Parikkalan kunta Biojalostusterminaalin mahdollisuudet Parikkalassa Biotalous hankkeen päätösseminaari 27.1.2015 NOVOX X
Biojalostusterminaali Kasvavat metsähakkeen markkinat edellyttävät tehokasta ja kannattavaa toimitusketjun luomista Biojalostusterminaalit ovat ja tulevat olemaan merkittävä osa metsäenergian toimitusketjua Metsäenergian käytön lisääntyessä ja kuljetusmatkojen kasvaessa biopolttoaineiden laadunhallinnan tärkeys korostuu myös terminaaleilla Terminaalien tavoitteena on toimittaa riittävän laadukkaita polttoaineita ottamalla huomioon sekä kuljetusten että kattilalaitosten asettamat laatuvaatimukset Polttoaineiden laadunhallinta edellyttää mm. kosteuden alentamista, energiatiheyden lisäämistä, partikkelikoon pienentämistä sekä epäpuhtauksien poistamista Jalostamattomien biopolttoaineiden energiasisältö on niiden massaan tai tilavuuteen perustuvaan kuljetusmäärään nähden alhainen Energiasisällön ja kuljetusmäärän suhde paranee biopolttoaineita jalostettaessa, mutta silti kuljetus- ja käsittelykustannusten osuus biopolttoaineiden kustannuksesta käyttöpaikalla on varsin korkea Terminaalitoiminta vaatii yhden ylimääräisen purku- ja lastaustoiminnan, joka lisää entisestään kustannuksia Laadukkaammasta polttoaineesta saatavan hinnan tulee kompensoida jalostuksesta ja ylimääräisestä purku ja lastauskerrasta aiheutuvat kustannukset, jotta terminaali osana toimitusketjua on kannattava
Biojalostusterminaali Biojalostusterminaalin toimintamalliin vaikuttavia asioita Raaka-aineen saatavuus alueella sekä sen hinta Hyödynnettävissä oleva metsäenergiapotentiaali on Parikkalan alueella suuri, 1,3 milj. m3 Tämän hetkinen metsähakkeen hinta voimalaitoksen portille toimitettuna on n. 20 /MWh Yleinen taloudellinen kehitys ja muutokset energiapoliittisissa ohjauskeinoissa vaikuttavat polttoaineiden kysyntään ja hintaan Metsävarojen lisääntyvä kulutus energiateollisuudessa voi aiheuttaa korotuspotentiaalia energiapuun hinnalle Voimalaitosten raaka-ainetarve ja niiden sijainti suhteessa terminaaliin Mahdolliset käyttäjät ja tuotettavien polttoaineiden markkinapotentiaali tulee selvittää osana terminaalitoiminnan jatkosuunnittelua
Työn tavoite ja tausta Tämä selvitys on Biotalous -kehityshankkeen viimeinen vaihe, jossa on tarkasteltu biojalostusterminaalin toteuttamista Parikkalaan. Selvityksen lähtökohtana olivat elinkeinomahdollisuuksien kasvattaminen sekä alueen luontaisten vahvuuksien hyödyntäminen Parikkalan alueen merkittävät puubiomassavarat tukevat biojalostusterminaali-ideaa Selvitystyön 1. vaiheessa selvitettiin karkeasti eri vaihtoehtoja metsäbiomassojen jalostamiseksi 1. vaiheessa käytiin metsäbiomassan käsittelyn, varastoinnin ja jalostamisen vaihtoehdot laajasti läpi ja pyrittiin tunnistamaan mahdollisimman monia toimintomahdollisuuksia Valittiin jatkotarkasteluun eri toiminto- ja jalostusvaihtoehtoja Selvitystyön 2. vaiheessa määritettiin valittujen vaihtoehtojen tuotannossa ja toiminnassa tarvittavat laitteistot ja niiden päämitoitukset Lisäksi laskettiin toimintojen, järjestelmien, rakennusten ja maanrakennuksen kustannusarviot Tarkasteltiin kaavoitusta ja kuntarakennetta, terminaalin rahoitusvaihtoehtoja ja tukimahdollisuuksia sekä lupa-asioita
