Biokaasun hyödyntämisen käsikirja Miten biomassasta tulee biokaasua: tuotantoprosessi ja kaasun kuljetus. Jätteestä energiaksi ja polttoaineeksi: biokaasun hyödyntäminen liikennepolttoaineena, sähkönä ja lämpönä. Yritysten välinen työnjako kun biokaasusta tehdään liiketoimintaa. Yhteistyökumppanit biokaasun tuotannossa ja hyödyntämisessä.
Biokaasun hyödyntämisen käsikirja III Sisältö Johdanto: Jätteestä energiaksi ja polttoaineeksi............. 3 Biokaasun hyödyntämisen käsikirja jätteestä energiaksi ja polttoaineeksi 2008, PBI Research Institute for Project Based Industry, Turku, Finland PBI Research Institute for Project Based Industry, Linnankatu 10, 20100 Turku, Finland Åbo Akademin Teollisuustalouden Laboratorio, Turku, Finland Haluamme kiittää Jukka Perttua ja Arno Seiroa luvasta käyttää heidän kirjoittamiansa artikkeleita kaasun liikennekäytöstä; Jussi Vainikkaa Gasumista ja professori Harri Kallbergia Tieliikenteen Tietokeskuksesta asiantuntevasta tuesta; FT Emma Vironmäkeä käsikirjoituksen editoinnista ja kieliasun työstämisestä sekä TkT Magnus Hellströmiä ja DI Tommy Rantaa biokaasuprojektissa tekemästään työstä. Lopuksi haluamme kiittää TEKESiä projektin rahoittamisesta ja tukemisesta. Kaikki julkaisussa mainitut hyperlinkit löytyvät osoitteesta www.pbi institute.com/biokaasu Ulkoasu: Michael Diedrichs Paino: Newprint, Raisio Huhtikuu 2008; toinen painos, toukokuu 2008 ISBN 978 952 99076 5 6 I Biokaasun tuotanto 5 Biomassat.............................. 5 Biokaasulaitos............................ 7 Biokaasun kuljetus.......................... 9 II Biokaasun hyödyntäminen 11 Kaasu liikennepolttoaineena..................... 11 Kaasukäyttöiset ajoneuvot...................... 14 Biokaasun ympäristöedut liikennekäytössä............... 17 Kaasun tankkausasemat....................... 18 Biokaasu lämmön ja sähköntuotannossa............... 22 III Biokaasu liiketoimintana 25 Yritysten välinen työnjako eli arvoketju................. 25 Liiketoimintamalli: Biometaani liikennekäytössä............ 28 Liiketoimintamalli: Yhdistetty lämmön ja sähköntuotanto....... 32 IV Yhteistyökumppanit biokaasun tuotannossa ja hyödyntämisessä 37 Biovakka, Watrec, Gaia Power, St1, Autotuojat ry, Åbo Akademin Teollisuustalouden Laboratorio, PBI Research Institute of Project Based Industry........... 38
IV Kuvat, kaaviot ja taulukot Eri biomassojen metaanintuottokyky (taulukko)............. 5 Joidenkin vihreiden biomassojen metaanintuottokyky (taulukko)..... 5 Ravinnekuormituksen vähentäminen kaasuntuotannossa käytettävällä biomassalla (kuva)........................... 6 Biokaasun tuotanto ja hyödyntäminen (kaavio)............. 7 Kaasuautojen polttoainekulutus (taulukko)............... 12 Eri biomassojen jalostus biometaaniksi ja kuinka monen henkilöauton, taksin tai bussin vuosikulutukseen se riittää (taulukko)......... 17 Kaasun tankkausverkosto Suomessa (kartta)............... 18 Kaasun tankkausasema Helsingissä Malmilla (kuva)........... 20 Kaasun tankkauksen vaiheet (kuva)................... 20 Yhdistetty lämmön ja sähköntuotanto biokaasusta 200 kw Jenbacher moottorilla (taulukko)................ 23 Biokaasun hyödyntämisen arvoketju (kaavio).............. 24 Biometaanin käyttöönoton ja hyödyntämisen liiketoimintamalli (kaavio)....................... 28 Biokaasun yhdistetyn lämmön ja sähköntuotannon käytön käynnistäminen (kaavio).................... 32 Biokaasun hyödyntämisen käsikirja jätteestä energiaksi ja polttoaineeksi Dosentti Magnus Gustafsson DI Robert Stoor PBI Research Institute for Project Based Industry Åbo Akademin Teollisuustalouden Laboratorio
