1(29) Ruokohelven toimitus- ja vastaanottotapaselvitys Toppilan voimalaitokselle Osoite: Puh/fax PL 43 (Voudintie 6) 044 7813 310 90401 OULU (08)-376 970 V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010 Sähköposti: etunimi.sukunimi@planora.fi 31.5.2010
2(29) Sisällysluettelo: 2.TAUSTA...3 3.RUOKOHELVEN OMINAISUUDET... 4 3.1.Ruokohelven ja vertailupolttoaineiden lämpöarvo, aine- ja tuhkapitoisuudet sekä tuhkan sulamispiste /3/...5 3.2.Eri polttoaineiden lämpöarvo, kosteus, energiatiheys ja tuhkapitoisuus /2/... 6 3.3.Ruokohelven erityisominaisuudet...6 4.RUOKOHELVEN ENERGIAKÄYTTÖ... 9 5.RUOKOHELVEN KÄYTTÖPOTENTIAALI JA TUOTANTOALAT...10 5.1.Toppilan voimalaitoksella...10 5.2.Pelletin ja briketin ominaisuudet ja niiden tuotanto...10 5.3.Muissa Pohjois-Pohjanmaan käyttökohteissa... 12 6.RUOKOHELVEN TUOTANTO... 13 6.1. Yleistä...13 6.2.Korjuuaika...13 6.3.Niitto ja karhotus...13 6.4.Korjuu paaleina...14 6.5.Korjuu irtosilppuna... 14 6.6.Ruokohelpilajikkeet... 15 6.7.Tarvittava viljelyala ja niiden alustava sijainti...15 6.8.Ruokohelven viljelyn ja korjuun hinta Pohjois-Pohjanmaalla...16 7.RUOKOHELVEN TOIMITUSKETJUT...16 7.1.Yleistä...16 7.2. Turveaumasekoitus...17 7.3.Terminaali... 18 7.4.Voimalaitos... 18 7.5.Pelletointi ja briketointi...18 7.6.Energiasisällön todentaminen... 18 8.TOIMITUSKETJUJEN KUSTANNUKSET...19 8.1.Yleistä...19 8.2.Turveaumasekoitus...20 8.3.Vihreäsaaren terminaali...22 8.4.Voimalaitos... 23 8.4.1.Yleistä... 23 8.4.2.Investointi- ja pääomakustannukset...25 8.5.Pelletin ja briketin valmistus ja kuljetuskustannukset...27 9.TOIMITUSKETJUJEN KUSTANNUSVERTAILU...28 10.JOHTOPÄÄTÖKSET... 28 10.1.Yleistä...28 10.2.Toimenpide-ehdotukset...29 1. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
3(29) 2. TAUSTA Tämä selvitys on tehty Oulunkaaren kuntayhtymän toimeksiannosta Planora Oy:ssä, jossa selvityksen tekijänä on ollut Mikko Heikkilä. Logistiikkaosion tähän selvitykseen ovat tehneet Teemu Perälä, Martti Perälä ja Mauri Myllylä Navico Oy:stä. Asiantuntijoina selvityksessä ovat olleet Markku Pyykköstä Vapo Oy:stä, Heikki Karppimaata Turveruukki Oy:stä sekä Heikki Harju-Auttia ja Pertti Vanhala Oulu Energiasta. Planora Oy kiittää saadusta toimeksiannosta. Nykytilanteessa ruokohelven tuotantoalat Oulun/Toppilan voimalaitoksen vaikutusalueella ovat Vapolla noin 3.000 ha ja Turveruukilla noin 150 ha. Tuotantoalasta suhteellisen suuri osuus on tuotannosta poistuneilla turvetuotantoaloilla. Käytännössä silputtu ruokohelpi sekoitetaan turvetuotantopaikalla turveaumaan, sillä tällä alueella ei ole missään energiatuotantoyksikössä helven murskaus ja kuljetinlinjaa. Toppilan voimalaitos käyttää aumasekoitettua turvetta nykyisellään noin 10 GWh vuodessa. Muualla Suomessa on Kokkolan Voima Oy rakentanut helpipaalujen silppuamis- ja kuljetinlinjan sekä paaluille noin 7.000 m2:n varastohallin ja Vaskiluodon Voima Oy:n Seinäjoen voimalaitos käyttää helpiä hakkeeseen/turpeeseen sekoitettuna. Molempien laitosten käyttö on noin 10 GWh vuodessa ja kummallakin on käytössä tuotantoalaa noin 800 ha. Seinäjoen ja Kokkolan voimalaitokset ovat tehneet ruokohelven tuotantosopimukset suoraan tuottajien kanssa. Seinäjoki on ulkoistanut ruokohelpilogistiikan hoidon Metsäliitto Osuuskunnalle, Kokkolan voimalaitos vastaa logistiikasta itse. Vaskiluodon Voiman Vaasan voimalaitos oli teettänyt tanskalaisella konsultilla selvityksen 100 MW:n hiilikattilan muuttamiseksi pelkästään ruokohelpiä ja viljaolkea käyttäväksi olkikattilaksi. Vaikka Vaasan seudulla on pääosin viljanolkea saatavissa noin 600-700 GWh vuodessa, on tästä kuitenkin hankkeesta luovuttu yksipuolisen polttoaineen aiheuttaman saatavuusriskin vuoksi. Nyt Vaasassa on selvitystyön alla kaasutustekniikka, missä olki ja hake kaasutetaan erillisessä kaasutusreaktorissa, kaasu johdetaan vanhaan hiilikattilaan ja poltetaan siinä. Ruokohelven käytön suurimpina esteinä on sen kilpailukykyinen hinta. Voimalaitokset toimivat liiketaloudellisesti ja käyttävät turvetta ja/tai haketta hinnanmuodostuksen vertailupolttoaineina. Vaikka ruokohelven energiahinta olisi sama kuin yleisesti vertailupolttoaineella käytettävällä hakkeella, hintapaineen hakkeeseen verrattuna aiheuttaa hakesähkön tuotannosta maksettava bioenergian tuotantotuki tuotetulle sähköenergialle, joka on noin 6,90 / MWh. Tämä vastaa polttoaineen hinnassa tuotantorakenteesta riippuen 2,00-3,00 / MWh. Tämän lisäksi helven pienet toimitusmäärät ja siitä johtuva logistiikan työläämpi hoitaminen etenkin turpeeseen verrattuna aiheuttaa ylimääräisen kustannuspaineen. Oman lisäpaineen V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
4(29) tuottajahintaan aiheuttaa myös vuoden 2010 alussa poistunut energiakasvituki 60,00 /ha mikä vastaa energiana noin 2,30 / MWh. Ruokohelven tuotannosta, korjuusta. kuljetuksesta ja käsittelystä sekä poltosta on tehty useita tutkimuksia ja käyttökokeita joiden tietoja on hyödynnetty tässä selvityksessä. Näitä selvityksiä ovat mm.: 1. MTT: Ruokohelven viljely ja korjuu energian tuotantoa varten, 2005 2. Helsingin yliopisto, pro gradu-tutkielma: Bioenergiaa pellosta: Ruokohelpin mahdollisuudet energian tuotannossa 3. VTT: Ruokohelven käyttöselvitys voimalaitoksella. Tutkimusraportti VTT-R-0371707 4. Metso Power: Peltobiomassan poltettavuus 5. Kokkolan Voima: Malliesimerkki ruokohelven vastaanotosta, käsittelystä ja poltosta 6. Kuopion Energia Oy: Ruokohelpin koepoltto 2006 7. Mika Säynäjäkagas: Bioenergiaa pellolta 18.3.2010 8. Olli Reinikainen: Ruokohelven ympäristövaikutukset ja energiatehokkuus 18.3.2010 9 Samuli Rinne: Ruokohelven käsittely voimalaitoksella 18.3.2010 10. Turun ammattikorkeakoulu: Ruokoenergiaa järviruo on energian käyttömahdollisuudet Etelä-Suomessa 11. Seinäjoen ammattikorkeakoulu: Ruokohelven korjuun kustannukset ja energiankäytön kannattavuus briketöitynä Kuortaneella Tässä kustannustasoselvityksessä ovat mukana kaikki kustannuserät pellon laidasta siihen saakka kun ruokohelpi on polttokelpoisena voimalaitoksen polttoaineen vastaanottoasemalla tai kattilaan menevällä syöttökuljettimella. Kohdassa 5.8 on myös selvitetty ruokohelven viljelykustannuksia ja ns. pellonlaitahintaa. Tässä logistiikka- ja kustannustasoselvityksessä käytetään demolaitoksena Toppilan voimalaitosta. 3. RUOKOHELVEN OMINAISUUDET V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
