Arvonen Pekka, Reunanen Rami, Tiilikkala Kari ja Töttölä Mertsi

Arvonen Pekka, Reunanen Rami, Tiilikkala Kari ja Töttölä Mertsi Humppila, 28.11.2014

1. JOHDANTO Työn tilaaja ProAgria Oulun HevosAgro II hanke on teettänyt ja koonnut mittavan tiedon hevostoimialan tämänhetkisestä tilanteesta Pohjois-Pohjanmaalla. Keskeisenä ongelmana koetaan lantahuollon kestävän ja lainsäädännön mukaisen toimintamallin puuttuminen. Toimialaa rasittaa myös monet muut asetukset, jotka aiheuttavat taloudellisia ja toiminnallisia haasteita. Nämä toimialan liiketoimintaa sekä harrastamista vaikeuttavat tekijät koskevat koko Suomen hevosalaa, joka on merkittävä ja kasvava osa elinkeinoelämää. Tutkimuksia ja selvityksiä on riittämiin. Tämän mallinnus tulee olemaan se askel, jolla voidaan osoittaa ne realistiset mahdolisuudet jotka ovat lainsäädännöllisesti ja teknisesti mahdollisia. Tämän suunnitelman ensisijainen tarkoitus on antaa vastauksia. Näiden mallisuunnitelmien on tarkoitus antaa tietoa alueiden jatkosuunnittelua varten. Kestävä kehitys, aluetalouden vahvistaminen sekä uusien ratkaisuiden käyttöönotto alueellisessa energian tuotannossa ovat keskeisä elementtejä näissä esityksissä. Tämä on asiantuntijoiden laatima malli, joka perustuu tutkittuu, kokeiltuu sekä pitkäaikaisen ammattitaidon tuomaan tietoon. 1.1 OULUUN JA TYRNÄVÄLLE HAJAUTETUN ENERGIATUOTANNON MALLI Tämän suunnitelman perustana on alueita yhdistävän hevostoimialan tuomat haasteet ja toisaalta myös poikkeukselliset mahdollisuudet. Hevosenlanta ja kuivike ovat kuivikkeesta riippumatta, erinomainen energian lähde. Puupohjaisten kuivikkeiden ravintotase on kiertoon palautettuna huono ja toisaalta energiapotentiaali on hyvä. Tästä johtuen hevostoimialan ongelmajäte on erinomainen energianlähde eikä ole ristiriidassa ravinteiden kierrätyksen kanssa. Hevostoimiala on kasvava ja kehittyvä toimiala. Siitä huolimatta, nykyisen keskitetyn jätteidenkäsittelyn ja energiatuotannon näkökulmasta toimialan tuottama jätemäärä on pieni ja hajautunut liian pieniin yksiköihin. Muutokset tuleviin asetuksiin tulee entisestään vähentämään suurien toimijoiden kiinnostusta ratkaisuiden löytämiseen. Tästä syystä on alueellisten toimijoiden, niin päättäjien kuin alan toimijoiden, otettava asia hoitaakseen. Vuosi 2003 tuotti hevosenlannalle jäte-statuksen ja sitä se on edelleen. Keväällä 2013 muutettu asetus antoi uuden mahdolisuuden lannan käsittelylle. Tuotekaasun valmistaminen ja hyödyntäminen sähkön ja lämmön tuottamiseen muuttui luvalliseksi. Tämä mahdollisuus soveltuu erittäin hyvin hevosenlannan käsittelyyn ja pitää näin hyödyntää tässä ajassa. Tässä suunnitelmassa esitetyt ratkaisut eivät ole ristiriidassa voimassa olevien asetuksien kanssa. 1