2 Johdanto Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 3. Biokaasu: Jätteestä energiaksi ja polttoaineeksi Biokaasun kaupallinen hyödyntäminen on Suomessa vielä toistaiseksi hyvin vähäistä. Niinpä tämän käsikirjan tavoitteena on kertoa, mitä mahdollisuuksia ala tarjoaa sekä miten kokonaan uusi toimiala rakentuu. Kirjassa kuvataan biokaasun hyödyntämiseen osallistuvien yritysten toimintamallit sekä niiden välinen roolijako. Biokaasu tarjoaa mahdollisuuksia kaupalliseen toimintaan sekä liikennepolttoaineena että lämmön ja sähköntuotannossa. Biokaasun tuotanto edistää ja hyödyttää nimenomaan paikallista liiketoimintaa. Paitsi että biokaasun hyödyntäminen lisää liiketoimintaa, se myös keventää jätehuoltokustannuksia ja vähentää fossiilisten polttoaineiden tuontia. Biokaasu on korkealaatuinen polttoaine, jota tuotetaan pääosin eloperäisistä jätteistä. Sen tuotannossa voidaan hyödyntää myös vesistöjen ravinnekuormitusta vähentäviä kasveja. Biokaasua tuotetaan hapettomassa mädätysprosessissa joko biokaasureaktoreissa tai keräämällä kaatopaikoilta. Tuotannossa voidaan hyödyntää myös pieniä raaka ainevarantoja. Biokaasua voidaan jalostaa biometaaniksi, jolloin se on ensiluokkainen liikennepolttoaine. Kaasukäyttöisiä autoja on runsas valikoima kaikissa kokoluokissa, ja kaasun tankkauspisteitä on jo kattavasti Etelä Suomessa. Kaasuautot voivat käyttää polttoaineenaan sekä biometaania että maakaasua. Biokaasu on siis jalostettuna verrattavissa maakaasuun sillä erolla että biokaasu on uusiutuva energianlähde. Kaasu on edullinen polttoaine: kirjan kirjoitushetkellä vastaava määrä bensiiniä maksaisi 66 senttiä litralta. Yhdistetyssä lämmön ja sähköntuotannossa biokaasu tarjoaa mahdollisuuksia erityisesti pienessä kokoluokassa, jossa tänä päivänä käytetään pääosin öljyä. Biokaasun hyödyntämisen arvoketju alkaa biomassasta ja päätyy kaasun hyödyntämiseen joko liikenteessä tai lämmön ja sähköntuotannossa. Käsikirjassa käsitellään jokaisen osapuolen tehtävät biokaasuprojektin eri vaiheissa, sillä sen tavoitteena on edesauttaa yritysten yhteistoimintaa biokaasun hyödyntämisessä, ja madaltaa alalle tulemisen kynnystä. Käsikirjan on valmistellut Åbo Akademin teollisuustalouden laboratorio ja PBI Research Institute yhteistyössä Biovakan, Watrecin, St1:n, Gaia Powerin ja Autotuojat ry:n kanssa. Yritykset edustavat biokaasun hyödyntämisen arvoketjun kaikkia eri vaiheita.
4 Biokaasun tuotanto Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 5 I Biokaasun tuotanto Biomassat Biomassoja on monenlaisia. Kaupallisessa mielessä merkittävin ero niiden välillä on siinä, että mikäli kyseessä on jäte, lanta tai liete, toimii biokaasulaitos jätteenkäsittelylaitoksena ja biomassan toimittaja maksaa porttimaksun sen ottamiseksi käsittelyyn. Sen sijaan kasviperäinen vihreä massa on itsessään raaka aine, josta biomassan toimittajalle maksetaan. Toinen huomattava ero biomassojen välillä piilee niiden kyvyssä tuottaa metaania. Kuten taulukosta 1 käy ilmi, paras metaanintuottokyky on teollisuuden biojätteillä kuten teurastamojätteellä. Myös yhdyskuntalietteen metaanintuottokyky on suhteellisen hyvä, kun se taas lannalla on alhaisempi. Lähde Metaani, Nm 3 / 1 000 kg Laatu Jätevesiliete, esikuivattu 33 Nm 3 Jäte Biojäte 123 Nm 3 Jäte Teurastamojätteet 150 Nm 3 Jäte Sian lietelanta 16 Nm 3 Jäte Vihreä biomassa 52 Nm 3 Raaka aine Vihreällä biomassalla pystytään nostamaan ja säätelemään metaanin tuotantoa. Kuten taulukosta 2 käy ilmi, vihreiden biomassojen metaanintuottokyky vaihtelee jonkin verran. Biomassa Metaani, Nm 3 / 1 000 kg Taulukko 2: Joidenkin vihreiden biomassojen metaanintuottokyky. Lähde: Lehtomäki 2006. Metaani, Nm 3 / 1 000 kg kuiva ainetta Ruokohelpi 68 Nm 3 420 Nm 3 Timotei apilanurmi 60 Nm 3 370 Nm 3 Järviruoko 55 Nm 3 340 Nm 3 Kauran olki 52 Nm 3 320 Nm 3 Puna apila 48 Nm 3 300 Nm 3 Rapsin olki 39 Nm 3 240 Nm 3 Rypsin olki 35 Nm 3 220 Nm 3 Yksi kuutio metaania vastaa energiamäärässä noin litraa öljyä tai kymmentä kilowattituntia. Esimerkiksi ruokohelpeä saadaan viljeltäessä runsaat 60 tonnia per hehtaari, jolloin yhdeltä hehtaarilta saadaan noin 420 kuutiometriä metaania. Tämä vastaa 420 litraa öljyä tai 4,2 megawattituntia. Keskikokoinen omakotitalo kuluttaa lämmitykseen noin 20 megawattituntia vuodessa. Taulukko 1: Eri biomassojen metaanintuottokyky, Nm 3 /1 000 kg biomassaa. Lähteet: Annimari Lehtomäki, Biogas production from energy crops and crop residues, Jyväskylän Yliopisto 2006; www.wabio.com. Nm 3 = Normaalikuutiometri.