5(29) 3.1. Ruokohelven ja vertailupolttoaineiden lämpöarvo, aine- ja tuhkapitoisuudet sekä tuhkan sulamispiste /3/ Kuva 1. Ruokohelpin tehollisen lämpöarvon MWh/ tn riippuvuus kosteudesta. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
6(29) 3.2. Eri polttoaineiden lämpöarvo, kosteus, energiatiheys ja tuhkapitoisuus /2/ 3.3. Ruokohelven erityisominaisuudet Tavanomaisista viljely- ja käyttöolosuhteista saatujen tutkimustiertojen perusteella on kevätkorjatun ruokohelven tehollinen lämpöarvo 3,06 3,94 MWh /tn, satotaso 4,5 7,0 tn/ha ja helpisilpun irtotiheys 70 kg/i-m3. Keskiarvoluvuilla laskettuna on tehollinen lämpöarvo 3,5 MWh/tn, satotaso 5,75 tn/ha ja energiamäärä 20,1 MWh/ha sekä helpisilpun energiatiheys silpun pituudesta riippuen noin 0,15..0,33 MWh/i- m3 (laskelmissa 0,25 MWh/i- m3). Kuva 2. Helpisilpun energiatiheys keskipituuden mukaan /9/. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
7(29) Energia-, tilavuus- ja kokonaispainoja sekä tuotantoaloja laskettaessa käytetään tässä raportissa em. keskiarvolukuja kevätkorjatulle ruokohelvelle. Ruokohelven paalauksessa on tiloilla yleisesti käytössä oleva pyöröpaalain. Lisäksi on käytössä muutamia kalliita yli 100.000 ja raskaita noin 7,0 tn suurpaalaimia. Kuva 3. Pyöröpaalain jä pyöröpaaluja /9/. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
8(29) Pyöröpaalu, pituus ja halkaisija noin 1,2 1,5 m, paino noin 200 250 kg/ paalu. Kuva 4. Suurpaalain ja suurpaaleja /9/. Suurpaali, noin 0,8x0,8x 2,4 m, paino noin 340 400 kg/ paalu Kuljetuksessa yksittäinen pyörö- tai suurpaali vaativat likimain saman tilavuuden, joten niitä mahtuu täysperävaunurekkaan noin 70 80 kpl. Kuormapainot ja energiamäärät: pyöröpaaleilla, 14,0 18,0 tn/ kuorma ja energiamäärä 50 63 MWh/ kuorma V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
9(29) suurpaaleilla, 24,0 28,0 tn/ kuorma ja energiamäärä 84 100 MWh/ kuorma Ruokohelvestä voidaan valmistaa myös pellettiä tai brikettiä, valmistusta on selvitetty tarkemmin kohdassa 4.2 ja valmistuskustannuksia kohdassa 7. 4. RUOKOHELVEN ENERGIAKÄYTTÖ Ruokohelven energiakäyttöä suunnitellessa tulee muistaa, että; Sen energiatiheys on pieni, noin 0,2 0,3 MWh/ i-m3, joten suuria määriä käytettäessä ei turpeelle ja hakkeelle suunniteltujen kuljettimien ja syöttölaitteiden kapasiteetti riitä. Lisäksi varastointi vaatii huomattavasti paljon enemmän tilaa. Kuva 5. Helven laskennallinen tilavuusosuus polttoaineseoksessa /9/ Se on kuivaa, kosteus 10-20 %, ja kevyttä, joten se pölyää herkästi ja kasvattaa paloturvallisuusriskiä sekä lisää puhtaanapitotarvetta. Turpeelle ja puulle suunnitelluissa kattiloissa poltto onnistuu vain seospolttoaineena. Kemiallisena maksimikäyttösuhteena pidetään puuseoksessa 10 % ja turveseoksessa enintään 20 %:n energiaosuutta. On hyvä muistaa, että 10 prosentin energiaosuus vastaa polttoainevirrassa noin 30 %:n tilavuusosuutta, ks. kuva 5. Runsasseosteisena kuiva ruokohelpi nostaa tulipesän lämpötilaa rasittaen arinoita ja muurauksia sekä aiheuttaa leijupetikattilassa petihiekan sintraantumisriskin Voi aiheuttaa pölyn ja homeen vaikutuksesta työntekijöille terveysriskin (vrt. hake). Liian kosteana tarttuu kiinni kolakuljettimiin. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
10(29) Kevätkorjattu pyöröpaaleissa oleva ruokohelpi, kun se on varastoitu peittämättä lappeellaan korkeisiin kasoihin aluspuiden päälle, ei olennaisesti lisää sen kosteutta poltossa sillä ylimmät paalut kastuvat vain pinnasta. 5. RUOKOHELVEN KÄYTTÖPOTENTIAALI JA TUOTANTOALAT 5.1. Toppilan voimalaitoksella Toppilan voimalaitos käyttää polttoturvetta noin 2.500 GWh ja puupolttoaineita noin 700 GWh vuodessa. Vastaavat irtokuutiomäärät ovat; turvetta 2.500.000 i-m3 (1,0 MWh/i-m3) ja puupolttoaineita 950.000 i-m3 (0,74 MWh/i-m3) vuodessa. Kun voimalaitoksen huipun käyttöaika noin 5.500 h/a ja kattiloiden lämpöteho yhteensä 582 MW, menee kattiloiden nimellisteholla biopolttoainetta laadusta riippuen yht. 500 650 i-m3 eli noin 5-6 rekkakuormaa tunnissa. Taulukossa 1 on esitetty helpin käyttömäärät, polttoainevirta ja tuotantoalat kun ruokohelven käyttöosuus on 3, 5 tai 10 % energiamäärästä. Voi todeta, että realistinen määrä Toppilan voimalaitoksella on korkeintaan noin 5 %:n energiaosuus. Tämä vastaa 4000 tunnin vuotuisella helpin polttoajalla helpivirtaa noin 160 i-m3 (paino 70 kg/i-m3) tunnissa, kokonaismäärä noin 640.000 i-m3/a, energiamäärä noin 160 GWh/a ja tarvittava viljelyala noin 8.000 hehtaaria. Taulukko 1. Ruokohelven käyttömäärät, polttoainevirta ja tuotantoalat Polttoaine Käyttö MWh/a RUOKOHELPI TuotantoHelpi osuus Lämpöarvo. Tilavuus Käyttö P.ainevirtaTuotanto ala % MWh/a MWh/i-m3 i-m3 tuntia/a i-m3/h MWh/ha ha Jyrsinturve 2 500 000 Hake 700 000 YHTEENSÄ 3 3 75000 21000 96000 0,25 0,25 300000 84000 384000 4000 4000 75,0 21,0 96,0 20,1 20,1 3731 1045 4776 Jyrsinturve 2 500 000 Hake 700 000 YHTEENSÄ 5 5 125000 35000 160000 0,25 0,25 500000 140000 640000 4000 4000 125,0 35,0 160,0 20,1 20,1 6219 1741 7960 Jyrsinturve 2 500 000 Hake 700 000 YHTEENSÄ 10 10 250000 70000 320000 0,25 0,25 1000000 280000 1280000 4000 4000 250,0 70,0 320,0 20,1 20,1 12438 3483 15920 5.2. Pelletin ja briketin ominaisuudet ja niiden tuotanto V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
