihtiputaan, Karstulan ja Viitasaaren kunnan yhteinen teoreettinen käyttöpotentiaali on lähes 37 000 tonnia pellettejä vuodessa, joka on 74 % koko alueen teoreettisesta käyttöpotentiaalista. Teoreettisen käyttöpotentiaalin määrään vaikuttavat luonnollisesti kunnan asukasmäärä, pinta-ala ja asutuksen sijoittuminen. 4.1.2. Kuntien teoreettinen ja realistinen käyttöpotentiaali Kuntien omistuksessa olevien kiinteistöjen öljynkulutus on pohjoisessa Keski-Suomessa noin 2,5 miljoonaa litraa vuodessa. Kuntien teoreettinen käyttöpotentiaali on pelletteinä noin 5 000 5 300 t/a. Kuntien osuus nykyisestä alueen öljyn lämmityskäytöstä on noin 10 %. Realistinen kuntien käyttöpotentiaali pohjoisessa Keski-Suomessa on tutkimuksen mukaan noin 3 200 tonnia pellettejä vuodessa. Tulos on noin 6,4 % teoreettisesta käyttöpotentiaalista. Realistisella kuntien käyttöpotentiaalilla tarkoitetaan niitä kiinteistöjä, jotka eivät lähitulevaisuudessa tule liittymään lämpöverkkoihin ja ne ovat sellaisia, joihin puupellettien käyttö voisi soveltua rakennuksenkoon, sijainnin ja lämmityslaitteiston iän puolesta. Tarkemmat käyttökohteiden tutkimukset tehdään projektin seuraavassa vaiheessa Jyväskylän ammattikorkeakoulun ja Keski-suomen metsäkeskuksen toimesta. Realistista käyttöpotentiaalia ja tuotannon kannattavuutta kasvattavat mm. omakotitalot, seurakuntien leirikeskukset, puutarhat, matkailukohteet ja yritysten toimitilat. Kuntien omistuksessa olevien kiinteistöjen realistinen käyttöpotentiaali on esitetty kuviossa 5. Saarijärven ja Pihtiputaan käyttöpotentiaalit ovat suurimmat. Niiden osuus realistisesta käyttöpotentiaalista on 52 %. Pienimmät kuntien realistiset käyttöpotentiaalit ovat Kinnulassa; Kivijärvellä ja Viitasaarella. 12
Pellettejä t/a 0 200 400 600 800 1 000 Kannonkoski 205 Karstula 283 Kinnula Kivijärvi 128 165 Kyyjärvi 350 Pihtipudas 645 Pylkönmäki 293 Saarijärvi 950 Viitasaari 165 KUVIO 5. Kuntien omistuksessa olevien kiinteistöjen realistisen käyttöpotentiaalin maantieteellinen jakautuminen Kuviossa 6. on tiivistetty kaikki käyttöpotentiaalit samaan kaavioon. Pe lle tte jä/a 60 000 50 000 49 895 40 000 30 000 20 000 10 000 5 242 3 229 0 Teoreettinen käyttöpotentiaali Teoreettinen kuntien käyttöpotentiaali Realistinen kuntien käyttöpotentiaali KUVIO 6. Pohjoisen Keski-Suomen puupellettien käyttöpotentiaalit 13
4.2. Puupellettien tuotantopotentiaali 4.2.1. Teoreettinen tuotantopotentiaali Pohjoisen Keski-Suomen puunjalostusteollisuuden toiminnasta syntyy sivutuotteena yhteensä puupellettituotantoon soveltuvaa raaka-ainetta eli sahanpurua ja kutterinlastua 300 000 360 000 i-m 3 vuodessa. Raaka-aineen kosteus vaihtelee alle 10 %:sta noin 60 %:iin, joten osa raaka-aineesta vaatisi kuivaamisen ennen pelletöintiä. Raakaainemäärästä on mahdollista tuottaa jopa 45 000 55 000 tonnia pellettejä (205 245 GWh) vuodessa. Kevyttä polttoöljyä teoreettinen tuotantopotentiaali vastaa noin 23,8 miljoonaa litraa vuodessa. Polttoaineen keskihinnan (2,44 mk/l ; 7/2000) mukaan määrä vastaa rahassa noin 58 miljoonaa markkaa. TAULUKKO 2. Pohjoisen Keski-Suomen teoreettiset raaka-ainemäärät Raaka-aine[i-m3] Raaka-aine[m3] Pellettejä, [t/a] GWh/a M inimi M aksimi M inimi M aksimi M inimi M aksimi M inimi M aksimi Sahanpuru 204 045 249 255 65 294 79 762 33314 40695 158 193 Kutteri 97 440 109 090 17052 19091 9744 10909 46 52 Yhteensä 301 485 358 345 82 346 98 852 43 058 51 604 205 245 Sahanpurua pohjoisessa Keski-Suomessa syntyy noin 205 000 250 000 i-m 3 (69 %) vuodessa ja kutterinpurua 97 000 109 000 i-m 3 (31 %) vuodessa. Sahan- ja kutterinpuru käytetään alueella hyvin hyödyksi ja ainoastaan noin 8 % jää vaille käyttökohdetta. Puunjalostusteollisuuden osuus purujen käytöstä on noin 25 %. Sahateollisuudessa lämmöntuotanto omalla sivutuotteella on merkittävä energialähde ja suuremmat sahat voivat olla täysin omavaraisia lämpöenergian suhteen. Pohjoisessa Keski-Suomessa on ainoastaan muutamia suurempia sahoja ja hirsitaloteollisuusyrityksiä. Alueella on sen sijaan paljon pientä puunjalostustoimintaa, kuten puusepän- rakennuspuusepän-, hirsitalo- ja huonekaluteollisuutta, joiden sivutuotteet ensisijaisesti käytetään hyödyksi omassa energiantuotannossa. Jäljelle jäänyt osa pyritään myymään eri kohteisiin. 14