6 Biokaasun tuotanto On hyvä huomata, että biokaasun tuotannossa voi hyödyntää monia sellaisia kasveja, joita ei perinteisesti ole pidetty viljelykasveina tai edes korjattu, kuten ruokohelpeä tai järviruokoa. Näin ollen tuottamattomanakin pidettyä raaka ainetta voidaan hyödyntää energiantuotannossa. Lisäksi biokaasun tuotannossa voidaan hyödyntää myös vesistöjen ravinnekuormitusta vähentäviä kasveja. Korjaamalla esimerkiksi ruokoa valuma altaista tai kosteikoista tai heinää jokiin viettäviltä pelloilta otetaan talteen ravinteita jotka muuten rehevöittäisivät vesistöjä. Pitää kuitenkin varmistaa etteivät korjuutoimenpiteet aiheuta ravinnepäästöjä. Kuva: Ravinnekuormituksen vähentäminen kaasuntuotannossa käytettävällä biomassalla. Biokaasulaitos Biokaasulaitoksen suunnittelu alkaa kartoittamalla paikallisesti saatavilla olevat biomassat. Eri biomassoja voidaan myös yhdistellä. Näin ollen yksittäinen biokaasulaitos voi esimerkiksi olla kokonaisratkaisu, jossa käsitellään paikalliset biohajoavat jätteet, nostetaan kaasuntuotantoa pienemmällä määrällä vihreää massaa ja samalla parannetaan vesistöjä estämällä ravinteiden valumista. Saatavilla olevia biomassoja kartoitettaessa kannattaa myös huomioida niiden oheisvaikutukset biokaasulaitos tuottaa nimittäin biokaasun ohella myös korkealaatuista kompostia. Tämän kompostin käyttömahdollisuudet vaihtelevat kuitenkin jonkin verran riippuen siitä, mitä sen tuotannossa on käytetty. Biokaasulaitos on tyypillinen prosessilaitos joka koostuu seuraavista järjestelmistä (kaavio): 1. Vastaanotto ja esikäsittely, jossa biomassat otetaan vastaan ja esikäsitellään mädätystä varten. 2. Hygienisointi, jossa biomassa kuumennetaan mahdollisten haitallisten elementtien poistamiseksi. Tämä vaihe tasaa biomassan laatua ja parantaa mädätystä. 3. Mädätys jossa kaasu tuotetaan. 4. Lietteenkäsittely. Biokaasutuotannon sivutuotteena syntyy lietettä jota voidaan käyttää kompostina. 5. Rikinpoisto. Biokaasussa on jonkin verran rikkiyhdisteitä, jotka poistetaan ennen biokaasun syöttämistä lämmön ja sähköntuotantoon. 6. Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 7 Kaasuvarasto, joka mahdollistaa kaasun kulutuksen säätelyn vuorokausitasolla. 7. Kaasun jalostus ja paineistus. Mikäli kaasua tuotetaan maakaasuverkkoon tai liikennekäyttöön, biokaasusta poistetaan hiilidioksidi ja muita mahdollisia yhdisteitä. Tällöin saadaan biometaania, joka on verrattavissa maakaasuun. Jalostuksen jälkeen biometaani paineistetaan ja syötetään kuljetusta varten joko maakaasuverkkoon tai pullopatteriin. Kaavio: Biokaasun tuotanto ja hyödyntäminen.
8 Biokaasun tuotanto Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 9 Koska biokaasulaitos on prosessilaitos, se ei rakennu minkään erityisen teknologian ympärille. Biokaasulaitoksen haastavuus on prosessin hallinnassa. Biokaasun tuotanto on biologinen prosessi, joka edellyttää asiantuntemusta sekä laitosta suunniteltaessa että sen käyttövaiheessa. Prosessissa on ylläpidettävä suotuisat olosuhteet mädätysbakteereille, muuten tuotantoprosessi pysähtyy. Prosessi on myös pidettävä tasapainossa, jotta tuotannosta ei synny hajuhaittoja. Tämän takia on suositeltavaa hankkia laitos kokeneelta toimittajalta, joka pystyy toimittamaan vakioratkaisuihin perustuvan laitoksen. Vakioratkaisu merkitsee testattua ratkaisua. Tällöin yksittäisen osaprosessin toimintatapa osana kokonaisuutta ja muuta laitosta on tunnettu. Biokaasulaitoksessa tämä on erityisen tärkeää, sillä prosessissa useimmiten sekoittuvat erilaiset biomassat. Laitoksen toimittajan kokemus sekä vakioratkaisujen hyödyntäminen on erityisen tärkeää, mikäli tarkoituksena on prosessoida biokaasua tai biometaania energiantuotantoon tai liikennekäyttöön. Koska eri biomassat eroavat toisistaan huomattavasti, kannattaa laitosta suunnitellessa olla aikaisessa vaiheessa yhteydessä joko laitostoimittajaan tai muuhun asiantuntijaan, joka pystyy antamaan selkeän arvion kaasuntuottomahdollisuuksista. Erityisesti Jyväskylän yliopiston biologian laitos on perehtynyt biokaasun tuotantoon. Biokaasun kuljetus Kaasu voidaan kuljettaa putkessa tai paineistetussa, vaihtolavan tavoin toimivassa pullopatterissa. Molemmilla vaihtoehdoilla on vahvuutensa ja heikkoutensa. Kaasuputki on investointina suuri mutta käyttövaiheessa edullinen. Se edellyttää vakaan ja tarpeeksi suuren kulutuskohteen, jotta investointi kannattaisi. Kaasuputkena voidaan käyttää muoviputkea, jossa kaasu siirretään neljän tai kahdeksan baarin paineessa. Kaasuputki kestää pakkasta, joten sitä ei tarvitse kaivaa yhtä syvälle kuin vesiputkea. Tarkemmat tiedot kaasuputken asennuksesta löytyvät Maakaasuyhdistyksen kotisivuilta. Pullopatteri antaa suuremman vapauden toimittaa kaasua eri kohteisiin. Niitä on myös saatavissa eri kokoluokissa. Pullopatterissa kaasu paineistetaan 200 300 baariin, minkä takia biokaasulaitoksella on oltava paineistusjärjestelmä.
