Biomassan mahdollisuuksia energiantuotannossa Hajautettu energiantuotanto ja energiaomavaraiset alueet -seminaari Jussi Heinimö 22.5.2012, Mikkeli
Sisältö - Biomassan mahdollisuudet energiantuotannossa - globaali näkökulma - Metsäbiomassan hyödyntämisnäkymiä Suomessa => v. 2020
Word total primary energy supply 1971- (EJ) - 500 => ~700 EJ in 2030-400 - 300-200 - 100 1 EJ = 10 18 J (IEA, Key World Energy Statistics 2010 & World energy Outlook 2008)
Globaali primäärienergian kulutus 2008 Natural gas 108 EJ Oil 170 EJ Nuclear 30 EJ Hydropower 12 EJ Biomass 51 EJ Other 4 EJ Traditional use 34 EJ Industrial use 17 EJ In total 514 EJ Coal 139 EJ (IEA, Key World Energy Statistics 2010 & World Energy Outlook 2008) (IEA, Key World Energy Statistics 2010 & World Energy Outlook 2008)
Energiana hyödynnettävän biomassan pitkän aikavälin tuotantomahdollisuuksista Bioenergy supply, (EJ/yr) 600 500 400 USEPA Global energy use in 2008 (514 EJ) FISCHER FISCHER SÖRENSEN GLUE Ultimate LESS / BI 300 200 100 HALL FFES SWISHER RIGES SWHISHER DESSUS FFES LESS / BI WEC USEPA RCWP RIGES SÖRENSEN LESS / BI BATTJES USEPA SCWP EDMONDS BATTJES USEPA RCWP LESS / BI USEPA SCWP Global biomass use in 2008 (51 EJ) 0 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 (Year) IIASA-WEC, A3 USEPA RCWP GLUE Practical IIASA-WEC, A2 IIASA-WEC, C1 USEPA SCWP FFES IIASA-WEC, A1 IIASA WEC, C2 IIASA-WEC, B EDMONDS SRES / IMAGE, A1 SRES / IMAGE, B1 A Summary of the results from 13 studies that have evaluated the potential to harvest energy from biomass up to year 2100 (Berndes et al., 2003) SHELL SHELL
Energiabiomassan pitkän aikavälin tuotantomahdollisuudet Biomass category Potential bioenergy supply up to 2050, (EJ/yr) Energy farming on current agricultural land 0 700 (more average development: 100 300) Biomass production on marginal lands < 60 150 Residues from agriculture 15 70 Forest residues 30 150 Dung 5 55 Organic wastes 5 50 Combined potential 40 1,100 (200 400) (IEA Bioenergy, Potential Contribution of Bioenergy to the World s Future Energy Demand, 2007)
Ebergiabiomassan alueelliset tuotantomahdollisuudet harvesting residues bioenergy crops 111 137 4 34 North America 46 178 253 315 Caribean & Latin America 40 1432 0 W.Europe 32 39 1 2 1 8 14 17 E.Europe Near East & 410 North Africa 331 149 41 sub-saharan Africa 136 111 68 2 CIS & Baltic States 14 21 21 24 10 21 South Asia 221 178 East Asia 0 0 0 0 Japan 100 125 15 60 Oceania Potentials in 2050 by the regions of the world in three different scenarions, (EJ/y) 1 EJ = 10 18 J Source: Smeets & Faaij, 2004 (Utrecht University)
Metsäbiomassan hyödyntämisnäkymiä Suomessa Uusiutuvan energian 2020 tavoitteet Metsäteollisuuden kehitys ja näkymät Metsäbiomassavirtojen tarkastelu Lähde: Heinimö, et. Al, 2011, Renewable energy targets, forest resources, and second-generation biofuels in Finland, Biofuels, Bioproducts & Biorefining, 2011 5(3), pp. 238-249.