Mekaanisen puunjalostusteollisuuden sivutuotteet Sahanpuru [204000-250 000 i-m3/a] Kutteri [97440-109 000 i- m3/a] Hiomapöly Yht. 97 644-359 000 i-m3/a Ku ntien läm pö 14,7% (44-53 000 i-m3/a) M aatalous 1,5% (4530-5355 i-m3/a) Yritysten oma käyttö 25 % (75500-89750 i-m3/a) Muu teollisuus 51% (154-183000 i-m3/a) Ylijäämä 7,9% (24-29000 i-m3/a) M uu käyttö 0,15% (4500-5400 i-m3/a) KUVIO 7. Sahan- ja kutterinpurujen nykyiset käyttökohteet Muulle teollisuudelle, joka käsittää isot energiayhtiöt ja vähäisessä määrin myös lastulevyteollisuuden, myydään noin puolet puruista. Suuri osa puruista kuljetetaan pitkien etäisyyksien päähän pois omalta alueelta ja käytetään hyödyksi muualla. Kuntien ja kaupunkien omat lämpölaitokset käyttävät noin 15 % puruista energiantuotannossaan. Muita kuluttajia ovat maatalous ja satunnaisesti puruja käyttävät myös kuntien liikuntapalvelut. Ylijäämän osuus noin 8 %. Ylijäämää ei käytännössä kokonaan jätetä hyödyntämättä, vaan sillä voi olla satunnaisia kulutuskohteita, kuten jatkojalostus. Kuitenkin ylijäämä on se määrä, jolle ei tehokasta ja jatkuvaa käyttöä ole löydetty. 4.2.2. Kuivan raaka-aineen tuotantopotentiaali 2 Pellettituotantoon ilman kuivaamista soveltuvaa raaka-ainetta syntyy pohjoisessa Keski- Suomessa noin 110 000 130 000 i-m 3 vuodessa. Raaka-aineesta on noin 90 % kosteudeltaan alle 15 %. Pelletteinä tämän tuotantopotentiaalin määrä vastaa raakaainekoostumuksen perusteella noin 12 400 14 300 tonnia pellettejä vuodessa (49 57 GWh). Määrällä olisi mahdollista korvata kevyttä polttoöljyä noin 5,5 miljoonaa litraa vuodessa (n. 13,5 milj.mk/a). Kuivan raaka-aineen osuus teoreettisesta tuotantopotentiaalista on noin 22 %. TAULUKKO 3. Kuivan raaka-aineen määrät Pohjoisessa Keski-Suomessa Raaka-aine[i-m3] Raaka-aine[m3] Pellettejä, [t/a] GWh/a Minimi Maksimi Minimi Maksimi Minimi Maksimi Minimi Maksimi Sahanpuru 18 435 23 745 5 899 7 598 3010 3877 14 18 Kutteri 94 040 104 027 16457 18205 9404 10403 45 49 Yhteensä 112 475 127 772 22 356 25 803 12 414 14 279 59 68 2 Raaka-aineen kosteusprosentti on < 20 %. Kosteusprosentilla tarkoitetaan veden massan ja näytteen kuivan massan suhdetta. 15
4.2.3. Realistinen tuotantopotentiaali Realistinen tuotantopotentiaali on se määrä, joka on mahdollista hankkia puupellettituotantoon yritysten oman käytön jälkeen. Raaka-aineen kosteus on alle 20 %. Raaka-aineen saatavuuteen vaikuttavat sen hinta, yritysten ja kuntien sopimukset, ostovarmuus ja kuljetusetäisyydet. Pohjoisessa Keski-Suomessa on saatavilla olevaa raaka-ainetta noin 75 500 84 000 i-m 3 vuodessa eli pelletteinä määrä vastaa noin 8 000 8 850 tonnia. Kevyttä polttoöljyä määrällä voidaan korvata noin 4,1 miljoonaa litraa (n. 10 milj.mk/a). Realistinen pellettien tuotantopotentiaali on 77 % kuivasta tuotantopotentiaalista (Tpot 2.) ja teoreettisesta tuotantopotentiaalista (Tpot 1.) 