10 Biokaasun hyödyntäminen Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 11 II Biokaasun hyödyntäminen Kaasu liikennepolttoaineena Kaasukäyttöiset autot kulkevat joko maakaasulla tai jalostetulla biokaasulla, jota kutsutaan biometaaniksi. Biometaani on ominaisuuksiltaan verrattavissa maakaasuun ja niitä voidaan käyttää rinnakkain, sillä molempien keskeinen ainesosa on metaani CH 4. Ainoa olennainen ero biometaanin ja maakaasun välillä on, että biometaani on uusiutuva ja perustuu paikallisten jätteiden ja biomassojen hyödyntämiseen, kun taas maakaasu on fossiilinen polttoaine. Biometaani ja maakaasu ovat liikennekäytössä puhtaita polttoaineita. Hiilidioksidipäästöt ovat huomattavasti alhaisempia kuin bensiinillä, ja hiukkas ja typpipäästöt huomattavasti dieseliä alhaisempia. Toisin kuin maakaasu, biometaani on hiilidioksidineutraali eli sen käyttö ei lisää hiilidioksidipäästöjä. Biometaani ja maakaasu ovat turvallisia polttoaineita. Molemmat ovat ilmaa kevyempiä eli haihtuvat nopeasti mahdollisen vuodon sattuessa. Tämän lisäksi biometaanin ja maakaasun syttymislämpötila on korkea (600 astetta) ja syttymisalue kapea (5 15 tilavuusprosenttia). Kaasukäyttöiset autot käyvät läpi samat törmäystestit kuin bensiini ja dieselautot. Kaasusäiliöt ovat kestäviä, niiden sijoitus turvallinen, ja ne on varustettu varo ja sulkuventtiilein, jotka mahdollisen vuodon sattuessa katkaisevat kaasun syötön. Kaasu on liikennepolttoaineena edullinen. Tankkausasemilla maakaasu on pysynyt huomattavan huokeana (1,03 euroa per kilo tammikuussa 2008), mikä vastaa noin 0,66 euron litrahintaa. Kaasukäyttöinen auto kulkee mallista riippuen 200 450 kilometriä tankillisella. Useimmissa autoissa on varasäiliö bensiinille, jolla auto kulkee useita satoja kilometrejä (taulukko3).
12 Biokaasun hyödyntäminen Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 13 Automalli CO 2 g/km metaanilla PGO Cévennes Turbo CNG: Tyylikäs kaasukäyttöinen roadsteri. Lisätietoja autosta osoitteesta pgo.cngpower.eu CO 2 g/km bensiinillä metaanisäiliö (kg) bensiinisäiliö (l) Kaasun riittävyys (km) Bensiinin riittävyys (km) Citroën Berlingo 1,4 Bivalent 146 185 12 55 226 699 Citroën C3 1,4 Bivalent 157 211 18 45 315 501 Fiat Doblo Cargo 16V Natural Power 161 218 21,6 60 369 647 Fiat Multipla 1,6 NATURALPOWER 161 216 26,5 38 453 413 Fiat Panda 1,2 Natural Power Erdgas 114 146 12 30 289 483 Fiat Punto 1,2 8V Natural Power 119 150 11 47 254 736 Ford Focus C MAX 2,0 CNG 158 16,5 55 287 Ford Focus Limousine CNG 158 19,4 55 338 Mercedes Benz E 200 NGT 168 215 18 62 295 678 Opel Combo 1,6 CNG Erdgas 133 199 19 14 393 165 Opel Zafira 1,6 CNG 138 219 21 14 418 150 Peugeot Partner 75 Bivalent 146 185 12 55 226 699 Renault Kangoo 1,6 16V Bivalent 150 187 13 50 238 628 Volkswagen Caddy 2,0 Gas 157 26 13 455 VW Touran 2008 EcoFuel Concept 2,0 155 18 13 319 Volvo S60 Bi Fuel CNG 159 208 Volvo V70 Bi Fuel CNG 169 215 17,6 29 286 317 Taulukko 3: Kaasuautojen polttoainekulutus. Lähde: Professori Harri Kallberg / Tieliikenteen Tietokeskus. Rallia ilmastonmuutosta vastaan Jani Paasonen uskoo kisaavansa maakaasuautolla ensi vuoden SM sarjassa Mitsubishin N ryhmän ralliauto nuolaisee penkkaa ja hyökkää ahnaasti avautuvalle suoralle. Matka jatkuu vauhdilla yli kahden nyppylän ja parin vatsanpohjia kutkuttavan mutkan jälkeen ollaan maalissa. Kokemus on