11(29) Pelletti tai briketti on biopolttoaineesta kovassa paineessa puristettua raetta. Pelletin halkaisija on alle 10 mm ja pituus 10 30 mm, briketti on taas riippuen briketointilaitteesta halkaisijaltaan 60 120 mm ja pituus muutamasta sentistä noin 10-15 senttimetriin. Pelletin irtokuutio painaa noin 600 kg ja briketti noin 500-550 kg. Ruokohelvestä puristetun pelletin lämpöarvo on kosteudesta riippuen noin 4,2..4,6 MWh/ tn. Koetulosten perusteella voidaan ruokohelpiä käyttää ilman lisäaineita yksinään pelletti- tai brikettituotannon raaka-aineena. Kun kevätkorjatun helpin kosteus on vain 10-20 %, tarvitaan sen lisäkuivaukseen kallista kuivausenergiaa hyvin vähän tai ei ollenkaan. Ruokohelpipelletin ja briketin käsittely ja säilytys vastaa MTT Timo Lötjösen mukaan puupohjaisen pelletin ja briketin ominaisuuksia. Voimalaitoksella voi näin ollen käsitellä ja säilyttää ruokohelpipellettiä ja brikettiä vastaavalla tekniikalla kuin puupellettiä ja puubrikettiä. Ruokohelven pelletoinnista ja briketoinnista esim. Vapo ja Seinäjoen ammattikorkeakoulu ovat tehneet useita testikokeita ja koemittaustuloksia. Kummankin tuotantotavan tekee haasteelliseksi helvellä murskainta käytettäessä suuri tehontarve 500 600 hv ja silti pienehkö tuntituotos noin 4 10 tn tunnissa. Märkä helpi on hitaampaa murskata. Suuri tehontarve estää myös kapasiteetiltaan suuren yksikkökoon. Tällöin joudutaan kapasiteettia kasvattaessa rakentamaan rinnakkaislinjoja. Briketin valmistuksessa on vaihtoehto repiä paalut repijällä ja sen jälkeen silputa max. 5..6 cm:n silppuun, sillä se käy sellaisenaan briketin valmistukseen. Pelletin valmistus taas vaatii normaalioloissa silpun ajamisen ennen pelletöintiä vasaramyllyn läpi. Molemmat tuotantotavat vievät puristusvaiheessa likimain saman energiamäärän. Briketin etuna on se, ettei sitä tarvitse murskata (vasaramylly) vaan tuote voidaan tehdä suoraan silpusta. Tämä säästää investointi- ja kunnossapitokustannuksia. Kun pienen pellettilinjan tuotantokapasiteetti on 5.000 tn (22.000 MWh/a) vuodessa, tarvitaan raaka-aineeksi ruokohelpiä, (3,5 MWh/tn), 6.300 tn eli noin 90.000 i-m3 ja tuotantoalaa noin 1.100 ha. Esimerkiksi pelletin tehdashinta raaka-ainekuluineen, ilman kuormaus- ja kuljetuskustannuksia asiakkaalle, suuressa yksikössä ja halvalla raaka-aineella on noin 104 / tn ja pienessä yksikössä noin 140 / tn eli 23,60 31,80 / MWh. Kun hakepolttoaine maksaa noin 16 18,00 / MWh ja jyrsinpolttoturve noin 9 10,00 / MWh, on aivan selvää, ettei korkean hinnan vuoksi pelletti voi olla kuin marginaalipolttoaine voimalaitos- ja kaukolämpökäytössä. Briketin poltto suurissa kattiloissa on liki samanlaista kuin pelletin poltto. Suurin ero on paloajoissa sillä suurempana kappaleena briketin paloaika on pidempi. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
12(29) Pientalokattiloissa briketti täytyy olla pienikokoista, jotta sen poltto onnistuu stokerisyöttimen kautta. Pelletille on kehitetty pientalokäyttöön täysin automaattinen pellettipoltin joka ei sovellu briketille. Kuva 6. Pellettikasa 5.3. Muissa Pohjois-Pohjanmaan käyttökohteissa Suurin yksittäinen polttoturpeen käyttökohde on Kanteleen Voima Oy:n lauhdelaitos Haapavedellä. Sen vuotuiset polttoaineen käyttömäärät ovat likimain samaa luokkaa kuin Toppilan voimalaitoksen. Käyttömäärät ovat 2,5 milj. i-m3 jyrsinturvetta ja noin 0,2 milj. i-m3 puupolttoaineita. Kun polttotekniikkana on pölypoltto, täytyy puupolttoaine jauhaa ennen kattilaan syöttämistä. Se rajoittaa puupolttoaineiden käyttöä. Kun Stora-Enson ja Laanilan Voiman vastapainelaitoksia ei huomioida ovat suurimmat käyttökohteet Kajaanin, Kuusamon ja Ylivieskan vastapainevoimalaitokset. Kainuun Voima Oy:n omistaman Kajaanin Tihisenniemen voimalaitoksen turvekattilan lämpöteho on 240 MW ja suurin mahdollinen turbiinin sähköteho 88 MW. Kun UPM lopetti Kajaanin tehtaiden tuotannon, on voimalaitos selvästi ylisuuri, sillä suurin vastapainelämpökuorma on 80 MW. Tällöin sähköteho on noin 30 MW. Kattila käy maksimi kaukolämpökuormallakin vain puoliteholla. Kun huipun käyttöaika on noin 4.500 h/a voi jyrsinturpeen käyttö olla korkeintaan noin 0,6 milj. i-m3 vuodessa. Kuusamo ja Ylivieska käyttävät kumpikin noin 120.000 i-m3 jyrsinturvetta vuodessa. Viiden prosentin ruokohelven käyttöosuudella ja 4.000 h/ a ruokohelven käyttöajalla ovat sen käyttömäärät, polttoainevirrat ja tuotantoalat seuraavat; Paikkakunta Käyttö MWh/a i-m3/h i-m3/a Tuotantoala/ha Haapavesi Kajaani Kuusamo Ylivieska 125 000 30 000 6 000 6 000 125 30 6 6 500 000 120 000 24 000 24 000 6 200 1 500 300 300 YHTEENSÄ 167 000 668 000 8 300 V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
13(29) Jos Pohjanmaalla alettaisiin käyttämään ruokohelpeä maksimaalisesti paikallisena polttoaineena voisi viljelyala nousta noin 15.000 20.000 hehtaariin. Pelletti- ja brikettituotannossa rajoittuu käyttöalue pääasiassa pohjoismaihin ja kilpailukykyisellä hinnalla ovat markkinat todella suuret, rajan asettaa vain tuotantomahdollisuudet. 6. RUOKOHELVEN TUOTANTO 6.1. Yleistä Laskennassa käytetyt ruokohelven energiatuotannon tunnusluvut on esitetty kohdassa 2.3. 6.2. Korjuuaika Energiakäyttöön menevä ruokohelpi korjataan keväällä huhti-toukokuussa lumien sulamisen jälkeen, jolloin ruokohelven kosteus on alhainen ja polttolaatu hyvä. Tavoiteltu korjuukosteus on 10-15 %, johon päästään keväällä helposti. Optimiolosuhteissa ruokohelven korjuu voidaan suorittaa jo varhaiskeväällä heti lumien jälkeen, kun maa on vielä roudassa ja kantaa hyvin työkoneita. Jos routaa ei ole tai se sulaa yhtä aikaa lumien sulamisen kanssa, korjuu tehdään, kun maa kantaa korjuukaluston. Helpi on korjattava viimeistään, kun uusi kasvusto on enintään 10-15 cm. 6.3. Niitto ja karhotus Talvella lumi painaa ruokohelpikasvuston maata vasten noin 20 cm paksuksi kerrokseksi, joten korjuutappioiden minimoimiseksi se täytyy niittää mahdollisimman lyhyeen sänkeen. Niiton onnistuminen edellyttää, että pellon pinta on tasattu ja kivet ja kannot on poistettu huolellisesti ja ruokohelpikasvuston perustamisvaiheessa. Vuosittaisten korjuiden aikana pellon pintaan ei saa tulla työkoneiden aiheuttamia uria, sillä seuraavina vuosina kasvustoa ei pystytä niittämään urien kohdilta millään koneella tarkasti. Ruokohelven kevätkorjuussa tapahtuu väistämättä korjuutappioita, koska kasvusto on laossa ja haurasta. Ruokohelven korjuuta pidetään onnistuneena, jos korjuutappiot jäävät 20 %:iin pellolla olevasta kasvustosta. Korjuutappiot voivat nousta 40-50 %:iin, jos niittokoneen niittokorkeutta ei ole säädetty tarpeeksi matalalle. Ruokohelven niittoon sopivat lautasniittokoneet ja lautasniittomurskaimet. Lautasniittokoneen etuina ovat keveys, helppo sängen pituussäätö ja vähäiset varisemistappiot, koska murskainosaa ei ole. Lautasniittokoneella niitetty kasvusto on karhotettava ennen korjuuta. Karhotukseen käytetään samoja roottorikarhottimia kuin säiliörehullekin. Niittomurskain puolestaan tekee valmiit karhot, jolloin karhotustyövaihetta V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
