Metsäbiomassan saatavuus energiantuotantoon Timo Karjalainen, Perttu Anttila, Antti Asikainen, Yuri Gerasimov ja Juha Laitila Metsäntutkimuslaitos Bioenergian kestävä tuotanto ja käyttö maailmanlaajuisesti GLOENER-, SEKKI-, ja BIOVAIKU- hankkeiden loppuseminaari 6.3.2009 Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi
Metsäbiomassan saatavuus energiantuotantoon modernin energiapuun maailmanlaajuinen potentiaali energiapuun saatavuus Luoteis-Venäjällä tapaustutkimus metsähakkeen saatavuudesta Varkauden biomassajalostamolle johtopäätökset 16.3.2009 2
Modernin energiapuun maailmanlaajuinen potentiaali yhtenäisiin tilastotietoihin perustuva teoreettis-tekninen arvio potentiaalista (GFRA 2005, FAOSTAT) sisältää hakkuutähteitä nykyisiltä päätehakkuilta hakkuusäästön (kasvun ja hakkuiden erotus) käytetään 25 % hakkuusäästöstä ja hakkuutähteet ei sisällä perinteistä polttopuuta metsäteollisuuden sivutuotteita Lähde: Anttila P., Karjalainen, T. & Asikainen. A. 2009 16.3.2009 3 GFRA 2005
Teollisuus- ja polttopuun hakkuut 1990, 2000 ja 2005 (FAO, 2006) Suurimmat teollisuuspuun hakkuut 2005 (FAO, 2006) Suurimmat hakkuusäästöt 2005 (FAO, 2006) Lähde: Anttila P., Karjalainen, T. & Asikainen. A. 2009 16.3.2009 4
Kertymä nykyisiltä hakkuilta ja hakkuusäästöstä Lähde: Anttila P., Karjalainen, T. & Asikainen. A. 2009 16.3.2009 5
Moderni energiapuupotentiaali noin 1,2 mrd m 3 :ä tai 2400 TWh:a / vuosi Lähde: Anttila P., Karjalainen, T. & Asikainen. A. 2009 1,2 mrd m 3 ~ 8,8 EJ 16.3.2009 6
Modernin energiapuun kertymän suhteen lupaavat alueet missä hakkuut ja hakkuusäästö suuret pinta-alayksikköä kohden Lähde: Anttila P., Karjalainen, T. & Asikainen. A. 2009 16.3.2009 7
Arvioita energiapuun potentiaalista ja primäärienergian kysynnästä noin 2 % maailman primäärienergian kysynnästä Lähde: Anttila P., Karjalainen, T. & Asikainen. A. 2009 16.3.2009 8
Johtopäätökset Moderni energiapuupotentiaali noin 2400 TWh tai 8,8 EJ/vuosi, noin 2 % globaalista primäärienergian kysynnästä Lupaavia alueita Pohjois Amerikka Keski- ja Pohjois-Eurooppa, Venäjä Itä-Aasia Etelä-Amerikka Luotettavampien arvioiden saamiseksi tarvitaan kansainvälistä yhteistyötä 16.3.2009 9
Luoteis-Venäjän energiapuuvarat 13 milj. asukasta metsäala 118 milj. ha puuston tilavuus 10 mrd. m3 vuotuinen hakkuusuunnite 106 milj. m3, 40 % käytössä energian kulutus 81 Mtoe tai 943 TWh (44 % kaasu, 19 % öljy, 16 % kivihiili, 18 % ydin- ja vesivoima, 2 % uusiutuvat) Table 2. Techically available energy wood potential in Northwest Russia. Source Scenario for energy wood resources Actual 1) Allowable 2) Potential 3) million TWh million TWh million solid m 3 solid m 3 solid m 3 TWh Timber harvesting 21.8 43.6 55.4 110.8 80.6 161.2 Sawmilling 9.1 18.2 18.1 36.2 23.3 46.6 Total energy wood 30.9 61.8 73.5 147.0 103.9 207.8 1) based on actual fellings (40.2 mill. m 3 final felling, 5.1 mill. m 3 thinning, 4.7 mill. m 3 other felling), and and sawmill production (7.3 mill. m 3 sawn wood and plywood) 2) based on full utilisation of annual allowable cut (106.2 mill. m 3 final felling, 5.1 mill. m 3 thinning and 4.7 mill. m 3 other felling), and sawmill production (13.7 mill. m 3 sawn wood and plywood) 3) based on also full utilisation of thinnings (106.2 mill. m 3 final felling, 53.1 mill. m 3 thinning and 4.7 mill. m 3 other felling), and sawmill production (18.0 mill. m 3 sawn wood and plywood) Lähde: Gerasimov & Karjalainen 2009 16.3.2009 10
Energiapuu alkuperän mukaan Hakkuilta 21,8 milj. m 3 Sahoilta ja vaneritehtailta 9,1 milj. m 3 Lähde: Gerasimov & Karjalainen 2009 46% 13% 6% 6% 29% 16.3.2009 11