parempi kuin Linnanmäen parhaista vauhtilaitteista saatavat. Mielenkiintoiseksi asian tekee se, että auton polttoaineena on maakaasu. Otetaan kypärä pois päästä ja annetaan auton kuljettajan kertoa. Ihmisten käsitys maakaasusta liikenteessä on se, että sitä käytetään hitaissa joukkoliikennevälineissä. Mutta näillä autoilla pääsee samaa vauhtia kuin bensakäyttöisilläkin. Tehoa tässä N ryhmän autossa on 280 hevosvoimaa eli saman verran kuin bensalla kulkevassa, Manfred Stohl kertoo. Itävaltalainen on tuttu nimi rallia seuraaville ihmisille. Hän ajoi lajin MM sarjaa 17 vuotta. Nyt hänen sydämessään palaa halu tehdä ympäristöteko ralliautoilulle. Stohl on kehittänyt maakaasukäyttöisestä autosta kelpo ralliaseen Itävallan rallisarjaan. Autolla on voitettu jo kolmen rallin yleiskilpailua. Ja Stohl on innostanut suomalaisen huippukuskin Jani Paasosen asiasta. Tämä on ralliautoilun tulevaisuus. Ei ralliautoilua voida lopettaa. Laji voi jatkossakin toimia testikenttänä tavallisille autoille. Haluan omalta osaltani auttaa siinä, että tavallinen autonkäyttäjä alkaa uskoa maakaasuautoon, Paasonen sanoo. Paasonen ajoi rallin MM sarjassa vielä 2005. Nyt hän tähtää edelleen rallipoluille, mutta asioiden tärkeysjärjestys on muuttunut. Olen saanut kokea rallin puolella lähes kaiken, ajaa tehdasautollakin MM sarjaa. Ei minun tarvitse enää kisata Sebastien Loebia vastaan. Nyt haluan ottaa uuden askelen lajissa, Paasonen sanoo. Hän on luottavainen sen suhteen, että voisi tehdä historiallisen maakaasuauton ensiesiintymisen SM rallissa ensi vuonna. Auto pitää saada luokiteltua Suomen sarjaan, mutta se on aivan normaalia toimintaa, joka koskee jokaista uutta ralliautoa, Paasonen sanoo. Uskon, että maakaasuautolla ajetaan rallin MM sarjaa N ryhmässä kahden vuoden kuluttua. Maakaasuauton turvallisuus tulipalon sattuessa ei huolestuta Stohlia. Sytytimme Itävallassa yhden auton tuleen, eikä kaasu räjähtänyt. Siitä pitää huolen säiliön turvaventtiili, joka laskee kaasun ulos hallitusti. Silloin se myös palaa hallitusti, Stohl sanoo. Maakaasuyhtiö Gasumin myyntijohtaja Jussi Vainikka pitää maakaasua varteenotettavana vaihtoehtona muille polttoaineille. Mutta eikö maakaasussa ole kyse siitä, että tuhansia vuosia vanhaa, maan sisään syntynyttä hiilidioksidia possautellaan ilmakehään? Kyllä. Kyseessä on fossiilinen polttoaine. Mutta maakaasuauton hiilidioksidipäästöt ovat 25 prosenttia pienemmät kuin bensakäyttöisen. Hiukkaspäästöt ovat käytännössä nolla. Yleensä maakaasuauton typenoksidipäästöt ovat alhaisemmat kuin dieselmoottorissa, Vainikka sanoo. Jos käytetään biokaasua, esimerkiksi kaatopaikoilta hankittua, niin laskennallisesti niiden hiilidioksidipäästöt ovat nolla, Vainikka lisää. Henkilöautokäyttöön maakaasuauto houkuttelee ympäristöystävällisyytensä lisäksi alhaisilla käyttökustannuksillaan. Polttoainekulut ovat vain hieman yli puolet bensakäyttöiseen verrattuna. Maakaasulla liikkuvia henkilöautoja saa ainakin Fiatilta, Mercedekseltä, Opelilta ja Volkswagenilta. Mitsubishiltä tulee perheauto vuoden kuluttua. Suomessa saa maakaasua kahdeksalta huoltoasemalta, joista kolme sijaitsee pääkaupunkiseudulla. Huoltamoita tulee lisää ja samoin käyttäjiä. Uskon, että kaupungeissa maakaasuautot voivat yltää kymmenen prosentin osuuteen, Vainikka sanoo. Lähde: Helsingin Sanomat, Urheilu / Arno Seiro, 22.2.2008.