14(29) ei välttämättä tarvita. Tärkeää on, että karhot ovat korjuukoneelle sopivan muotoiset ja kokoiset. Varsinkin isojen karhojen jäämistä sateeseen on vältettävä, sillä niiden keskusta kuivuu hitaasti korjuukuntoon ja uudelleen karhotus voi aiheuttaa merkittäviä tappioita. Kuva 7. Ruokohelven niittoa 6.4. Korjuu paaleina Tällä hetkellä ruokohelven korjuuseen käytetty yleisin paalaintyyppi on pyöröpaalain. Ne ovat halvempia ja kevyempiä kuin kanttipaalaimet. Kanttipaalainten etuina ovat pyöröpaalaimiin verrattuina suurempi kapasiteetti, tiiviimmät paalit, ja paalien parempi tilankäyttö kuljetusajoneuvoissa, koska paalit ovat suorakaiteen muotoisia. Kuljetusautoihin saadaan kanttipaaleilla 50-70 % painavampia kuormia kuin pyöröpaaleilla, minkä vuoksi kanttipaalusta suositellaan. Kanttipaalaimet ovat kuitenkin pyöröpaalaimia selvästi kalliimpia ja raskaampia. Keväisin kanttipaalaimet voivat aiheuttaa kevätkostean pellon uriutumista, mikä puolestaan saattaa lisätä helven korjuutappioita. Pyöröpaalin mitat ovat: halkaisija 1,2 m tai 1,5 m ja leveys 1,2 m. Kanttipaalien mitat ovat: 1,2 m x 0,7 m x 2,4 m tai 1,2m x 0,9 m x 2,4 m. 6.5. Korjuu irtosilppuna Irtosilppukorjuun etuna on, että sillä saadaan tehtyä pellolla voimalaitosten kuljetuslinjoille sopivaa silppua. Tällöin ei erillistä paalien murskausta tai silppuamista tarvita. Irtosilppukorjuuta voidaan käyttää, jos viljelmä sijaitsee korkeintaan 10-15 kilometrin päässä turvetuotantoalueesta tai polttoaineterminaalista, koska silpun kuormatiheys on pieni. Silpun tulee olla tasalaatuista ja pituuden alle 50 mm, jotta silppu sekoittuu hyvin pääpolttoaineeseen ja kulkee voimalaitoksen kuljettimissa ongelmitta. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
15(29) Kuva 8. Ruokohelven korjuu silppuna 6.6. Ruokohelpilajikkeet Energia- ja kuitutarkoituksiin kokeillut lajikkeet on lähes poikkeuksetta jalostettu rehukäyttöön. Suomessa yleisimmin energiakäyttöön käytettyjä ruokohelpilajikkeita ovat tällä hetkellä Palaton ja Chiefton. Kotimaista energia- ja kuitukäyttöön paremmin soveltuvaa lajiketta kehitetään parhaillaan Boreal Kasvinjalostus Oy:n toimesta. Ruokohelven kuivaainesato keväällä korjattuna on toisesta satovuodesta lähtien noin 5-8 tonnia hehtaarilta. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT) vuosien 2002-2009 virallisten lajikekokeiden tulokset eri ruokohelpilajikkeilla ilmenevät oheisesta taulukosta. Taulukko 2. 6.7. Ruokohelpilajikkeiden satoisuus ja talvituhoherkkyys MTT:n vuosien 2002 2009 virallisten kokeiden mukaan Lajike Sato kg/ha Talvituho % Kevättiheys % PALATON 6173 11,4 84,2 CHIEFTON 6173 13,8 81,6 BOR RH50 4574 6,4 85,4 Tarvittava viljelyala ja niiden alustava sijainti ProAgrian ja ELY-keskusten henkilöt eivät osanneet haastattelussa määritellä ruokohelven viljelyalueiden sijainnin kehittymistä vuoteen 2015 mennessä. Yleinen näkemys oli että pellolla ruokehelven viljely on melko kannattamatonta, viljely tulee keskittymään käytöstä poistetuille turvesoille. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
6.8. 16(29) Ruokohelven viljelyn ja korjuun hinta Pohjois-Pohjanmaalla MTT Timo Lötjösen mukaan ruokohelven viljely Pohjois-Pohjanmaalla maksaa noin 20 23 / MWh maalajista ja sadosta riippuen. Viljely pitää sisällään pellon vuokran, perustamisen, kylvön ja lannoituksen. Korjuun hinta on korjuutavasta riippuen 8 9 / MWh. Viljelijä saa hehtaarikohtaista maataloustukea tällä hetkellä energiakasvituen poistuttua noin 19-23 / MWh. Korjuukustannukset kasvavat hehtaarikohtaisen sadon kasvaessa, maataloustuki on kuitenkin hehtaarikohtainen. Näin viljelijän tulot saattavat jopa pudota satomäärän noustessa. Käytännössä viljelijälle maksetaan Pohjois-Pohjanmaalla ruokohelvestä korjattuna pellon laidassa 3 6 / MWh riippuen viljelmän sijainnista. Selvyyden vuoksi kuljetusvaihtoehtojen tarkastelussa käytetään ruokohelven pellonlaitahintaa 6 / MWh. Ruokohelven viljelyala on pysynyt samansuuruisena viimeiset kolme vuotta. Jotta ruokohelpiviljely saataisiin houkuttelevammaksi, pitäisi lopputuotteen hintaa saada nostettua jonkin tyyppisen syöttötariffin avulla. Pellonlaitahinta pitäisi saada kaksinkertaiseksi jotta viljely olisi pidemmällä aikavälillä viljelijälle mielekästä. 7. RUOKOHELVEN TOIMITUSKETJUT 7.1. Yleistä Tässä selvityksessä on perehdytty Toppilan voimalaitoksen osalta kolmeen eri toimitusketjuun; Ruokohelpi kuljetetaan mahdollisimman lähellä olevalle turvesuolle, siellä punnitaan ja sekoitetaan jyrsinturpeen joukkoon Ruokohelpi kuljetetaan paaleissa Vihreäsaaren hiili- ja puuterminaaliin, siellä revitään, silputaan ja kuljetetaan Toppilan voimalaitokselle Toppilan voimalaitokselle investoidaan helpipaalien vastaanottotilat ja tehdään puupolttoaineiden käsittelylinjan yhteyteen helpipaalien hajotus- ja silputuslinja kuljettimineen. Lisäksi on erikseen selvitetty briketti- tai pellettituotannon aiheuttamia lisäkustannuksia ja varastoinnissa sekä kuljetuksessa saatavia kustannussäästöjä. Ruokohelven käyttöä suunniteltaessa tulee muistaa, että viljelyn aloituksesta vasta kolmas kausi tuottaa täyden sadon. Ensimmäinen kevätkorjattu sato saadaan vasta 2 vuoden kuluttua kylvöstä. Tästä johtuen ei ensimmäisenä kannata rakentaa voimalaitoksen käsittely-ketjua, vaan siirtymävaihe hoidetaan turveaumasekoituksella tai terminaalikäsittelyssä. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