17 %. Tulosten mukaan kosteassa raaka-aineessa on valtavat potentiaalit, mutta sen käyttöönotto vaatii lisäinvestointeja ja muodostaa ylimääräisiä tuotantokustannuksia. TAULUKKO 4. Realistisen tuotantopotentiaalin raaka-ainemäärät pohjoisessa Keski- Suomessa Raaka-aine[i-m3] Raaka-aine[m3] Pellettejä, [t/a] GWh/a Minimi Maksimi Minimi Maksimi Minimi Maksimi Minimi Maksimi Sahanpuru 6 480 8 945 2 074 2 862 1058 1460 5 7 Kutteri 69 505 75 115 12163 13145 6951 7512 33 36 Yhteensä 75 985 84 060 14 237 16 008 8 009 8 972 38 43 sisältää Pihtiputaan tuotannon lisäyksen (30 000 i-m 3 /a) * 4.2.4. Raaka-aineen maantieteellinen jakautuminen Raaka-aineen maantieteellinen sijoittuminen on puupellettituotannon suunnittelun ja toteuttamisen kannalta tärkeää, jotta kyettäisiin taloudellisesti kannattaviin kuljetusetäisyyksiin, tuotannon optimaaliseen sijoittumiseen, järkeviin logistisiin ratkaisuihin ja mahdollisimman tehokkaaseen tuotantoon. Teoreettinen tuotantopotentiaali on keskittynyt raaka-aineiden perusteella selkeästi Karstulan, Pihtiputaan ja Viitasaaren alueille. Raaka-ainetta i-m3 110 000 100 000 97 605 113 335 90 000 80 000 79 450 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 11 175 7 925 8 400 5 650 5 470 2 355 Kannonkoski Karstula Kinnula Kivijärvi Kyyjärvi Pihtipudas Pylkönmäki Saarijärvi Viitasaari Tpot 1. 16
KUVIO 8. Kostean sahan- ja kutterinpurujen alueellinen jakautuminen Raaka-ainetta i-m3/a 40 000,0 36 500 36 000 35 000,0 30 000,0 29 000 25 000,0 23 500 20 000,0 15 000,0 10 750 10 750 10 000,0 7 575 7 000 5 000,0 3 050 4 810 3 050 4 000 2 800 1 450 1 310 0 0 975 0,0 Kannonkoski Karstula Kinnula Kivijärvi Kyyjärvi Pihtipudas Pylkönmäki Saarijärvi Viitasaari Tpot 2. Tpot 3. KUVIO. 9. Kuivan raaka-aineen maantieteellinen jakautuminen Pohjoisen Keski-Suomen suuret puunjalostusyritykset sijaitsevat Viitasaarella, Karstulassa ja Pihtiputaalla, joka selittää teoreettisen raaka-ainepotentiaalin suuret määrät. Kuiva raaka-aine on myös keskittynyt Karstulan ja Pihtiputaan alueelle. Kinnulassakin on kuivaa raaka-ainetta saatavilla yli 10 000 i-m 3 vuodessa. Viitasaaren todellinen potentiaali on kosteassa sahanpurussa, mutta kuivaa materiaalia syntyy suhteessa kosteaan raaka-aineeseen vähän. Myös realistinen raaka-ainepotentiaali (Tpot 3.) on keskittynyt Karstulan ja Pihtiputaan alueille. Pihtiputaan alueen raaka-aineesta suurin osa on saatavilla Pihtiputaalta; lähes 70 % sekä naapurikunnista, Kinnulasta (21 %) ja Viitasaarelta (11 %). Raaka-aine on saatavilla 50 kilometrin säteellä Pihtiputaalta. Keiteleellä, noin 60 kilometriä Pihtiputaalta sijaitsee puunjalostustoimintaa, joka lisännee vielä Pihtiputaan potentiaalia erittäin merkittävästi (sahanpurua kosteus-% 40-60% n. 100 000 i-m 3 ja kutterinpuru kosteus 12-18 % 50 000 i-m 3 vuodessa). Pihtiputaan pohjoispuolella Haapajärvellä on myös potentiaalisia raakaainetuottajia. Realistinen tuotantopotentiaali nousee yli 10 000 t/a, jos lähialueet otetaan huomioon. Suuri tuotantopotentiaalin määrä antaa myös alueelle mahdollisuuden vientitoimintaan oman alueen ulkopuolelle. Karstulan alueen raaka-aineen jakautuminen on keskittynyt Karstulaan, jonne on noin 70 % raaka-aineesta keskittynyt. Pylkönmäen (8,5 %), Saarijärven (3 %), Kannonkosken (12 %) sekä Kyyjärven (5 %) raaka-aineet sijaitsevat 30 40 kilometrin säteellä Karstulasta. Karstulan tuotantopotentiaalia vahvistaa merkittävästi Soinin (noin 40 km) sekä Alajärven (noin 70 km) mekaaninen puunjalostusteollisuus, jonka toiminnasta syntyy pellettituotantoon soveltuvaa raaka-ainetta. Yhdessä alueen ulkopuolisten kanssa Karstulan potentiaali kasvaa. 17