14 Biokaasun hyödyntäminen Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 15 Kaasukäyttöiset ajoneuvot Kaasukäyttöiset autot ovat varteenotettava vaihtoehto henkilöautoissa, pakettiautoissa sekä kuorma ja linja autoissa. Kaasukäyttöisessä autossa on kaasulla toimiva otto eli bensiinimoottori. Bensiinikäyttöisistä autoista poiketen niissä on kaasusäiliöt, jotka on sijoitettu niin, että ne eivät haittaa auton tilankäyttöä. Kaasusäiliöiden lisäksi useimmissa tehdasvalmisteisissa henkilö ja pakettiautoissa on myös varasäiliö bensiinille. Kaasukäyttö voidaan myös tehdä jälkiasennuksena. Kaasukäyttöisten autojen tarjonta on Suomessa tänä päivänä rajattua, mutta Euroopassa se on jo huomattavasti laajempi. Esimerkiksi Ruotsissa on yli 12 000 kaasuautoa ja yli 80 kaasun tankkausasemaa, joista huomattava osa syöttää biometaania 54% prosenttia tankatusta kaasusta on paikallisesti valmistettua biometaania. Kaasuautojen ja tankkausasemien lisääntyessä kaasuautojen jälleenmyyntiarvo on myös noussut Ruotsissa. Tilanne elää koko ajan ja uusia malleja tulee markkinoille jatkuvasti. Tarkemmat tiedot saatavilla olevista autoista löytyvät maahantuojien kotisivuilta. Kaasukäyttöisten autojen tarjonta Euroopassa vuoden 2007 lopussa: henkilöautot Citroën Berlingo 1,4 Bivalent Citroën C3 1,4 Bivalent Fiat Doblo Cargo 16V Natural Power Fiat Multipla 1,6 NATURALPOWER Fiat Panda 1,2 Natural Power Erdgas Fiat Punto 1,2 8V Natural Power Ford Focus C MAX 2,0 CNG Ford Focus Limousine CNG Mercedes Benz E 200 NGT Mercedes Benz B 170 NGT Opel Combo 1,6 CNG Erdgas Opel Zafira 1,6 CNG Peugeot Partner 75 Bivalent Renault Kangoo 1,6 16V Bivalent Volkswagen Caddy 2,0 Gas pakettiautot Fiat Doblo Cargo Iveco Daily CNG Peugeot Partner Bivalent Citroën Berlingo 1,4 L CNG Renault Kangoo Rapid Volkswagen Caddy Kasten Opel Combo 1,6 CNG Erdgas Mercedes Benz Sprinter NGT kuorma autot Iveco Euro Tech UT 190 E 22 CNG Iveco Euro Tech UT 260 E 26 CNG Mercedes Benz Econic linja autot MAN Mercedes Benz (Evobus) Volkswagen Touran 2008 EcoFuel Concept 2,0 Scania Volvo S60 Bi Fuel CNG (tuotanto keskeytetty) Volvo Volvo V70 Bi Fuel (tuotanto keskeytetty)
16 Biokaasun hyödyntäminen Taksiautoilija kehuu kaasu Mersuaan Helsinkiläinen taksiautoilija Roman Fehrmann on ajanut Mercedes Benz E 200 NGT merkkisellä metaaniautolla kesäkuusta lähtien, yhteensä 26 000 kilometriä. Olen tyytyväinen autoon. Dieseliin verrattuna polttoainekuluissa säästyy 15 prosenttia. Kaasuautosta ei joudu myöskään maksamaan käyttövoimaveroa, dieselverona tunnettua maksua. Ajettavana auto on täysin verrattavissa bensa Mersuun. Metaani Mersu tosin maksoi 8 000 euroa dieselversiota enemmän. Vararengasta autossa ei ole, sillä tavaratilan kannen alla on kaksi kaasusäiliötä. Lisäksi tavaratilan ja takaistuinten välissä on kaksi säiliötä. Tavaratila riittää silti aivan hyvin taksikäyttöön, tilaa on yhä neljälle matkalaukulle. Helsingin ruuhka ajossa kaasu riittää kerralla vain 200 kilometrille. Kaasua pitääkin käydä lisäämässä yhtenään. Tankkaan 45 kertaa kuukaudessa. Autossa on myös 65 litrainen bensasäiliö, ja se käy yhtä hyvin kaasulla ja bensiinillä. Käytän kuitenkin vain edullisempaa kaasua, Fehrmann lausuu. Lähde: Helsingin Sanomat, Auto / Jukka Perttu, 13.10.2007. Biokaasun hyödyt liikennekäytössä Kaasukäyttöinen auto on ympäristöystävällinen. Hiukkaspäästöt ja typenoksidit ovat selvästi alhaisempia kuin dieselillä, ja hiilidioksidipäästöt bensiiniä alhaisempia. Autovero suosii siksi kaasukäyttöisiä autoja. Siinä missä maakaasu ja öljy ovat fossiilisia polttoaineita, joiden käyttö lisää hiilidioksidipäästöjä, on biokaasu liikennekäytössä hiilidioksidineutraali. Näin ollen kaasukäyttöisen auton selkein ympäristöetu on mahdollisuus käyttää biokaasusta jalostettua biometaania. Polttoaineena biokaasua voi verrata öljyyn, jota myös jalostetaan ennen kuin se sopii liikennekäyttöön. Kun biokaasu jalostetaan biometaaniksi, kaasun metaanipitoisuutta nostetaan hiilidioksidipitoisuutta vähentämällä. Biokaasun tuotanto perustuu pitkälti paikallisten jätteiden hyödyntämiseen. Biokaasun tuotannossa voidaan myös hyödyntää biomassoja, joiden kerääminen parantaa vesistöjen laatua ja vähentää leväkuormitusta. Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 17 Koska biokaasu perustuu paikallisten raaka aineiden hyödyntämiseen, lisää biokaasun käyttö autossa paikallista liiketoimintaa, verotuloja ja polttoaineomavaraisuutta (taulukko 4). Biometaani voidaan ottaa käyttöön rinnakkain maakaasun kanssa jopa samassa putkessa. Paikallisesti tuotettu metaani mahdollistaa kaasukäyttöisten autojen käyttöönoton myös siellä missä kaasuputkea ei ole. Tonnia Puhdistettua kaasua Henkilöautoja Takseja Busseja Yhdyskuntalietettä 20 000 680 000 330 80 20 Lantaa 20 000 295 000 145 35 10 Vihreää massaa 10 000 595 000 280 70 20 50 000 1 570 000 755 185 50 Taulukko 4: Eri biomassojen jalostus biometaaniksi ja kuinka monen henkilöauton, taksin tai bussin vuosikulutukseen se riittää.