1.2. HAJAUTETUN ENERGIATUOTANNON ALUEELLISET JA KANSALLISET VAIKUTUKSET(Pekka Peura 2007, 12 13) Työllistävyys ja aluetalous Hajautetun energiatuotannon työllistävyysvaikutus on n. 6000 työpaikkaa, koko maassa (materiaalihankinta, kuljetukset, energiayrittäjyys). Hajautettu rakenne vaikuttaa työpaikkoina ja verotuloina lähialueeseen. Kustannustehokkuus sekä palveluiden lisääntyminen parantaa alueen yrittäjien taloutta. Paikallisesti tuotettu energia mahdollistaa kestävän asumisen ollen vetovoimatekijä alueelle. Hajautettu rakenne lisää maamme huoltovarmuutta ja lisää näin maaseutualueiden merkityksellisyyttä. Ympäristövaikutukset Kestävät lähialuekuljetukset tuovat kustannustehokkuutta ja vähentävät päästöjä. Konseptin kaikki ratkaisut perustuvat uusiutuvaan kotimaiseen materiaaliin ja niiden sivuvirtoihin. Vesistöihin valuvien päästöjen oleellinen vähentyminen Pyrolyysireaktorilla CO2-neutraalia energiantuotantoa. Hevostallien ja maatilojen kasvihuonepäästöjen vähentyminen esim. metaanipäästöt ovat lähellä nollaa 2. VIRPINIEMI 2.1 ENERGIAPOTENTIAALI Virpiniemen eläinurheilualueella on n. 150 hevosta. Laskennallisena lukumääränä on käytetty 200 hevosta, joka vastaa lähiajan odotetta. Kaavan mahdollistama 350 hevosta toteutuu niin pitkällä aikavälillä ettei tarkastelu siihen tilanteeseen ole tarpeen. Hevonen tuottaa lantaa keskimäärin 12 m3/vuosi. Virpiniemellä lantaa tuotetaan 2400 m3/vuosi, jonka energiasisältö on kuivikelannan tilavuudesta laskettuna n. 1400 MWh. Virpiniemellä lannan energiapotentiaali on kevyeksi polttoöljyksi muutettuna 150 000 litraa, joka vastaa n. 1500 MWh. Näiden kahden eri tarkastelun erot syntyvät hyötysuhdekertoimien erosta, mutta käytännössä ovat samat. Mikäli hevosenlannasta tehdään brikettejä tai pellettejä, yksi kilo vastaa lämpöarvoltaan 1400 g puuta (Säikkö Riikka-Liisa 2012, 11). 2

Myöhemmin esitettävissä laskelmissa käytämme arvoa 1500 MWh, joka on riittävän tarkka asioiden todentamiseen. Energian vuotuinen markkina-arvo on 90 000. Muiden sivuvirtojen tai jätejakeiden liittäminen Virpiniemen energiataseeseen ei tässä vaiheessa ole tarpeellista. Myöhemmin esitetyn konseptin raaka-ainetarve täyttyy jo nykyisellä tilanteella. 2.2 KERÄILYLOGISTIIKKAA Virpiniemi on tiivis alue eli tallialue n. 60 ha ja koko toiminta alue liikuntaopiston kanssa vain n. 2 neliökilometriä. Tiestö on toimiva ja tarvittavat lisähuoltoreitit ovat myös mahdollisia. Keräily toimii alueen sisällä eikä alueelle tuoda sen ulkopuolelta jätejakeita. Tarvittaessa lisäpelletit voidaan toimittaa esim. Tyrnävän laitokselta suursäkeissä tai käyttää haketta pellettien lisäksi. 2.3 YMPÄRISTÖYSTÄVÄLLISTÄ TEKNIIKKAA 2.3.1 Arinakattila Suunnitelmassa esitettävät laitokset ovat tekniikaltaa hyvin hallittavia. Korkea palotilan lämpö poistaa epäpuhtaudet. Arinakattilan toisiotilan lämpötila on n. 700 900 astetta, jolloin palokaasut ovat puhtaita ja siitä suodatetaan vain mahdolliset hiukkaspäästöt. Kaupallisella 40kW stokerikattilalla tehdyt kokeet osoittivat lannan polton päästöt verrattaviksi pienpuunpolttoon (Pellikka Tuula 2009,VTT:n tutkimusraportti VTT-R-01295-09). 