Kannonkoski 5 % Kinnula 14 % Kyyjärvi 2 % Karstula 27 % Saarijärvi 1 % Kivijärvi 0 % Pylkönmäki 3 % Pihtipudas 41 % Viitasaari 7 % KUVIO 10. Maantieteellinen realistisen tuotantopotentiaalin jakautuminen Pihtiputaan seudun realistinen tuotantopotentiaali on noin 5 500 tonnia pellettejä vuodessa. Pihtiputaan laskelmissa on mukana uuden tuotantotoiminnan kutterinlastujen määräarviot. Karstulan seudun realistinen tuotantopotentiaali noin 3 400 tonnia pellettejä vuodessa. t/a 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 3 425 Karstulan seutu 5 487 Pihtiputaan seutu KUVIO 11. Karstulan ja Pihtiputaan alueiden realistinen tuotantopotentiaali Realistinen tuotantopotentiaali tarkastelussa on otettava huomioon raaka-aineen saatavuuteen vaikuttavat monet eri tekijät, joiden kaikkien huomioiminen on tässä selvityksessä mahdotonta. Realistinen tuotantopotentiaali antaa kuitenkin parhaan arvion mahdollisuudesta tuottaa pellettejä. Saatavuus käytännössä ratkaistaan tapauskohtaisesti. 4.3. Puupellettien käytön vaikutus ympäristöön Tavallisimmat energiantuotannosta syntyvät päästöt ovat rikkidioksidi, typen oksidi, hiilimonoksidi, erilaiset hiilivety-yhdisteet sekä hiukkaset. (Lahtinen ja Komppula 1995, 18
27). Eri energiamuotojen vertailussa tulisi tarkastella koko polttoaineen elinkaarta, tuotannosta, kuljetuksesta jalostuksesta aina loppukäyttöön asti, jotta voitaisiin saada todellinen kokonaiskuva polttoaineen vaikutuksesta ympäristöön. Puupelletit tuotetaan kotimaassa ja kotimaisesta raaka-aineesta. Pellettien käyttökohteet ovat yleensä lähellä tuotantopaikkaa. Raaka-aine on puunjalostusteollisuuden toiminnasta jäänyttä jätettä ja sivutuotetta, joten myös raaka-aine saadaan tuotantopaikan läheisyydestä. Tuotantoprosessi vaatii toimiakseen sähköä, mutta haitallisia päästöjä tai muita vaikutuksia ei ympäristölle tuotantotoiminnasta aiheudu. Kuljetusetäisyydet ovat yleensä kotimarkkinoilla hyvin lyhyitä tuotantoalueen läheisyydessä. Kuljetus onkin ainoa tekijä, joka aiheuttaa haittaa ympäristölle. Pellettien varastointi on täysin turvallista ja vaaratonta. Öljyn elinkaari on hyvin erilainen verrattuna pellettien elinkaareen. Raaka-aine tuodaan ulkomailta pitkiä matkoja. Raaka-aineen hankintavaihe on ympäristölle haitallinen ja riskit ovat suuria. Myös kuljetus sisältää ympäristöriskejä. Öljyn jalostus tapahtuu pääasiassa vasta kotimaassa. Jalostuksesta aiheutuu myös haitallisia päästöjä ympäristöön. (Wihersaari 1996, 89-93). Polttoaineiden käyttö on vain osa koko tuotteen elinkaaresta. Alla on selvitetty ainoastaan käytön vaikutuksia ympäristöön, joka on otettava tuloksissa huomioon. Päästöjä laskettaessa on huomioitava, että päästömääriin vaikuttavat useat eri tekijät. Vaikuttavia tekijöitä ovat mm. polttoaineen laatu, laitteiston kunto ja ikä sekä käytetyt puhdistuslaitteet. Pelletit eivät lisää ilmakehän hiili- ja rikkidioksidin määrää. Puun polton rikkidioksidi- ja hiilidioksidipäästöt ovat osa luonnon omaa kiertokulkua. Sen vuoksi pellettien ympäristövaikutuksia on verrattava öljyn aiheuttamiin päästöihin, jolloin saadaan selville pellettien käytön ympäristöhyödyt. Öljyn polton rikkidioksidipäästöt voidaan selvittää palamisprosessin ja polttoaineiden koostumuksen vakioisuuden vuoksi polttoaineen rikkipitoisuuden ja kulutustietojen avulla kaavalla 1. :Kevyen polttoöljyn rikkipitoisuudet vaihtelevat öljylaadun mukaan välillä 0,002%-0,2%. Tässä selvityksessä on käytetty rikkipitoisuutena 0,05% kevyelle polttoöljylle. Q SO2 = 0,02 x S x M (1) S = Polttoaineen rikkipitoisuus (%) M = Polttoainekulutus (t/a) Q SO2 = Rikkidioksidipäästö (t/a) Hiilidioksidipäästöjen ominaispäästökertoimena öljylle on käytetty 74,1 mg/mj, joka perustuu YK:n ilmastosopimuksen kertoimiin (IPPC 1997). Hiilidioksidimäärät voidaan laskea kaavalla 2: Q CO2 = q x E (2) Q CO2 q = Hiilidioksidipäästö (kg/a) = Ominaispäästökerroin (mg/mj) 19