Uusiutuvan energian v. 2020 tavoitteet Suomessa Energianlähde (primäärienergiana) Toteuma v. 2007 ( PJ) V. 2020 tavoite (PJ) Lisäys Mustalipeä 153 137-16 Metsäteollisuuden kiinteät sivutuotteet 68 68 0 Vesivoima 50 50 0 Polttopuu 46 43-3 Metsähake 22 97 75 Kierrätyspolttoaineet 7 7 0 Lämpöpumput 10 29 19 Muut usiutuvat energialähteet(mm., aurinko, peltobiomassa) (PJ) 3 1-2 Biokaasu 2 4 2 Puupelletit 2 7 5 Tuulivoima 1 22 21 Nestemäiset biopolttoaineet 0 25 25 Yhteensä 364 490 126
Production Metsäteollisuuden kehitys Suomessa 1955-2010 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Year Paper and paperboard (millions of tons) Wood pulp (millions of tons) Sawn timber (millions of cubic meters)
Production (millions of tons) Metsäteollisuuden näkymät Suomessa => 2020 16 14 12 10 2020 METLA 8 6 4 2 2007 actual figures - Production of paper and paperboard: 14.4 millions of tons - Raw wood use of the forest industry 75.4 million m 3 - Use of imported round wood 13.6 million m 3 - Use of imported pulp chip 2.4 million m 3 0 1990 2000 Year 2010 2020 Actual production in 1990-2008 Ministry of Employment and the Economy (2010) and VTT Metla (2009) Pöyry (basic scenario) Projection 2020 METLA - Production of paper and paperboard: 9.4 millions of tons - Raw wood use of the forest industry 51.4 million m 3 - Use of imported round wood 5.2 million m 3 - Use of imported pulp chip 2.6 million m 3 (Hetemäki & Hänninen, 2009, Arvio Suomen puunjalostuksen tuotannosta ja puunkäytöstä vuosina 2015 ja 2020)
Metsäbiomassan virrat metsäteollisuustuotteiksi ja (metsä)bioenergiaksi Wood in forest products Wood utilised for energy Import and export of raw wood (round wood, pulp chips) (Logs, pulpwood) Forest industry (raw material use) (Firewood, small-diameter energy wood) Forest biomass harvested for energy (Logging residues, stumps) Stem wood Crown biomass and root wood Forest growth and biomass harvesting potential
Metsäbiomassan tarkastelun lähtöolettamukset Metsän kasvu lisääntyy Metlan VMI arvioiden mukaan (runkopuun kestävä hakkuukertymä (75 => 85 milj. k-m 3, sis. pieniläpimittaisen energiapuun) 2020 metsähakkeen ja polttopuun käyttö 2020 UE tavoitteiden mukainen (metsähake 13,5 milj. k-m 3 ja polttopuu 5 milj. k-m 3 ) Hakkuutähteen ja kantojen tuotantopotentiaali lisääntyy 4 milj. k-m 3 verrattuna 2007 tilanteeseen Metsäteollisuuden puun käyttö Metlan 2020 ennusteen mukaan (Hetemäki & Hänninen, 2009, Arvio Suomen puunjalostuksen tuotannosta ja puunkäytöstä vuosina 2015 ja 2020)
Metsäbiomassan virrat - toteuma 2007 ja vuoden 2020 Metlan ennustamalla metsäteollisuuden puun käytöllä, Mm 3
Johtopäätöksiä metsäbiomassan hyödyntämisestä Suomessa tulevaisuudessa Metsäteollisuuden puun käytön ennakoidaan putoavan, samanaikaisesti metsäbiomassan korjuupotentiaali puolestaan erityisesti kuitupuun osalta Huolimatta metsäbiomassan kasvavasta energiakäytöstä metsäbiomassan hyödyntämisaste näyttäisi laskevan tulevaisuudessa (=>2020) Metsäteollisuuden puun käytön väheneminen pudottaa energia sivutuotteiden määrää ja energiantuotantoa sivutuotteista, tämän kompensoiminen vaatisi metsähakkeen käyttötavoitteen nostamista jotta v. 2020 puupohjaisen energian tavoite saavutetaan Asettamalla 80 % hyödyntämisaste kuitupuun kestävälle hakkuukertymälle, sekä kantojen ja hakkuutähteen tekniselle tuotantopotentiaalille, voitaisiin metsäbiomassaa ohjata metsäbiomassan 2020 energiakäyttötavoitteiden lisäksi noin 15 milj. k-m 3 /v muihin tarkoituksiin esim. liikennepolttoaineiden valmistukseen. Suurin osa tästä noin 13 milj. k-m 3 määrästä olisi kuitupuuta.