7.2. 17(29) Turveaumasekoitus Aumasekoituksen toimitusketju: Silppukorjuu Kuljetus turvesuolle Sekoitus ja näytteet Kuljetus voimalaitokselle tai Paalaus Kuljetus suolle Silppuaminen Sekoitus ja näytteet Kuljetus voimalaitokselle Kalusto: silppukorjuukalusto tai niitto ja paalaus kuljetuskalusto pellolta turvesuolle suolla siirrettävä murskausasema siirtopuhaltimin määrän todentaminen, esim.etukuormaajatraktori kauhavaa alla näytteenottolaitteet kuljetuskalusto suolta voimalaitokselle Lisäkustannukset aiheutuvat paalien kuljetuksesta turvesuolle, helpipaalien käsittelystä turvesuolla sekä kuormauksesta ajoneuvoon. Kuljetuskustannukset suoaumasta voimalaitokselle ovat likimain yhtä suuret kuin polttohakkeen kuljetuksessa. Kuva 9. Siirrettävä murskainasema toiminnassa. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
7.3. 18(29) Terminaali Terminaalimallissa on toimitusketju samanlainen kuin turvesuosekoituksessa. Erona on vain se, että suon tilalla on terminaali jossa ruokohelpi silputaan ja kuljetetaan silppuna voimalaitokselle muun polttoaineen joukkoon. Helpipaalien käsittelykustannukset ovat samat kuin turveaumasekoituksessa, mutta lisäkustannuksia aiheutuu pidemmästä kuljetusmatkasta johtuen paalien kuljetuksessa viljelykseltä voimalaitoksen lähellä olevaan terminaaliin. 7.4. Voimalaitos Toimitusketju: Niitto ja paalaus Kuljetus paaluina voimalaan Repijä ja silppuri Siirto kattilaan Viiden prosentin käyttöosuudella ja 4.000 tunnin polttoajalla tulee ruokohelpivirta olla noin 160 i-m3 eli noin 11 tn tunnissa. Käytettäessä pyöröpaaluja jonka paino on 200 250 kg/paalu palaa tunnin aikana noin 45 55 paalua. Helpipaalujen varastokuljetinkapasiteetti mitoitetaan niin, että varastokuljettimella on ennen uuden kuorman tuloa noin tunnin varasto, tarvitaan varastokuljetinkapasiteettia noin 140:lle pyöröpaalulle. Kun pyöröpaaluja on kaksi rinnakkain ja yksi niiden päällä, tarvitaan varastokuljetin, jonka pituus on noin 70 metriä. Koska helpipaaluille ei järjestetä välivarastoa, tulee helpikuorma purkaa pyöräkuormaajalla varastokuljettimelle keskimäärin 1,5 tunnin välein. 7.5. Pelletointi ja briketointi Briketti- ja pellettituotannon kustannuksia on selvitetty mobiililaitteisto- tai pelletti/ brikettitehdastuotannossa. 7.6. Energiasisällön todentaminen Energiasisältö tulee aina todeta siinä vaiheessa, kun ruokohelpeä toimitetaan voimalaitokselle. Kun ruokohelpeä kuljetetaan pellolta tai terminaalista paaleina tai irtosilppuna suoraan voimalaitokselle, selvitetään energiasisältö voimalaitoksella kuorman massan ja helvestä otettavan näytteen perusteella. Suon kautta kulkevien turve/puu helpi seosten osalta selvitetään helven massa (kg) seostamisen yhteydessä suolla, ja puhtaasta helpinäytteestä määritellyn energiasisällön ja helven massan kautta lasketaan kuormassa oleva helpienergiamäärä. Seoskuorman kokonais V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
19(29) massasta ja energiamäärästä vähennetään helven osuus ja loppu osa on sitten toista seosainetta. Energiasisällön selvittämisen kustannukset ovat vähäiset verrattuna toimitusketjujen kokonaiskustannuksiin. 8. TOIMITUSKETJUJEN KUSTANNUKSET 8.1. Yleistä Ruokohelven kaukokuljetus voi tapahtua silppuna, paaleina tai sekoituksena turpeen tai hakkeen kanssa. Paalien kaukokuljetuskustannusiin vaikuttavat olennaisesti paalin tyyppi, tiiviys ja energiasisältö. Erityisesti pyöröpaalissa paalin tiheys ja sen seurauksena energiasisältö vaihtelee Suomessa erittäin paljon. Ruokohelvestä ei ole mahdollista saada täyttä kuormaa, eli paino jää aina alle sallitun maksimin. Suurkanttipaaleista saa paalien muodon takia paremman täyttöasteen verrattuna pyöröpaaleihin. Suurkanttipaalaimia on Suomessa käytössä kuitenkin varsin vähän. Pohjois-Pohjanmaalla paalaus tapahtuu pyöröpaalaimilla. Mikäli rekka-auton kuormakoko on 140 m³, turve ei maksimikuormalla täytä koko kuormatilaa. Tällöin matalamman energiatiheyden omaavaa keveämpää ruokohelpisilppua voi tehokkaasti kuljettaa turpeen seassa. Varastoinnille pellolla tai suolla ei lasketa erillistä kustannusta. Varastossa tapahtuvat laatutappiot jätetään myös huomiotta. Kuljetusten ohjaukseen ja siihen liittyvän kehitystyöhön liittyvät kulut jätetään huomioimatta. Logistiikkaselvityksessä käytetyt välimatkat on mitattu kartta-aineistosta. Viljelysten sijainti ilmaistiin pääasiassa kuntatasolla, välimatkat on mitattu kunnan arvioidusta keskipisteestä määränpäähän. Kuljetuskustannuksissa on käytetty VTT:n vuonna 2008 selvitettyjä yleisiä ruokohelven kuljetuskustannuksia. Kustannukset sisältävät ajoneuvo- matka-aika, onnettomuus- ja ympäristökustannukset. Polttoaineen hinnassa on tapahtunut vuoden 2008 ja 2009 välillä keskimäärin 18 sentin alenema litraa kohden. Polttoaineen hinnan osuus kokonaiskuljetuskustannuksista on noin 48 %. Polttoaineen hinnassa on tapahtunut kuitenkin nousua vuoden 2010 aikana, näin ollen vuoden 2008 kuljetuskustannuksia ei korjata polttoaineen hinnan osalta. Kuljetuskustannukset perustuvat lisäksi seuraaviin olettamiin: kuljetuskaluston koko, paalikuljetuksissa 126 m³ ja seoskuljetuksissa 120 m³ 1,2 m ja 1,5 m pyöröhelpipaalin tiheys on noin 130 kg/m³ suurkanttipaalin tiheys on noin 150 kg/m³ silpun kuljetuskustannukset pitävän sisällään lastauksen ruokohelven kosteus 20% V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