E = Polttoaineen sisältämä energiamäärä (MJ); kulutus (kg/a) kerrotaan polttoaineen tehollisella lämpöarvolla (MJ/kg) [t/co 2 /a][t/so 2 /a] 60 56 50 CO2 SO2 40 30 20 10 18 14 11 5 4 0 Tpot. 1. Tpot. 2. Tpot. 3. KUVIO 12. Päästöjen (SO 2 ja CO 2 ) vähentämismahdollisuudet pohjoisessa Keski- Suomessa eri tuotantopotentiaaleilla vuositasolla Teoreettisella tuotantopotentiaalin (Tpot1.) määrällä voitaisiin korvata noin 24,3 miljoonaa litraa kevyttä polttoöljyä vuosittain. Se tarkoittaa laskelmien mukaan yli lähes 60 tonnin hiilidioksidivähennystä ja noin 20 tonnin rikkidioksidivähennystä vuosittain (rikkipitoisuus 0,05%). Kuivan raaka-aineen tuotantopotentiaalin (Tpot2.) määrällä voitaisiin korvata noin 5,3 miljoonaa litraa öljyä. Tällä määrällä voidaan vähentää rikki-ja hiilidioksidipäästöjä hieman yli 20 tonnia vuodessa. Realistisella tuotantopotentiaalilla voitaisiin korvata (Tpot 3.) 4,2 miljoonaa litraa öljyä, joten päästövähennykset olisivat yhteensä noin 15 tonnia vuodessa. On huomioitava, että öljyn rikkipitoisuuden vaihtelut vaikuttavat merkittävästi rikkidioksidipäästöihin. Kevyen polttoöljyn yhteenlasketut päästöt muun elinkaaren ajalta kuin käytöstä ovat SO 2 (56,1 mg/mj pa ), NO 2 (57 mg/mj pa ) ja CO 2 (7,6 g/mj pa ) (mt 1996, 92). Kokonaispäästövähennykset ovat yllä olevia tuloksia vieläkin suuremmat, jos koko elinkaari otetaan huomioon. Suuremman kokoluokan laitoksissa on öljyn polton typenoksidin päästöt vaihdelleet välillä 100 150 mg/mj (Raiko ym. 1995; Lahtinen ja Komppula 1995). Pelleteille typenoksidipäästöt pienessä kokoluokassa (<20 kw) ovat tutkimuksen mukaan 49 65 mg/mj. (Småhusuppvärmning 1996; Pelleteldning 1996, 25). Ruotsalaisen tutkimuksen mukaan omakotitalon typpidioksidipäästöt olivat öljylämmityksessä 8 kg vuodessa ja pelletillä lämmitettäessä 6 kg vuodessa. (Pelleteldning i småhus 1995, 2) Tutkimusten tulokset vaihtelevat ja täysin vertailukelpoista tietoa ei ole, joten niihin suhtauduttava varauksella. Tutkimukset pellettipolton hiukkaspäästöistä sekä typenoksidipäästöistä ovat alkamassa työtehoseurassa. Hiukkaspäästöt muodostuvat kolmesta komponentista: epäorgaaninen tuhka, palamatta jäävät koksihiukkaset sekä pyrolyysikaasujen epätäydellisen palamisen tuloksena syntyvä hienorakeinen hiili eli noki.(tuhkanen ja Pipatti 1999). Päästöjen määrä riippuu käytetystä polttoaineesta, sen tuhkapitoisuudesta ja laadun vaihtelusta sekä polttoaineen 20
säännöllisyydestä. Lisäksi päästömääriin vaikuttavat polttotapa, kattilan rakenne sekä käytetyt puhdistusmenetelmät. (Lahtinen ja Komppola 1995, 30). Poltossa syntyvä puutuhka on koostumukseltaan hyvää terveyslannoitetta, jota voidaan käyttää maanparannusaineena sekä puutarhoissa että metsässä (Moilanen 2000, 24). Hiukkaspäästöjen arvioiden epävarmuuden ja laitteiden ominaisuuksien vaihtelun takia todelliset hiukkaspäästöt tulisi aina varmistaa mittauksin. Pellettien polton hiukkaspäästöille on olemassa tehokkaita puhdistusmenetelmiä suuremmille kokoluokille. Suurempien yksiköiden hiukkaspäästöt pellettipoltossa ovat erittäin pienet, esimerkiksi Ruotsissa 1/10 asetetuista päästörajoista 3. Hiukkaspäästöt ovat lähinnä pientaloihin liittyvä ongelma, ja niihin voidaan vaikuttaa erityisesti polttoaineen ja ilman syötön järjestelyillä. Pellettien hiukkaspäästöt ovat muihin kiinteisiin polttoaineisiin verrattuna pienet, koska pellettien kosteus on alhainen ja polttoaine puhdasta, tasalaatuista puuta. Varastointiriskit, maaperän saastumisongelmat ja kuljetuksessa aiheutuvat riskit ovat öljyn käytön ongelmia, joita voitaisiin pellettien käytön lisäämisellä vähentää ja poistaa. 