2.3.2 Pyrolyysireaktori Pyrolyysireaktorin lämpötila on 1000-1100 astetta. Korkea lämpötila poistaa haitalliset yhdisteet jolloin tuotetaan maakaasuun verrattavaa tuotekaasua. Palokaasu on hajutun ja mauton ja lähes päästötön. 2.3.3 Materiaali Käytettävät jakeet, olkipelletti, lantapelletti ja puuhake ovat tunnistettuja raaka-aineita, joiden käyttämiseen ei liity riskejä eikä haitallisia päästöjä. Laitokset käyttävät aina määrämuotoiseksi käsiteltyä ja kuivaa polttoainetta, jolloin tuotanohäiriöiltä vältytään. 2.3.4 Ympäristövaikutukset Laitokset rakennetaan siten, että kaikki toiminta on sisätiloissa. Näin saadaan ympärivuotisesti tasalaatuinen toimintaympäristö. Työskentelyolosuhteiden asettamat vaatimukset minimoivat hajun, melun ja ilman epäpuhtaudet. Työskentelystä syntyvä ääni ei kulkeudu tontin ulkopuolelle. Mahdollinen hajuhaitta hoidetaan alipaineistetulla tilalla, joka saadaan johtamalla tavaran vastaanoton ja kuivauksen sisäilma palotilankautta savupiippuun. Laitokset eivät tarvitse kokoluokkansa johdosta ympäristölupaa. Kunnan rakennusviranomaiset katsovat tarvittavat toimenpiteet sekä suorittavat omana työnään ympäristövaikutuksien arvion. Edellä kerrottun mukaan ei erillisiä suojavyöhykkyitä ole tarpeen suunnitella. Käytännön toimenpiteenä olisi hyvä istuttaa tai jättää laitoksen tonttia ympäröivälle alueelle havuvyöhyke. Havukasvuston tuoma ympärivuotinen suoja vähentäisi tuuleen mahdollisesti mukanaan kuljettaman äänen ja hajun etenemisen. 3

2.3.5 Ympäristösuojeluviranomaiselta lupa( Ympäristötarkastaja Vesa Malm) Hevosenlannan hyödyntäminen pyrolyysissä on YSL:n (527/2014) liitteen 1 taulukon 2 kohdan 13 f) mukaista jätteen ammatti- tai laitosmaista käsittelyä. Lupahakemus tulisi siis toimittaa kunnan ympäristönsuojeluviranomaiselle kun käsittelymäärä on alle 20 000 tonnia vuodessa. Suuremmilla määrillä AVI:lle. Niitä maa- ja metsätaloudessa syntyviä jätteitä, joille voitaisiin myöntää poikkeus luvanvaraisuudesta, olisivat esim. kannot, hakkuutähteet, risut, kuoret, hakkeet ja olki. Ja jätteenpolttoasetusta 151/2013 ei sovelleta kaasutus- tai pyrolyysilaitokseen, jos jätteen lämpökäsittelyssä syntyvä kaasu puhdistetaan niin, että se ei ole enää jätettä ennen sen polttamista eikä se voi aiheuttaa päästöjä, jotka ovat suurempia kuin maakaasun polttamisessa aiheutuvat päästöt. 2.4. MALLISUUNNITELMA VIRPINIEMEN HEVOSURHEILUALUEELLA Hevosurheilualueen hevosenlannan hyötykäyttö energiaksi on toteutettavissa taloudellisesti ja ekologisesti kestävällä tavalla. Tuo energiapontetiaali, jonka nuo 200 hevosta tuottavat, ovat laskennalliselta arvoltaan n. 90 000 /a. Käytettävä jae on ilman lisäkustannuksia alueella ja on siirettävissä n. 10 m3 erissä käsittelyyn. Alueen toimijat huolehtivat jakeen kuivuudesta ja puhtaudesta, jolloin energian tuottaminen toteutuu suunnitelmien mukaan(roininen Jonna 2014, 11-12). Hevosalueen toimijat pääsevät edullisesti ja vaivattomasti eroon lannasta erillisen sopimuksen mukaan. Sopimus on