Energiapuu puulajiryhmän mukaan 58% 42% Lähde: Gerasimov & Karjalainen 2009 16.3.2009 12
Tulokset alueittain (8) Hakkuista leshooseittain skenaariot metsien käytön intensiteetille Aluetasolla puulajiryhmittäin alkuperä sahojen ja vaneritehtaiden sivutuotteet Lähde: Gerasimov & Karjalainen 2009 16.3.2009 13
Energiapuun tuonti Värtsilään hankintakustannusten ja rautatiekuljetusmatkan mukaan Volume Cost 25 50 45 20 40 Cumulative volume, million m3 per year 15 10 35 30 25 20 15 Average cost, Euro per m3 <35 /m 3 5 5 milj. m 3 10 5 0 100-199 200-299 300-399 400-499 500-599 600-699 700-799 800-899 900-999 1000-1099 1100-1199 1200-1299 1300-1399 1400-1499 1600-1699 1700-1799 1800-1899 1900-1999 2000-2099 2100-2199 0 Distance to Vjartsilia, km <550 km Lähde: Gerasimov & Karjalainen 2009 16.3.2009 14
Luoteis-Venäjän johtopäätökset/huomiot Suuret energiapuuvarat, nyt alle 2 % energian käytöstä, nykyisiltä hakkuilta mahdollisuus 6 % (=> 15 % => 21%) Suuret alueiden väliset ja sisäiset erot; johtuvat eroista metsävarojen määrässä ja niiden hyödyntämisessä, käytettävissä olevasta infrastruktuurista, metsien käytölle asetetuista rajoitteista jne. Nykyisin alavarastoille ja sahoille tuleva energiapuu yleensä hyödynnetty => koko potentiaali ei ole ylimääräinen Metsien käsittelyn tehostaminen (harvennukset, tavaralajimenetelmä) Enemmän energiapuuta hakkuualueille Vähentää energiapuun kertymistä alavarastoille, jotka sijaitsevat lähempänän asutuskeskuksia Vaatii laajamittaisen metsähakkeen keruun ja käytön teknologian kehittämistä 16.3.2009 15
Luoteis-Venäjän johtopäätökset/huomiot jatkuu Mahdollisuudet Energiapuu paikallinen / alueellinen energialähde, käyttö hyvä paikallis- ja aluetaloudelle Asutuskeskuksissa perusinfra olemassa (kaukolämpö, lämmön ja voiman yhteistuotanto) Ala kehittymätön => mahdollisuus hyödyntää suoraan uutta teknologiaa => teknologian ja osaamisen markkinat Öljy ja hiilikattiloiden muuttaminen biomassalle / puulle => kasvihuonekaasujen nettopäästöjen väheneminen Fossiilisen energian saatavuus ja halpa hinta ei ole taattu Jos markkinat Luoteis-Venäjällä eivät kehity, kysyntää on Euroopassa 16.3.2009 16
Tapaustutkimus: metsähakkeen saatavuus Varkauden biomassajalostamolle 16.3.2009 17 Metsähakkeen käyttö suhteessa korjuupotentiaaliin laskentaalueella raaka-ainelähteittäin Lähde: Laitila ym. 2008
2,8 milj. m 3 < 150 km Energiantuotannossa hyödyntämättömän metsähakkeen määrä kaukokuljetusmatkan mukaan Lähde: Laitila ym. 2008 16.3.2009 18
Johtopäätökset Maailmanlaajuinen modernin energiapuun saatavuus rajallinen, mutta lupaavia alueita löytyy Kokemus Suomesta osoittaa, että puupolttoaineilla tärkeä merkitys energiamarkkinoilla ja khkpäästövähennystavoitteisiin pääsemisessä Vaatii uuden teknologian ja menetelmien käyttöä laajassa mittakaavassa, kustannustehokkuutta, koko ketjun ja sen kestävyyden huomioonoton tärkeää toimijoiden yhteistyö, teknologinen kehitys ja tutkimus 16.3.2009 19
Raportteja Anttila, P., Karjalainen, T. & Asikainen, A. 2009. Global potential of modern fuelwood. Working Papers of the Finnish Forest Research Institute. Gerasimov, Y., Karjalainen, T. 2009. Assessment of Energy Wood Resources in Northwest Russia. Working Papers of the Finnish Forest Research Institute. Gerasimov, Y., Karjalainen, T. 2009. Estimation of supply and delivery cost of energy wood from Northwest Russia. Working Papers of the Finnish Forest Research Institute. http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2009/ 16.3.2009 20