5. Pellettien tuotannon ja käytön esteet ja mahdollisuudet Raaka-aineen saatavuus ja hinta Raaka-aineen saatavuuteen vaikuttavat monet eri tekijät. Erityisesti sivutuotteista saatava hinta vaikuttaa niiden materiaalivirtoihin. Hinta vaihtelee eri alueilla riippuen ostajasta, ostomääristä ja sopimuksista. Hinnanmuodostukseen vaikuttavat myös myytävien sivutuotteiden määrät, kuljetusetäisyydet ja muu sivutuotteiden kysyntä. Sivutuotteen kova kysyntä nostaa hintoja. Tällaisia tapauksia syntyy yleensä kohteissa, joissa halukkaita ostajia on paljon. Osa ostajista haluaa hankkia pienempiä määriä, mutta ovat valmiita maksamaan korkeampaa hintaa. Hinnan voi määrätä myös purun energiakäyttö. Raaka-aineen tarjoajan kannalta pienostajat voivat olla ongelmallisia ostojen epävarmuuden ja kausiluontoisuuden vuoksi. Tällaisia ryhmiä ovat mm. maanviljelijät. Pellettiraaka-aineen hinta muodostuu tapauskohtaisesti edellä mainittujen tekijöiden mukaisesti. Purun yksikköhinnat Suomen kuntaliiton (1998) mukaan pienille lämpölaitoksille vaihtelevat välillä 14-28 mk/i-m 3 keskiarvon ollessa 22 mk/i-m 3. Haastattelujen mukaan pellettituotantoon hankittavasta kutterinpurusta on maksettu 10-30 mk/i-m 3. Hintojen vaihtelut ovat olleet kausiluontoisia ja johtuneet erityisesti muusta kysynnästä. Myyjälle merkittäviä kriteereitä ovat kilpailukykyinen hinta, pitkäaikainen ostovarmuus ja luotettava yhteistyösuhde. Riittävä kilpailukyky voidaan saavuttaa suunnittelemalla raaka-aineen hankintaketjut tehokkaiksi ja raaka-ainetuottajien tuotantotoiminnan ominaispiirteiden mukaisiksi. Raaka-ainehinnoilla on suuri vaikutus erityisesti pellettituotannon kannattavuuteen. Yksi raaka-aineen saatavuuteen vaikuttava ongelma on myös teollisten toimijoiden 3 Suullinen tiedonanto, HT Engineering Oy. Valkonen Pertti. 9.8.2000. 21
sivutuotteet, joita ei eritellä. Tällöin hyvälaatuinen kuiva raaka-aine on muiden sivutuotteiden kanssa sekaisin ja sen erotteleminen vaikeaa. Sivutuotteiden markkinat Yleisesti mekaanisessa metsäteollisuudessa puujäte ei ole ongelma, vaan se käytetään hyödyksi. Puujätteen (sivutuotteen) hyödyntäminen ei ole aina tehokasta. Kosteaa purua kuljetaan nykyisin pitkiäkin matkoja energiantuotantoon. Suurten yritysten tehokas kuljetusjärjestelmä ja suuret määrät ovat johtaneet paikoittain tilanteisiin, joissa ne hallitsevat sivutuotteiden markkinoita. Raaka-ainemäärät seuraavat myös mekaanisen metsäteollisuuden markkinoita ja taloudellista kehitystä. Asiakkaiden muuttuneet asenteet ja vaatimukset, alihankinnan lisääntyminen ja tulevaisuuden taloudelliset näkymät, teknologian kehittyminen, jalostusasteen parantuminen ja tuoteinnovaatiot lisäävät mekaanisen puunjalostusteollisuuden tuotantomääriä. Tuotantomäärien kasvaessa myös puupellettien raaka-aineen määrä lisääntyy. Lisäksi pohjoisen Keski-Suomen ulkopuolella olevien mekaanisen metsäteollisuuden yritysten tuotantotoiminta lisää alueen raaka-ainemääriä merkittävästi. Kostean purun kuivaaminen pellettituotantoon lisäisi tuotantopotentiaali valtavasti erityisesti Viitasaarella, mutta nykytilanteessa kostean purun valjastamisella pellettituotantoon ei ole kannattavuutta. Yhteistyö Yhteistyö eri mekaanisen puunjalostusteollisuuden toimijoiden välillä on liian vähäistä. Pienillä yrityksillä puujätteiden hyödyntäminen voi olla satunnaista ja ajoittain tehotonta. Yhteistyötä pienten yritysten kesken ei ole riittävästi. Yhteistyön riittämättömyys johtaa sivutuotteiden hajaantuneeseen ja usein tehottomaan hyödyntämiseen. Kuntien ja yritysten välinen yhteistyö vaihtelee kunnittain ja usein se liittyy toimitilojen tai maaalueen vuokraamiseen. Yhteistyö laajentaminen yli alueen rajojen on myös suositeltavaa, koska näin on mahdollista lisätä merkittävästi erityisesti tuotantopotentiaalia. Epävarmuustekijät Jyväskylän teknologiakeskus Oy:n ja Keski-Suomen Energiatoimiston teettämän bioenergian käyttöpotentiaalin kvalitatiivisen tutkimuksen mukaan bioenergian käyttö ja valintapäätökset