Sijoituspaikka Parikkalan kunta on hankkinut biojalostusterminaalin sijoituspaikaksi 20 hehtaarin alueen Kirjolan teollisuusalueen pohjoispuolelta Kuljetusyhteyksien kannalta alue on erinomaisella paikalla Sijoitusalue sijoittuu valtatie 6:n ja Hki - Joensuu radan itäpuolelle rajoittuen rataan Teitse noin 500 m etäisyydellä valtatien nykyisestä liittymästä Raideyhteyden läheisyys luo lisäksi hyvät mahdollisuudet kuljettaa polttoaineita pidemmällekin Suunnittelualue on itsessään rakentamaton ja sen ympäristö etelä- ja länsipuolelta on rakennettua teollisuusaluetta
Valitut toiminto- ja jalostusvaihtoehdot Toteutustavan suunnitelmat laadittiin viidelle eri vaihtoehdolle, toteuttamisen lähtökohtana oli valittujen vaihtoehtojen vaiheittainen toteutus niin, että edeltävä vaihe tukee ja mahdollistaa seuraavan vaiheen toteuttamisen: 1A Pieni varastoterminaali (mobiilimurska) 1B Hieman suurempi varastoterminaali (mobiilimurska, autovaaka) 2 Käsittelyterminaali (kiinteä murska, seulomo) 3&4 Koneellinen kuivaus ja kuivauslämmön tuotanto (kuivaamo,14 MWth kattila) 5A Biohiilen tuotantolaitos (80 000 t/a) 5B Biohiilen tuotantolaitos (160 000 t/a) Toimintojen laajuus on suunniteltu olevan aluksi mahdollisimman pientä alkuinvestointia ajatellen Tämän avulla saadaan alueelle biojalostustoimintaa mahdollisimman kevyellä panoksella sekä pienellä riskillä Mahdollistaa toiminnan sujuvaa laajentamista esim. lopputuotteen kysynnän kasvaessa
Polttoaineen varasto- ja tuotantoterminaali Murskaus ja varastointi Vaihe 1A Metsäpolttoaine terminaaliin Kosteus 50 % 52 000 m 3 -i/a 15 700 t/a 36,5 GWh/a Kuivatuskasat Viipymäaika 1 vuosi Käytettävissä oleva kasojen pohja-alue 11 600 m 2 Käyttöaste 75 % Kasakorkeus 6 m Mobiilimurskain /hakkuri (diesel-käyttöinen) Tuotanto: murskattu/haketettu kuivunut puupolttoaine Kosteus 35 % 12 000 t/a 39,2 GWh/a
NOVOX X
Polttoaineen varasto- ja tuotantoterminaali Murskaus ja varastointi Vaihe 1B Metsäpolttoaine terminaaliin Kosteus 50 % 137 000 m 3 -i/a 41 000 t/a 95,8 GWh/a Kuivatuskasat Viipymäaika 1 vuosi Käytettävissä oleva kasojen pohja-alue 30 400 m 2 Käyttöaste 75 % Kasakorkeus 6 m Mobiilimurskain /hakkuri (diesel-käyttöinen) Tuotanto: murskattu/haketettu kuivunut puupolttoaine Kosteus 35 % 31 600 t/a 102,6 GWh/a Vaaka