8.2. 20(29) Turveaumasekoitus Turvesuolla tapahtuvaan murskaukseen ja seostukseen liittyy aina siirtokuljetus pellolta suolle. Ruokohelven siirtokuljetusten kustannukset kappaleessa 7.1. mainituilla perusolettamilla ovat seuraavat: 6,00 5,00 h W M / s u n n 3,00 a ts u k s u t 2,00 je l u K Irto Ppaali, d=1,2 m Ppaali, d=1,5 m Sk-paali 1,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 M atka, km Kuva 10. Siirtokuljetuskustannukset Suolla tapahtuvassa ruokohelven murskauksessa ja seostuksessa käytetään seuraavia olettamia: Murskaus 3 /MWh - 9 /MWh, Hyötymurskaus Oy:n hinta 4,30..8,60 /MWh, laskelmissa käytetään 4 /MWh seostaminen /MWh, seossuhde 15 % V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
21(29) Kuva 11. Aumasekoitusta Ruokohelven kuljettamisen, murskauksen ja seostamisen, sekä turve- ruokohelpiseoksen kuljettamisen logistiikkakustannukset koko ketjulle ovat seuraavat: Taulukko 3 Suo Erittely kuljetus, murskaus ja seostuskustannusten muodostumisesta toimitusketjussa pelto suo voimalaitos. Pelto suo km Hakasuo Hakasuo Hakasuo Hakasuo Pehkeensuo Pehkeensuo Jouttenoinen Jouttenoinen Jouttenoinen Jouttenoinen Jouttenoinen Jouttenoinen Jouttenoinen Jouttenoinen Taulukko 4 68 91 70 19 9 42 62 34 45 12 25 5 33 32 Kuljetuskustannukset pelto - suo Suo Toppila /MWh Ppaali, Ppaali, Irto d=1,2 m d=1,5 m Sk-paali 8,42 4,94 4,65 3,34 9,72 5,77 5,43 3,89 8,54 5,02 4,72 3,38 5,51 3,09 2,90 2,08 4,89 2,69 2,53 1,82 6,90 3,98 3,74 2,68 8,08 4,72 4,44 3,19 6,42 3,67 3,45 2,48 7,08 4,09 3,84 2,76 5,08 2,81 2,64 1,90 5,88 3,32 3,12 2,24 4,64 2,53 2,38 1,71 6,36 3,63 3,41 2,45 6,30 3,59 3,38 2,42 Murskaus Seostus Kuljetuskustannukset km /MWh /MWh suo - Toppila /MWh RintaKuorma 120 m³, suhde menet. 15%, tiiviys 75 kg/m³ 62 6,8 62 6,8 62 6,8 62 6,8 76 7,5 76 7,5 49 6,1 49 6,1 49 6,1 49 6,1 49 6,1 49 6,1 49 6,1 49 6,1 Toimituskustannukset /MWh Ppaali, Ppaali, Irto d=1,2 m d=1,5 m Sk-paali 15,80 16,32 16,03 14,72 17,10 17,15 16,81 15,27 15,92 16,40 16,10 14,76 12,89 14,47 14,28 13,46 12,97 14,77 14,61 13,90 14,98 16,06 15,82 14,76 14,76 15,40 15,12 13,87 13,10 14,35 14,13 13,16 13,76 14,77 14,52 13,44 11,76 13,49 13,32 12,58 12,56 1 13,80 12,92 11,32 13,21 13,06 12,39 13,04 14,31 14,09 13,13 12,98 14,27 14,06 13,10 Yhteenveto aumasekoituksen toimituskustannuksista (pellon laita - suo- voimalaitos) V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
Kunta Yli-II Pudasjärvi Haukipudas Ylikiimiki Utajärvi Vaala Kestilä Oulunsalo Siikajoki Liminka Tyrnävä Ruukki Rantsila Vihanti 22(29) Toimituskustannukset /MWh Ppaali, Ppaali, Irto d=1,2 m d=1,5 m Sk-paali 15,80 16,32 16,03 14,72 17,10 17,15 16,81 15,27 15,92 16,40 16,10 14,76 12,89 14,47 14,28 13,46 12,97 14,77 14,61 13,90 14,98 16,06 15,82 14,76 14,76 15,40 15,12 13,87 13,10 14,35 14,13 13,16 13,76 14,77 14,52 13,44 11,76 13,49 13,32 12,58 12,56 1 13,80 12,92 11,32 13,21 13,06 12,39 13,04 14,31 14,09 13,13 12,98 14,27 14,06 13,10 Taulukon 4 kustannuksiin täytyy lisätä vielä ruokohelven pellonlaitahinta, noin 6 / MWh. Turvesuolla tapahtuva murskaus ja seostus on kallis menetelmä. Soiden sijainti on epäedullinen lähtöpisteen ja määränpään näkökulmasta. Suot ovat pääkuljetussuunnista sivussa, siirto pellolta suolle on melko pitkä. Poikkeuksen tähän muodostavat Utajärvi, Liminka ja Ruukki joissa turvesuo on noin 10 kilometrin päässä viljelyksistä. Näistä tapauksista ainoastaan ketju Ruukki Jouttenoinen Toppilan voimalaitos on edullisempi Vihreäsaaren kautta kulkevaan toimitusketjuun verrattuna. Laskennallisesti irtosilpun toimittaminen turvesuolle on pyöröpaalia edullisempaa, mikäli viljelmä on alle 35 kilomerin etäisyydellä turvesuosta. Tässä oletetaan että irtosilppua ei tarvitse murskata erikseen. Toppilan voimalaitos ei voi kuitenkaan ottaa puhdasta irtosilppua vastaan, vaan se on aina seostettava joko hakkeeseen tai turpeeseen. 8.3. Vihreäsaaren terminaali Kuljetuskustannukset terminaaliin rinnastetaan siirtokuljetuksiin pellolta turvesuolle. Tässä käytetään myös samoja lähtöolettamia. Murskaus terminaalissa mobiilimurskaimella / MWh Terminaalista lämpölaitokselle tehtävä ruokohelpisilpun siirtokuljetus oletetaan toteutettavan 120 m³:n ajoneuvoyhdistelmällä. Kuljetuskustannus välille Vihreäsaari Toppilan Voimalaitos, matkan ollessa 4 km, on 4,80 / MWh sisältäen lastauksen terminaalissa. Kustannustarkastelussa on otettu huomioon se, että myös silppu kulkisi terminaalin kautta, vaikkei sitä siellä silputakaan. On selvää, että käytännössä kannattaa silppu ajaa suoraan voimalaitokselle muun polttoaineen joukkoon. Kuljetuskustannukset sisältävät varsinaisen V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
23(29) kuljetustyön lisäksi paalien osalta murskauksen tai silppuamisen / MWh sekä lastausja siirtokustannukset Vihreäsaaresta Toppilaan 4,80 / MWh. Terminaalivaihtoehdon kuljetuskustannukset kunnittain ovat seuraavat: Taulukko 5. Terminaalivaihtoehdon kuljetus- ja silppuamiskustannukset (pelto terminaali - voimalaitos) Kunta Matka, km Yli-II Pudasjärvi Haukipudas Ylikiimiki Utajärvi Vaala Kestilä Oulunsalo Siikajoki Liminka Tyrnävä Ruukki Rantsila Vihanti 48 87 21 36 56 89 91 10 62 25 34 60 59 70 Toimituskustannukset /MWh Ppaali, Ppaali, Irto d=1,2 m d=1,5 m Sk-paali 12,06 13,00 12,75 11,64 14,30 14,43 14,09 12,60 10,43 11,97 11,78 10,94 11,34 12,55 12,32 11,33 12,53 13,30 13,03 11,84 14,41 14,50 14,16 12,65 14,52 14,57 14,23 12,69 9,75 11,53 11,37 10,64 12,88 13,52 13,24 11,99 10,68 12,12 11,92 11,04 11,22 12,47 12,25 11,28 12,76 13,45 13,17 11,94 12,70 13,41 13,14 11,91 13,34 13,82 13,52 12,18 Taulukon 5 kustannuksiin täytyy lisätä vielä ruokohelven pellonlaitahinta, noin 6 / MWh. Lyhyillä kuljetusmatkoilla irtosilpun kuljettaminen voi olla perusteltua. Korkeampien korjuukustannusten takia silputun helven pellonlaitahinta on kuitenkin paalia kalliimpi. Terminaalin kautta tapahtuva kuljetus pitää sisällään ylimääräisen siirron. Kokonaiskustannuksista tämä siirto on suhteettoman suuri, noin 30 %. Toimitusketjun tarkastelussa on otettava huomioon että Toppilan voimalaitos ei voi ottaa puhdasta irtosilppua vastaan, vaan se on aina seostettava vihreäsaaressa joko hakkeeseen tai turpeeseen. 8.4. 8.4.1. Voimalaitos Yleistä Voimalaitoksella tapahtuvassa ruokohelven käsittelyvaihtoehdossa Toppilan voimalaitokselle rakennetaan ruokohelven varastokuljetin sekä paalujen repimis-, silppuamis- ja siirtolaitteet ruokohelpisilpun siirtämiseksi välivarastolta voimalaitokselle menevään kuljettimeen. Hake- ja ruokohelpilaitteista on liitteenä laskennan perusteena oleva suunnitelmaluonnos 2258-R-01, lay-out 2258-1-02 ja PI-kaavio 2258-R-30. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