perustuvat mielikuviin eivätkä faktatietoon. Lämmitys- ja energiamuotojen valinnan tärkeimmät kriteerit ovat investointi- ja käyttökustannusten edullisuus, riittävä ja varma polttoaineen ja huollon saatavuus, toimintavarmuus ja järjestelmän käytön vaivattomuus. Kuntien ja teollisuuden näkökulmasta energiaratkaisut nähdään liiketoimintaa ja elämistä/asumista tukevina toimintoina, jotka eivät rasita päivittäistä työaikaa eli sitovat mahdollisimman vähän kunnan resursseja. (Bioenergian käyttöpotentiaali 2000, 47). Puupellettien käytön ongelmiksi ovat muodostuneet tiedon puute, asenteet, tuotannon ja tuotteiden saatavuuden alueellinen jakautuminen ja markkinoiden puute. Puupelletit ovat useille kuluttajille ja päätöksentekijöille uusi ja vieras puupolttoaine. Kuluttajat eivät tiedä riittävästi pellettien ominaisuuksista, hinnoista ja käyttömahdollisuuksista sekä tarjonnasta. Kuluttajien asenteiden ja mielikuvien muokkaaminen on vaikeaa ja asettaa suuria haasteita erityisesti markkinoinnille ja tiedon levittämiselle. Tiedon ollessa puutteellista tai pelkkiä uskomuksia on pellettien käytön edistäminen vaikeaa. Kuluttajat 22
haluavat lisää varmuutta ja kokemuksia pellettien käytöstä, jotta he voisivat olla täysin varmoja toimivuudesta ja taloudellisuudesta. Käyttökokemusten puute onkin merkittävä este pellettimarkkinoiden kehittymiselle. Markkinoinnissa on keskityttävä varsinkin perustietojen antamiseen ja vertailumahdollisuuksien esittämiseen eri lämmitysmuodoista, jolloin kuluttajat voivat tehdä omia päätöksiä arvostustensa mukaisesti. Kysynnän epävarmuus hidastaa uusien yrittäjien alalle tuloa. Toinen ongelma on toistaiseksi tuotannon alueellinen jakautuminen. Suomessa pellettien tuotanto oli aikaisemmin keskittynyt pääasiassa Etelä-Suomeen Turenkiin ja Etelä- Pohjanmaalle Vöyriin. Uuden tuotantotoiminnan syntyminen uusille alueilla lisää mahdollisuuksia pellettien markkinointiin ja tiedon lisäämiseen. Pienkuluttajien kannalta on myös tärkeää, että pellettien saatavuus on varmaa. Kuntien päätöksenteon ongelmana on liian lyhytnäköinen suunnittelu ja puutteelliset tiedot eri vaihtoehdoista. Tiedon puute ei ole yksistään päätöksentekijöiden ongelma, vaan tiedon puute aiheuttaa koko kulutusketjussa ongelmia. Jos suunnittelijoilla ja muilla eri vaihtoehtojen tarjoajilla ei ole riittävää tietoa eri lämmitysmuodoista on päätöksenteko vaikeaa. Kilpailevat polttoaineet ja tekniikka Pellettiteollisuuden tilannetta parantaa kilpailevien polttoaineiden hintakehitys. Erityisesti öljyn hintakehitys ja hintataso lisää pellettiteollisuuden toimintaedellytyksiä ja kuluttajien kiinnostusta vaihtoehtoisiin lämmitysmuotoihin. Pellettien tilannetta parantaa kilpaileviin polttoaineisiin kohdistuvat tulevaisuuden odotukset, joita ovat verotus, päästörajoitukset ja lainsäädäntö. Tiukentuvat päästörajoitukset, kuluttajien muuttuvat asenteet ja vastuu myös omasta ympäristöstään tulevat lisäämään pellettien käytön mahdollisuuksia tulevaisuudessa. Pellettipolton tekniikka on kehittynyt myös kilpailukyiseksi. Nykyään myös Suomesta ja Keski-Suomen alueelta löytyy alan yrityksiä ja kokemuksia pellettituotannosta. Tällä hetkellä pohjoisessa Keski-Suomessa käytetään kuivaa ja ominaisuuksiltaan hyvää pellettiraaka-ainetta kuntien lämpölaitoksissa. Kosteaa raaka-ainetta kuljetetaan alueen ulkopuolelle kun sen käyttö myös omalla alueella olisi teknisesti mahdollista. Ympäristöystävällisyys ja kotimaisuus Ympäristöasioiden ja asenteiden merkityksen kasvu edistää entisestään pellettien käytön mahdollisuuksia. Fossiilisten polttoaineiden käyttö ei voi olla kestävää kehitystä. Niistä aiheutuneet päästöt ovat merkittäviä, kuljetusetäisyydet ovat pitkät, ympäristöriskit