edullinen lannan tuottajalle, jolloin alueen potentiaali saadaan kaikki käyttöön ja molemmat osapuolet hyötyvät. Energiayrittäjyysvaihtoehto ei ole realistinen Virpiniemen osalta. Tallialueen vähäinen vuotuinen lämmöntarve sekä sähkön myyntiä rajoittavat tekijät poissulkevat kannatavan liiketoiminnan. Alueella toimivista talliyrittäjistä ei kenenkään energian kulutus ole niin suurta että tallikohtainen investointi tulisi kannattavaksi. Lisäksi hevostoimialan yrittäjä haluavat keskittyä oman liiketoiminnan kehittämiseen. 2.4.1 Liikuntaopiston ja pelletöintiyrittäjän yhteistyömalli Tämän mallisuunnitelman ratkaisuksi on noussut Virpiniemen Liikuntaopisto. Opisto toimii tallialueen välittömässä läheisyydessä. Sen vuotuinen energiakulutus on huomattava, jolloin omaan käyttöön tuotettu sähkö ja lämpö toisi riittävät säästöt, jotka mahdollistaisivat kohtuullisen takaisinmaksuajan investoinnille. Liikuntaopiston tulevat rakennussuunnitelmat mahdollistaisivat myös energiatuotantoyksikön sijoittamisen alueelle. Kotimaisen uusiutuvan energian käyttö, jätejakeen paikallinen hyödyntäminen sekä uuden tekniikan käyttö voisi täyttää energiainvestoinnin korkeamman tuen, ollen viime rahoituskaudella 20-40 %. Liikuntaopiston reaktorin teho olisi 50 KWh sähköä ja 100 KWh lämpöä. Tämä riittäisi korvaamaan koko opiston käyttämän vuotuisen sähkön, jonka kulu on 50 000 /a. Liikuntaopiston uuden rakennuksen suunnittelussa tulee huomioida matalalämpöisten vesikiertolattialämmityksien käyttöön otto. Liikutahalliin tulisi myös asentaa vesikiertoiset lämmityslaitteet korvaamaan suoraa sähköä. Lämmin käyttövesi ja 4

lämmitysjärjestelmä toimisi sähköntuotannon hukkalämmöllä, jolloin sähkön tuotantoaste saataisiin mahdollisimman korkealle. Tämä suunnitelma perustuu toimintamalliin, jossa erillinen mobiilipelletöinti yritys käsittelee lantajakee. Pelletöinti suoritetaan työveloituksena, jonka Liikuntaopisto tilaa tarvittaessa. Opiston investoinniksi tulee pyrolyysireaktorin lisäksi n. 80 m2 teknistä tilaa, joka voidaan suunnitella erillislaitokseksi tai tila voi olla osa uudisrakennusta. CHP 50/100- laitoskokonaisuuden hinta(volter,spanner) on n. 180 000. Teknisentilan toteutus uudisrakennuksen yhteyteen toisi arviolta lisäkustannuksia n. 40 000. Kokonaisinvestointi 220 000 Energiatukiarvio 25-30% 60 000 Investoinnin kustannus 160 000 Vuotuinen säästö sähköstä -80% Pelletöintikulut ja rahoituskulut Säästöt yhteensä + 40 000 /a - 20 000 /a + 20 000 /a Takaisinmaksuaika n. 8 vuotta. 2.4.2 Yrityspohjaisella CHP- laitoksella liiketoimintaa: Tämän laskentaesimerkin lähtökohdaksi on asetettu tilanne jossa ulkopuolinen yritys sijoittuu Virpiniemen Liikuntaopiston alueelle ja toteuttaa lämmön- ja sähköntuoton omana liiketoimintanaan. Toimitaan Liikuntaopiston kiinteistörajojen sisäpuolella, jotta sähkön myyminen on mahdollista. CHP 50/100 sähkön- ja lämmön- tuoton kannattavuus laskelma. Tämä laskelma perustuu olettamukseen että