24(29) Kun ruokohelpipaalukuorma on purettu noin 140 pyöröpaaluun varastokuljettimelle, tapahtuu paalun siirto kummallekin repijä- ja silppuamislinjalle ja siitä edelleen kuljetus nykyisille kuljettimille täysin automaattisesti joko hakkeen seassa tai ilman sitä. Automaatiosta huolimatta arvioidaan, että kuitenkin ruokohelpilinjan käyttö vaatii kahden henkilön työpanoksen. Hakelaitteiden mitoituksessa on käytetty noin 1500 GWh:n vuosikulutusta ja helpilaitteilla noin 160 GWh/a. Nämä vastaa kuljettimilla hakkeella noin 350 ja ruokohelpillä noin 160 im3 polttoainevirtaa. Edellä mainituilla vuosimäärillä ja kuljetinkapasiteetilla tulee polttoaineiden käsittelylaitteiden vuotuisiksi käyttöajoiksi, joka sisältää vajaakäytön ja huollot, hakkeella 5700 ja ruokohelvellä 5100 tuntia, vaikka huipun käyttöaika esim. ruokohelvellä on vain 4000 tuntia vuodessa. Kaikki hinnat on ilmoitettu arvonlisäverottomina. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
8.4.2. 25(29) Investointi- ja pääomakustannukset Taulukko 6 Toppilan voimalaitoksen investoinnit hake- ja ruokohelpi- tai vain ruokohelpilinjaan Kohde Positio Ala m2 HAKKEEN JA HELPIN YHTEISET LAITTEET: VOA 4x175 m3 Kolakuljetin Hihnakuljetin Kiekkoseula VOA 01 KK 02 HK 01 270 Tekniset tiedot Muita Kapasiteetti Leveys Patjan Nopeus tietoja m3/h m paksuus/m m/s Noin 700 m3 hake 350 m3/h hake 350 m3/h 550 550 550 550 2,3 1,8 2,3 0,3 0,13 0,26 1,0 Hake- ja HelpiPituus Tehon tarve helpilaitteet laitteet m kw x1000 x1000 50 25 2,5 2 x 110 110 7,5 5 YHTEENSÄ 1075 HELPILAITTEET: Kapasiteetti 2 x 5 tn/h Varastokuljetin VK 01 Hydr.koneikko ja sylinterit Syötin repijälle SY 01 Repijät 2 kpl R1.1 ja 1.2 Silppurit, 2 kpl S1.1 ja 1.2 Kolakuljetin ja jakopelti KK 01 Siirtopuhallin putkistoineen Sykloni Sähköistys ja automaatio YHTEENSÄ 182 Max. kolapohja säppilaite hydraulinen 2x30 paalua/h 2x30 paalua/h 2,6 0,013 70 2x15 200 200 200 200 1,5 0,2 0,2 15 2x50 2x75 11 30 Varaosat KONEET JA LAITT., YHT. PERUSTUKSET JA RAKENNUKSET: VOA 01 Vastaanottoasema Seulomo Paalivarasto Murskausasema PER. JA RAKENNUKSET, YHT. ASF.ALUEET 496 50 560 80 /m2 1300 1100 300 1300 8 10 250 25 30 60 100 50 70 8 4000 130 645 50 1770 25 608 873 120 168 104 272 120 2763 1000 Pääomakustannukset eri vaihtoehdoissa Vain helpilaitos Helpi ja hakelaitos Helpi Laina-aika Korko Annuiteetti 15 15 15 4,5 4,5 4,5 0,09311381 0,09311381 0,09311381 Investointi Käyttö Kustannus MWh/a /MWh 1 000 000 160000 0,15 2 763 000 1660000 1,16 1 000 000 80000 Voidaan olettaa, että vaikka Toppilan voimalaitokselle rakennetaan Ruokohelven käsittelylaitteet jää keskimääräinen vuotuinen käyttömäärä alle 160 GWh:n. Kustannuslaskelmissa on käytetty ruokohelpilaitteistojen pääömakuluina 0,87 / MWh joka vastaa 120 GWh:n vuotuista käyttömäärää. Myös kaikki muut kustannukset on kohdistettu 120 GWh:n vuotuista käyttömäärää vastaavaksi. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010 250 25 15 60 100 25 8 100 583 650 55 168 YHTEENSÄ Taulukko 7 550 330 140 55
26(29) Ruokohelven käsittelystä aiheutuvat käyttö- ja kunnossapitokustannukset: paalikuormien purku, noin 56 MWh/ kuorma, pyöräkuormaajalla 30 min, noin 50 / h eli noin 0,50 /MWh. sähkökustannukset 8 kwh/ polttoaineen MWh, 6 sent/ kwh, 0,48 / MWh kunnossapito, 5 % inv. kuluista on 50.000 /a, eli 0,42 / MWh käytön henkilöstökulut 2 henkilötyövuotta sos.kuluineen, yht. 60.000 /a, eli 0,50 / MWh Käyttö- ja kunnossapitokustannukset ovat yhteensä 1,90 / MWh ja pääomakustannukset 0,87 / MWh eli kokonaiskustannukset kuorman purusta polttoon ovat 2,77 / MWh. Taulukko 8 Kunta Kuljetus- ja Toppilan voimalaitoksen kokonaiskustannukset (2,77 / MWh) yhteensä Matka, km Yli-II Pudasjärvi Haukipudas Ylikiimiki Utajärvi Vaala Kestilä Oulunsalo Siikajoki Liminka Tyrnävä Ruukki Rantsila Vihanti 48 87 21 36 56 89 91 10 62 25 34 60 59 70 Toimituskustannukset /MWh Ppaali, Ppaali, Irto d=1,2 m d=1,5 m Sk-paali 7,26 6,97 6,72 5,61 9,50 8,40 8,06 6,57 5,63 5,94 5,75 4,91 6,54 6,52 6,29 5,30 7,73 7,27 7,00 5,81 9,61 8,47 8,13 6,62 9,72 8,54 8,20 6,66 4,95 5,50 5,34 4,61 8,08 7,49 7,21 5,96 5,88 6,09 5,89 5,01 6,42 6,44 6,22 5,25 7,96 7,42 7,14 5,91 7,90 7,38 7,11 5,88 8,54 7,79 7,49 6,15 Taulukon 8 kustannuksiin täytyy lisätä vielä ruokohelven pellonlaitahinta, noin 6 / MWh. Lyhyillä kuljetusmatkoilla irtosilpun kuljettaminen voi olla perusteltua. Mikäli matka Toppilan voimalaitokselle on vähemmän kuin 10 kilometriä, kannattaa korjuu toteuttaa silppuamalla. Toppilan voimalaitos ei voi kuitenkaan ottaa puhdasta irtosilppua vastaan, vaan se on aina seostettava joko hakkeeseen tai turpeeseen. Muussa tapauksessa paalaus on edullisempi vaihtoehto. Hintaero näyttäytyy tarkastelemalla esim. Oulunsalon kustannuksia. Korkeampien korjuukustannusten takia silputun helven pellonlaitahinta on kuitenkin paalia kalliimpi. Irtosilpun toimituskustannukset eivät sisällä voimalaitoksella ruokohelven käsittelystä aiheutuvia kokonaiskustannuksia 2,77 / MWh. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