18 Biokaasun hyödyntäminen Kaasun tankkausasemat Suomessa kaasua liikennepolttoaineena myyvät Gasum, St1 ja Metener Oy; näistä Gasumin verkosto on kattavin. Tällä hetkellä (alkuvuodesta 2008) kaasua voi tankata Helsingissä (Malmilla ja Sörnäisissä), Kouvolassa, Karhulassa, Tampereella, Haminassa (St1), Espoossa ja Lappeenrannassa sekä Leppävirralla Jyväskylän lähellä, jossa Metener Oy:llä on biokaasun tankkausasema. Gasum aikoo rakentaa vuoteen 2010 mennessä kattavan tankkausasemaverkoston maakaasuputken alueella. Kartassa ilmenee kirjan kirjoitushetkellä olemassa olevat (sininen) ja suunnitteilla olevat (vaaleansininen) kaasun tankkausasemat, sekä olemassa oleva (vihreä linja) ja suunnitteilla oleva (vihreä katkoviiva) maakaasuputki. Tarkemmat tiedot tankkausasemien sijainnista löytyvät Gasumin kotisivuilta (www.gasum.fi). Myös Ruotsissa ja Saksassa on kattava kaasun tankkausasemaverkosto (esim: www.fordonsgas. se tai www.erdgasfahrzeuge.de). Myös kotitankkausasemakin on mahdollinen. Tällöin polttoaineen hinta on entistäkin alhaisempi. Kartta: Kaasun tankkausverkosto Suomessa.
20 Biokaasun hyödyntäminen Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 21 Kaasun tankkausasema (kuva 1) koostuu kaasuvarastosta, kompressorista, välivarastosta ja täyttöpisteestä sekä maksuautomaatista. Kaasu tuodaan paikan päälle joko putkessa tai vaihdettavassa pullopatterissa. Kaasun tankkausasemalla pullopatteri tai kaasuputki kytketään kompressoriin, joka nostaa paineen noin 250 baariin. Kompressorista kaasu johdetaan täyttöpisteeseen, ja siitä edelleen autoon. Tankkausaseman välivaraston korkea paine nopeuttaa auton tankkausta. Itse tankkaus muistuttaa pitkälti bensiinin tai dieselin tankkausta: Auto tankataan kytkemällä kaasuletku auton kaasuliittimeen jolloin kaasusäiliöt täyttyvät (kuva 2). Koska kaasu on ilmaa kevyempää ja helposti haihtuvaa, on kaasun tankkausasema kevyempi ratkaisu kuin nestemäisten polttoaineiden tankkausasema. Investointina kaasun tankkausasema on kuitenkin kalliimpi kuin bensiinin ja dieselin tankkausasema. Tankkausasemia saa myös käytettyinä Saksasta. Verrattaessa pullopatteria ja kaasuputkea toisiinsa, on molemmilla etunsa. Kaasuputken investointikustannukset ovat korkeammat mutta siirtokustannukset pienemmät. Pullopatteri vaatii pienemmät investoinnit, mutta sen kuljetuskustannukset ovat korkeammat. Se mahdollistaa myös tankkausaseman sijoittamisen kuluttajiin nähden sopivaan paikkaan. Esimerkiksi Ruotsissa on monta kaasuasemaa, joihin biometaani viedään pullopattereissa. Näin ollen biokaasulaitoksen ja tankkausaseman välinen etäisyys voi olla jopa 50 kilometriä. Siirtotavasta riippumatta kannattaa varmistaa että tankkausasemaan voidaan tarvittaessa kytkeä esimerkiksi pullopatteristo. Näin kaasua voidaan tuoda säiliössä kauempaa, mikäli (bio)kaasun tuotannossa tapahtuu häiriö tai seisahdus. Tarkempia tietoja kaasutankkausaseman perustamisesta löytyy osoitteesta www.maakaasuyhdistys.fi. Kuva 2: Kaasun tankkauksen vaiheet. Lähde: www.fordonsgas.se. Kuva 1: Kaasun tankkausasema Helsingissä Malmilla. Lähde: Gasum.