Liikuntaopisto ostaa sähkön ja lämmön markkinahintaan. Sähkön myynti, hinta sisältäen siirtokulut ja alv:n 50x8snt/kwh =4eur/h x24 =96 /vrk ja x n. 300vrk = Lämpö myydään megawattihinnalla 60 /MWh 0.1mwh x 60 eur/mwh= 6eur/h x 24 =144eur/vrk x n.300vrk = Tallien maksama kuljetusmaksu 40 /lava x 240 kpl = Laitoksen vuotuiset tuotot ovat 8 snt/kwh. 28800 /a 43200 /a 9600 /a n. 80 000 /a Laitoksen investointikulut, kuivain yksikkö, pelletöintiyksikkö ja CHP-yksikkö rakennuksineen n.350 000. Rahoituskulujen ja työvoimakulujen jälkeen nettotulo voisi olla 40 000 /a. Energialaitoksen investointituki huomioiden 25-35 % n. 100 000, niin investoinnin takaisinmaksuajaksi tuleen n. 6 vuotta. Tämä laskenta osoittaa että liiketaloudellisesti kannattava toiminta tulee perustumaan korkeaan automaatioon, etävalvontaan ja lähinnä huoltomiehitykseen. Pieni liikevaihto, kasvun rajallisuus sekä tuotto-odotus ovat tekijöitä jotka poissulkee yrityksien kiinnostumisen hankkeesta. 5

2.5 YHTEENVETO Virpiniemen alueen mahdollisuudet toteuttaa hajautetun energiatuotannon suunnitelmat ovat hyvät. Kotimaisen uusiutuvan energian ja sivujakeiden käyttö on tavoitteena erinomainen. Vaikutukset aluetalouteen ovat kiistattomat. Olemalla mukana luomassa uudenlaista tapaa toimia ja luomme myös markkina-arvoa omille toimintaympäristöille. Tässä suunnitelmassa esitetyt ratkaisut eivät ole ristiriidassa ravinteiden kierrätyksen, hiilijalanjäljen, vesijalanjäljen tai kasvuhuonekaasupäästöjen parantamisen kanssa. Tämä on osa tunnustettua kokonaisuutta ja näin ollen arvokas osa siitä. Virpiniemessä tulee Liikuntaopiston suunnitelmat olemaan hyvin keskeisessä roolissa hankkeen eteenpäin viemisen kanssa. Liikuntaopiston ja alueen talliyrittäjien olisi hyvä harkita jonkinlaisen työyhteenliittymän synnyttämistä. Tämä saattaisi luoda uuden elementin, joka toteuttaisi hankkeen.työryhmämme on käytettävissä jos asianomaiset katsovat tarpeelliseksi. Lämpölaitoksen sijoittumista ohjaa Liikuntaopiston uudisrakennuksen aluesuunnitelma, joten se on jätetty tästä esityksestä pois. Keskeinen tekijä, niin Virpiniemellä kuin Tyrnävällä on, löytyyky pelletöinti yrittäjä alueelta. Hevosenlantakuivike, suuri olkipotentiaali sekä kanalakuivikkeet antavat hyvän pohjan pellettien valmistamiseen. Liiketaloudellisesti kannattavaksi se saadaan yhdistämällä näiden sivujakeiden pelletöintipalvelu. Tämä puolestaan laskee pyrolyysireaktoreiden investointikustannukset oikean suuruiseksi, jolloin takaisinmaksuajat saadaan järkeviksi. 6

LÄHTEET Pellikka Tuula VTT:n tutkimusraportti VTT-R-01295-09 Peura Pekka Vaasan Yliopisto, Liiketoimintaa hajautetusta energiasta Roininen Jonna OAMK ; HEVOSEN LANNAN JATKOKÄSITTELYN MAHDOLLISUUDET VIRPINIEMEN HEVOSURHEILUALUEELLA Säikkö Riikka-Liisa Lappeenrannan teknillinen yliopisto HEVOSENLANNAN NYKYKÄYTTÖ JA HYÖDYNTÄMISMAHDOLLISUUDET ENERGIANTUOTANNOSSA SUOMESSA LIITTEET 1. CHP150 KW sähkön ja lämmön tuotantolaitoskuva 7