27(29) Verrattaessa toimitusketjujen kustannuksia toisiinsa on hyvä huomioida toimitusketjujen kustannuselementtien vaikutukset. Taulukkoon on kerätty vertailun vuoksi pyöröpaalien eri kustannuselementtien vaihteluvälit. Taulukko 9 Pyöröpaalien käsittelyn kustannuselementit eri toimitusketjuilla Toimitusketju Pyöröpaalien käsittelyn kustannuselementit /MW h Yhteensä /MW h Siirto suo / Mobiili Siirto Murskaus terminaali murskaus Seostus Toppilaan Toppilassa Pelto - Suo - Voimalaitos 3-6 4 1 6-7 14-18 Pelto - Vihreäsaari - Voimalaitos 2-6 4 5 11-15 Pelto - Voimalaitos 3-6 3 6-9 8.5. Pelletin ja briketin valmistus ja kuljetuskustannukset Pelletin ja briketin valmistushinnat eivät sisällä erillistä ruokohelven kuivausta, joka maksaa energiahinnasta ja raaka-aineen kosteudesta riippuen 2,50 / MWh. Taulukko 10 Tehdaspelletöinnin kustannusjakauma, / MWh, alv 0 % Tehdaspelletöinti Tuotanto 5000 tn/a Siirto tehtaalle Syöttö repijään ja Vasaram. ja pelletointi Käyttö- ja kupi Pääoma- Varastointikulut kustannukset silppuriin Kuljetus YHTEENSÄ laitokselle (laitos 50 km etäisyydellä) 10-75 km 2,5-5,00 Keskiarvo 3,75 3,50 5,80 2,60 0,5 2 16,15 Taulukko 11 Pelletöinnin tai briketoinnin kustannusjakauma mobiiliyksiköllä, /MWh, alv 0% Pelletöinti tai briketointi mobiiliyksiköllä Helpipaalut ovat pellolla Paalujen syöttö Repijä- Käyttö- ja kupi ja silppuamis Pelletti kustannus Pelletti, repijä ja vasara 3,50 0,65 Briketti, repijä ja silppuri 3,50 0,65 Briketti 5,80 Pääoma- Varastointikulut kustannukset Kuljetus laitokselle (yksikkö 10 100 km etäisyydellä) 1-2,5 YHTEENSÄ 2,10 0,5 1,75 14,30 1,60 0,5 1,75 12,00 Taulukon 10 ja 11 lukuihin täytyy sisällyttää vielä ruokohelven pellonlaitahinta, noin 6 / MWh. Mobiilituotannossa on yksikön kapasiteetti 2,0 tn pellettiä tunnissa, tehollinen käyttöaika 4.000 h/ a ja vuosituotanto 8000 tn/ a. Tehollisen käyttöajan lisäksi on laskettu siirtoihin ja huoltoihin käytettävän noin 2000 h/ a. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
28(29) 9. TOIMITUSKETJUJEN KUSTANNUSVERTAILU Toimitusketjun kustannukset ovat suon kautta kulkevassa ketjussa erittäin korkeat. Tarkastelussa olevista toimitusvaihtoehdoista suon kautta tapahtuva kuljetus tulee kysymykseen, mikäli ruokohelpiviljelmä on suon välittömässä läheisyydessä. Vaihtoehtoina olevat suot eivät yleensä olleet matkan varrelle, suolle on poikettava suoralta reitiltä Toppilan voimalaitokselle. Tämä tekee ketjusta kustannustehottoman. Ainoastaan Ruukissa ja Utajärvellä olevat viljelmät voisivat olla potentiaalisia tämän toimitusketjun hyödyntämiselle. Vihreäsaaren terminaalin kautta kulkeva toimitusketju on melko tehokas vaihtoehto verrattuna suolla tapahtuvaan murskaukseen. Ylimääräiset siirrot ovat kuitenkin turha kuluerä, tässä tapauksessa 4,80 eur / MWh. Logistiikkaketjut täytyy saada eheäksi, terminaalivaihtoehto ei ole mielekäs pitkä aikavälin ratkaisu. Lisäksi Vihreäsaarta tarkasteltaessa on syytä ottaa huomioon Vihreäsaaren pidemmän aikavälin kehittäminen sekä mittavasta liikenteestä alueen asutukselle aiheutuvat haitat. Kuljetus suoraan Toppilan voimalaitokselle on edullisin vaihtoehto. Erilliset siirrot turvesuolle tai terminaaliin lisäävät kustannuksia. Ruokohelven käsittely Toppilan voimalaitoksen tontilla edellyttää kuitenkin huomattavia investointeja. Voimalaitostontilla ruokohelven käytön vaatimat investointikustannukset on otettu laskelmissa huomioon. Laskennalliset investointikustannukset ovat pienemmät verrattuna mobiilin murskauksen kustannuksiin. Lisäksi ylimääräisten siirtojen osuus jää toimitusketjusta kokonaan pois. Tarkastelu on toteutettu kappaleessa 7.4. Kun tehdaspelletin hintaan lisätään pellonlaitahinta, tässä käytetty 6,00 / MWh, on kokonaishinta noin 22 2 /MWh voimalaitoksella, missä pelletti voidaan hyödyntää sellaisenaan nykyisissä polttoaineen käsittelylaitteissa. 10.JOHTOPÄÄTÖKSET 10.1. Yleistä Tarkastellut vaihtoehdot olivat suon ja terminaalin kautta kulkevien toimitusketjujen osalta varsin kalliita. Toppilan tontilla tapahtuva ruokohelpipaalujen käsittely vaikuttaa alustavassa tarkastelussa kustannustehokkaalta. Tämä vaatisi kuitenkin melko mittavia investointeja. Toteutuakseen investoinneille olisi löydettävät kestävät perusteet niin energiatalouden ja alueen kehittämisenkin näkökulmasta. Pelletöinti ja briketöintivaihtoehdot vaikuttavat, ruokohelven pienestä irtotiheydestä ja kalliista kuljetuskuluista johtuen mielenkiintoisimmilta toteutusvaihtoehdoilta. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010
29(29) 10.2. Toimenpide-ehdotukset Toppila ja Vihreäsaari Toppilan voimalaitoksen ja Vihreäsaaren terminaalin suunnittelussa on huomioitava käytössä olevien polttoaineiden kuljetusreitit, kuljetusautojen pysäköintitilat sekä niihin tarvittavat muutokset mahdollisten uusien polttoaineiden varalta. Tehdaspelletöinti Ruokohelven pelletöinti erillisessä tehtaassa vaikuttaa alustavan tarkastelun pohjalta mahdolliselta ruokohelven toimitusvaihtoehdolta. Muiden vaihtoehtojen epätaloudellisuus ja investointien sisältämät riskit puoltavat pellettitehtaan perusteellista toimintamahdollisuuksien selvittämistä. Tässä yhteydessä tulee huomioida tehtaan mahdollisuudet pelletöidä myös puupohjaisia aineita. Mobiilipelletöinti tai briketöinti Ruokohelven briketöinti pellonlaidassa mobiililla kalustolla vaikuttaa alustavan tarkastelun pohjalta pelletöintiäkin edullisemmalta vaihtoehdolta, sillä silppu voidaan murskaamatta briketöidä. Tekniikka tähän on kuitenkin kehitysvaiheessa. Murskaava kalusto ei sovellu kohtuuttoman tehontarpeen takia ruokohelven silppuamiseen ja murskaukseen sillä sen tehontarve on suuri 600 700 hv ja tuotanto vain noin käytännön syistä hakemurskauksen kanssa korkeintaan noin 200 pyöröpaalua päivässä. Murskaimen suuri tehontarve on rajoite kapasiteetin kasvattamiseen. Ruokohelven mobiilikaluston kehittämisessä on tarve siirtyä murskaamisesta leikkaaviin teriin, hyödyntäen leikkuupuimureissa yleisesti käytettyä silppuritekniikkaa. Irtohelpi tulee voida syöttää sellaisenaan silppuriin, mutta paalut vaativat erillisen repijän ennen silppuria. Mobiilikaluston kehittämisessä tulisi tavoitteena olla, korkeistä työvoimakustannuksista johtuen, yhdellä yksiköllä tuotantotaso vähintään 3 4,0 tonnia pellettiä tai brikettiä tunnissa. Tällöin esim. kuukauden korjuuaikana voitaisiin irtoolkea suoraan briketoida tai pelletöidä noin 120 200 hehtaarin alalta. V\Ruokohelpi\Kaikki tekstit\luov.raporttitekstit\ 22.2.2010