suuret ja tapahtuvat onnettomuudet vakavia. Pellettien parhaita ominaisuuksia ovat juuri puun uusiutuvuus, kestävään metsätalouteen perustuva käyttö, lyhyet kuljetusetäisyydet, riskittömyys, puhtaus ja kotimaisuus. Kotimaisuutta tuetaan myös investointituella, jota voidaan antaa erilaisille kunnostus- ja uudistamishankkeille, jotka edistävät uusiutuvien energialähteiden käyttöä. Pohjoisen Keski-Suomen alueella pelletit eivät olisi pelkästään kotimainen, vaan myös alueellinen energianlähde. Koko pellettituotannon elinkaari sekä lämmityslaitteiden valmistus ja myynti sekä tietämys ovat saatavilla Keski-Suomen alueelta. 23
6. Johtopäätökset ja ehdotukset Selvitetyllä puupellettien tuotantopotentiaalilla olisi mahdollista korvata merkittävä määrä kevyttä polttoöljyä pohjoisessa Keski-Suomessa. Tulosten perusteella voidaan arvioida puupellettien tuotantomäärät ja raaka-aineen maantieteellinen jakauma. Tulokset antavat lähtökohdat pellettien tuotannon ja käytön edistämiselle. Kuntien näkökulmasta öljyn korvaaminen pelleteillä antaa mahdollisuuden todellisiin kustannussäästöihin. Lisäksi kuntien energiarahat suuntautuvat omalle alueelle, jossa ne parantavat alueen työllisyystilannetta ja taloutta. Pellettien käyttö tekee mahdolliseksi parantaa ympäristön tilaa ja hankkia myönteistä mainetta alueena, kuntana tai yksittäisenä kuluttajana. Markkinointi ja lisätutkimukset Menestyksellinen tuotekehitysprosessi voi johtaa tuotteen onnistuneeseen kaupallistamiseen vain, jos sen markkinointi on tehokasta. Yhteistoiminta markkinainformaation välittämisessä, kuten markkinointi- ja mainoskampanjat, menekinedistämisorganisaatiot, messut ja demonstraatiokohteet lisäävät pellettien tunnettavuutta. Käyttöpotentiaalin muuttaminen todelliseksi käytöksi ja puupellettien kulutukseksi vaatii tiedon lisäämistä puupellettien ominaisuuksista, niiden käytöstä ja eduista sekä haitoista. Pellettien markkinoiden kannalta olennaista on suurempien käyttäjien löytäminen puupellettituotannon perustaksi. Käyttöpotentiaalin selvittäminen vaatii vielä lisätutkimusta. Markkinoinnin alkuvaiheessa olisi tarpeen saada käyttökokemuksia eri kokoluokista. Erityisesti suurkiinteistöjen käyttökokemusten hankkiminen olisi tärkeää markkinoiden syntymisen kannalta. Käyttökokemusten selvittämiseksi on tarpeellista kehittää seurantatutkimus yhteistoiminnassa nykyisten ja tulevien pellettikäyttäjien kanssa, jotta voidaan riittävän laajan aineiston perusteella sanoa mitkä ovat pellettilämmittäjän todelliset huolto- ja käyttökustannukset. Käyttökokemustiedon on oltava oikeudenmukaista, puolueetonta, luotettavaa sekä ymmärrettävää. Myös pienempien kuluttajien tarpeet on selvitettävä ja suunnattava markkinointia ja neuvontaa erilaisille kohderyhmille, kuten uudisrakentajille ja saneeraajille. Informaation saaminen pitää tehdä riittävän helpoksi kaikille sitä haluaville. Informaation merkitys erityisesti uuden tuotteen markkinoille saamiseksi on elintärkeä. Tarvitaan voimakasta markkinointia ja tiedotustoimintaa. Tiedonpuute ei ole ainoastaan kuluttajien ongelma vaan sen puutteesta kärsivät myös lämmitysratkaisuja valitsevat suunnittelijat, rakentajat ja yritykset. Yleisesti kuluttajille tarjotaan ainoastaan yleisimpiä lämmitysmuotoja, koska tietoa ei ole riittävästi ja helposti saatavilla suunnittelun tueksi. Niinpä koulutuksen ja tiedon lisäämiseen ruohonjuuritasolla on kiinnitettävä huomiota. RT-kortin laatiminen on yksi keino lisätä suunnittelijoiden, rakennuttajien ja hankintamiehien tietoa pellettilämmitykseen liittyvistä asioista. RT-kortin avulla voidaan lisätä teknistä tietoa, tietoa ominaisuuksista, käytöstä ja ylläpidosta sekä järjestelmän asentamisesta. Lisäksi on 24