Polttoaineen varasto- ja tuotantoterminaali Murskaus ja varastointi Vaihe 2 Metsäpolttoaine terminaaliin Kosteus 50 % 184 000 m 3 -i/a 55 000 t/a 129 GWh/a Kuivatuskasat Viipymäaika 1 vuosi Käytettävissä oleva kasojen pohja-alue 40 000 m 2 Käyttöaste 75 % Kasakorkeus 6 m Sähkökäyttöinen murska/hakkuri + magneettierotin P16/P45/P63 Seulomo Maa-aines poistoon Tuotanto: murskattu/haketettu kuivunut puupolttoaine Palakoot P16, P45 ja P63 Kosteus 35 % 42 000 t/a 138 GWh/a Vaaka
Metsäpolttoaine terminaaliin Kosteus 50 % 1 000 000 m 3 -i/a 300 000 t/a 700 GWh/a Kostea polttoaine 260 000 t/a 865 000 m3-i/a Sähkökäyttöinen murska/hakkuri + magneettierotin P16/P45/P63 Polttoaineen varasto- ja tuotantoterminaali Murskaus/haketus + koneellinen kuivaus Käyttötilanne: Säädetty hakkeen loppukosteus 22 % 400 m 3 -i/h Kasakuivattu polttoaine 31 000 t/a 135 000 m3-i/a Kuivatuskasat Viipymäaika 1 vuosi Käytettävissä oleva kasojen pohja-alue noin 30 000 m 2 Käyttöaste 75 % Kasakorkeus 6 m Seulomo ja tasausvarasto Hienojae 16 MW Hakekattila (varauduttu paahtokaasun polttoon) 15 MWth Vaihe 4, kaukolämmön tuotanto Vaihe 3 ja 4 Voidaan mitoittaa tuottamaan myös kaukolämpöä Kasakuivatun polttoaineen murskeet Kosteus 35 % 31 000 t/a 103 GWh/a 27,6 t/h Kuivaamo Hakekapasiteeti 100 i-m 3 /h Haihdutus 10 t/h 14 MW Tasausvarasto 18 t/h Kuivattu hake kosteus 22 % 133 000 t/a 535 GWh/a Vaaka
Polttoaineen varasto- ja tuotantoterminaali Murskaus, kuivaus ja biohiililaitos 80 000 t/a Vaihe 5A Metsäpolttoaine terminaaliin Kosteus 50 % 925 000 m 3 -i/a 277 000 t/a 650 GWh/a Kuivatuskasat Viipymäaika 1 vuosi Käytettävissä oleva kasojen pohja-alue noin 30 000 m 2 Käyttöaste 75 % Kasakorkeus 6 m Kostea polttoaine 237 000 t/a 790 000 m3-i/a Sähkökäyttöinen murska/hakkuri + magneettierotin P16/P45/P63 400 m 3 -i/h Kasakuivattu polttoaine 31 000 t/a 135 000 m3-i/a Seulomo ja tasausvarasto Seulomo Kasakuivatun polttoaineen murskeet Kosteus 35 % 31 000 t/a 103 GWh/a Biohiiliprosessin seulontapölyt 1,5 MW 7,7 MW Hienojae 27,6 t/h Kuivaamo hakekapasiteeti 100 i-m 3 /h haihdutus 10 t/h Hake-/biokaasukattila 14 MWth 14 MW 6,5 MW Tasausvarasto 18 t/h Voidaan mitoittaa tuottamaan myös kaukolämpöä Biohiiliprosessin paahtokaasu Kuivattu hake kosteus 22 % boihiililaitoksen paahtoprosessiin Vaaka
Biohiililaitos 80 000 t/a Hakkeen paahtaminen ja pelletöinti Vaihe 5A Pöly kattilalle polttoon Kuivattu hake kosteus 22 % Paahtokaasu kattilalle 6,5 MW 4,4 MW Kuivauskaasu Tuotanto vaiheessa 5A 80 000 t/a 11 t/h 490 GWh/a Lämmityspoltin Hakkeen lisäkuivaus ja paahto biohiileksi Pelletöinti Tuotesiilo (tai varastohalli) Biohiilen jäähdytin Lastaus junaan/autoihin
Polttoaineen varasto- ja tuotantoterminaali Murskaus, kuivaus ja biohiililaitos 160 000 t/a Vaihe 5B Metsäpolttoaine terminaaliin Kosteus 50 % 1 720 000 m 3 -i/a 516 000 t/a 1 200 GWh/a Kostea polttoaine 475 000 t/a 1 580 000 m3-i/a Sähkökäyttöinen murska/hakkuri + magneettierotin P16/P45/P63 400 m 3 -i/h Kasakuivattu polttoaine 31 000 t/a 135 000 m3-i/a Seulomo ja tasausvarasto Seulomo Kasakuivatun polttoaineen murskeet Kosteus 35 % 31 