22 Biokaasun hyödyntäminen Biokaasu lämmön ja sähköntuotannossa Hajautetulla energiantuotannolla tarkoitetaan tuotantoa pienissä, alle 10 tai 20 megawatin tai jopa alle 500 tai 100 kilowatin kokoisissa voimaloissa. Yleisin tuotantotapa on yhdistetty lämmön ja sähköntuotanto, jolloin hyödynnetään myös sähköntuotannossa syntyvä lämpöenergia. Pieni voimalaitos ei tarvitse laajaa kaukolämpöverkkoa tai suurta määrää lämpöasiakkaita. Voimala voi toimia yksittäisen kiinteistön, teollisuushallin tai asuntoalueen lämpökeskuksena samalla kuin se tuottaa sähköä paikalliseen jakeluverkkoon. Yhdistetyssä sähkön ja lämmöntuotannossa käytetään perinteisesti moottoreita tai mikroturbiineja. Teknologia on vakiintunutta ja tuottaa korkealaatuista sähköä. Voimalat toimitetaan paikalle ns. konttiratkaisuina ja niiden asennus on yksinkertainen: Voimalat tarvitsevat vain perustuksen, kytkennän sähkö ja lämpöverkkoon sekä polttoainesyöttöön. Pienet voimalat ovat etäkäyttöisiä eli miehittämättömiä. Nykyaikainen automaatio mahdollistaa yksittäisen voimalan käytön tavalla, jossa lämmöntarve ja sähkön hinta yhdistetään optimaalisesti. Voimalaan voi myös liittää lämpövaraajan, ns. lämpöakun, joka käytännössä on vesisäiliö. Tällöin voimalan käyttö voidaan ajoittaa sähkönkulutuksen huippuihin vuorokauden aikana. Myös kylmäntuotanto on mahdollista, jolloin voimalaa voidaan käyttää hyvällä teholla ympäri vuoden tuottamalla lämpöä talvella ja kylmää kesällä. Lämmön ja sähköntuotanto edellyttää korkealaatuisia polttoaineita, mikä käytännössä tarkoittaa kaasua tai nestemäisiä polttoaineita. Biokaasu on sopiva polttoaine yhdistettyyn lämmön ja sähköntuotantoon. Koska sähköä sitoudutaan tuottamaan tiettyinä tunteina, pitää kaasuntuottajan pystyä takaamaan että tarvittava kaasumäärä on saatavilla ja laadultaan hyvää. Biokaasu on teknisesti korkealaatuinen polttoaine. Biokaasulla on mahdollista ajaa pientä, miehittämätöntä lämmön ja sähköntuotantolaitosta, mikä ei ole mahdollista esimerkiksi kiinteillä polttoaineilla kuten hakkeella. Koska biokaasua voidaan tuottaa suhteellisen pienissä tuotantolaitoksissa, voidaan myös pienemmät biomassojen lähteet hyödyntää. Näin ollen voidaan yhdistää esimerkiksi paikallinen vedenpuhdistus, karjankasvatus, elintarviketeollisuuden jätteet ja peltobiomassat tuottamaan sekä lämpöä että sähköä paikalliselle yhdyskunnalle. Lämmön ja sähköntuotannossa voidaan käyttää joko jalostettua biometaania kuten autoissa, tai niin sanottua raakakaasua, jonka metaanipitoisuus on alhaisempi. Kaasu voidaan tuoda paikalle kuten tankkausasemille; joko kaasuputkessa tai pullopatterissa. Tonnia vuodessa märkäpaino Taulukko 5: Yhdistetty lämmön ja sähköntuotanto biokaasusta 200 kw Jenbacher moottorilla. Jotta sähköntuotanto olisi kannattavaa, on myös voimalan tuottama lämpö hyödynnettävä. Pienen voimalan etu on, että sen voi kytkeä pieneen lämpökohteeseen, joita Suomessa on paljon esimerkiksi keskikokoinen omakotitalo kuluttaa lämmitykseen noin 20 megawattituntia vuodessa (taulukko 5). Pieni voimala voidaan myös kytkeä kaukolämpöverkkoon, joka puolestaan voi perustua moneen pieneen voimalaan. Tällä tavalla voidaan rakentaa laajempi paikallisten lämmitystarpeisiin perustuva paikallinen sähköntuotantolaitos. Biokaasu sopii hajautettuun lämmön ja sähköntuotantoon myös kaupallisesti, sillä biokaasulaitos on kannattava jo pienessä kokoluokassa. Tällöin laitos voidaan mitoittaa paikallisen kaasunkulutuksen ja biomassojen saatavuuden mukaan. Biokaasua kuutiometriä metaani 65% Biokaasun hyödyntämisen käsikirja 23 Sähköteho MWh Lämpöteho MWh Yhdyskuntalietettä 10 000 500 000 1 290 1 530 Sikalantaa 10 000 250 000 630 750 Ruokohelpeä 1 000 80 000 200 240 Yhteensä 21 000 830 000 2 120 2 520 Hajautettu energiajärjestelmä on luotettava, koska se koostuu monesta maantieteellisesti erillään olevasta yksiköstä. On hyvin epätodennäköistä, että kaikki laitokset pysähtyisivät samaan aikaan. Hajautettua energiantuotantoa voidaan kasvattaa kulutuksen mukaan, minkä takia järjestelmä on jatkuvasti lähes optimaalisen kokoinen. Koska hajautetussa energiantuotannossa tuotantokapasiteettia voidaan lisätä lähellä kulutusta, vältytään myös investoinneista sähkön siirtoverkkoon.