000 t/a 103 GWh/a Kuivatuskasat Viipymäaika 1 vuosi Käytettävissä oleva kasojen pohja-alue noin 30 000 m 2 Käyttöaste 75 % Kasakorkeus 6 m 16 MW Hienojae Biohiiliprosessin seulontapölyt 3 MW 55 t/h Kuivaamo (2 linjaa) hakekapasiteeti 200 i-m 3 /h haihdutus 20 t/h Hake- /biokaasukattilat 14 MWth 14 MWth 28 MW 6,5 MW 6,5 MW Tasausvarasto 35 t/h Voidaan mitoittaa tuottamaan myös kaukolämpöä Biohiiliprosessin paahtokaasu Kuivattu hake kosteus 22 % biohiililaitoksen paahtoprosessiin Vaaka
Biohiililaitos 160 000 t/a Hakkeen paahtaminen ja pelletöinti Vaihe 5B Pöly kattilalle polttoon Kuivattu hake kosteus 22 % Paahtokaasu kattilalle 13 MW 9 MW Kuivauskaasu Tuotanto vaiheessa 5B 160 000 t/a 21 t/h 980 GWh/a Lämmityspoltin 2 kpl Hakkeen lisäkuivaus ja paahto biohiileksi 2 linjaa Pelletöinti Tuotesiilo (tai varastohalli) Biohiilen jäähdytin Lastaus junaan/autoihin
NOVOX X
Kustannusarviot Investointikustannukset vaihtelevat vaiheittain 1-60 miljoonan välillä Investointikustannukset 1A 1B 2 3 4 5A 5B Kirjolan alue Sekä hakkeen että biohiilen tuotantokustannukset ovat kilpailevan tuotteen markkinahintaa korkeampia Tuotantokustannuksiin tulee vielä lisätä kuljetuskustannukset loppukäyttökohteeseen Investointiin vaikuttavat merkittävästi alueen maanrakennuskustannukset Kirjolan alueen maaperä rakennettavuudeltaan vaikeaa Kantavalle maaperälle rakennettu vastaava terminaalialue vähentää maanrakennuskustannuksia 40 % vaiheissa 1-2, vaiheissa 3-5 kustannussäästö on n. 10-15 %:n luokkaa Maanrakennuskustannusarviot on laskettu perustuen korkeisiin kantavuuskriteereihin, jossa koko alue rakennetaan kantavaksi ja kestäväksi raskaalle liikenteelle Alueen kantavuuskriteerien alentamisen tekniset valmiudet tulisi tutkia sekä laskea näiden kustannussäästöt Kantava maapohja Yhteensä 1,8 3,2 4,1 11,3 0,4 17,9 25,3 Kustannuskertymä 1,8 5,0 9,1 20,4 20,8 38,7 64,0 Yhteensä 1,0 1,8 3,2 11,1 0,4 17,3 24,4 Kustannuskertymä 1,0 2,8 6,0 17,1 17,5 34,8 59,2
Loppupäätelmät Yleisesti molempien tuotettavien polttoainetuotteiden kysyntä kehittynee entisestään lähitulevaisuudessa Biojalostusterminaalitoiminta on tärkeä osa kasvavia metsähakkeen ja biopolttoaineiden markkinoita, joissa edellytetään tehokasta ja kannattavaa toimitusketjun luomista Biohiilen markkinapotentiaali on merkittävä ja sen kysyntä tuleekin olemaan suurta tekniikan kehityttyä ja tuotteen kaupallistuttua Vaikka tuotantokustannukset ovat sekä hakkeella että biohiilellä kilpailevia tuotteita korkeammat on biojalostusterminaalin toteutettavuus todettu esiselvitystarkkuudella toteutuskelpoiseksi Tarkemman kannattavuuslaskelman aikaansaamiseksi tulisi lopputuotteiden markkinapotentiaalia ja lopputuotteen markkinoita kartoittaa Tuotteiden jatkokäytön varmistuttua voidaan hankkeen suunnittelua viedä seuraavalle vaiheelle, jossa hankkeen detaljisuunnittelu laaditaan toteutusta varten