Vesihuoltolaitosten vaikutus ilmastonmuutokseen Vesihuoltonuoret 6.11.2009, Tampere Tuija Tukiainen Teknillinen korkeakoulu
Diplomityö Aihe: Vesihuoltolaitosten kasvihuonekaasupäästöt Suomessa Esiselvitys: kasvihuonekaasupäästöjen kokoluokka ja vähentäminen lähinnä energiatehokkuutta parantamalla Teettäjinä VVY ja VTT
Tavoitteet Ilmastonmuutoksen torjuminen Velvoitteiden täyttäminen: EU:n päästökauppaan kuuluvat alat Suomessa: 21 % 2005 => 2020, päästökauppaan kuulumattomat 16 % Energiatehokkuuden parantaminen 20 %
Vesihuollon kasvihuonekaasupäästöt Energiantuotannon päästöt: Hiilidioksidi (CO 2 ) (fossiilinen) Lähteet: sähkön ja lämmönkäyttö Haihduntapäästöt: Metaani (CH 4 ), dityppioksidi (N 2 O) Lähteet: jäteveden ja lietteen käsittely
Päästökertoimet Kasvihuonekaasut: IPCC 2007, 100 v.: CH 4 : 25 CO 2 ekv N 2 O: 298 CO 2 ekv Energiantuotanto: Energiatilasto 2007, keskimääräiset kertoimet (hyödynjakomenetelmä, häviöt huomioitu): Sähkö: 250 g CO 2 /kwh Kaukolämpö: 240 g CO 2 /kwh
Tutkimuksen tekeminen Kysely energiankäytöstä (2007) 11 laitosta 24 % Suomessa tuotettavasta talousvedestä 34 % Suomen jätevesistä Energiatietojen yleistäminen Laitoskoon perusteella: käsitelty vesimäärä 10 milj. m 3 erotteluperusteena Rajaus: vain käytetty energia ja suorat haihduntapäästöt
Vesihuoltolaitosten energiankäyttö (netto) 4 % Jätevedenpuhdistamot: (erillis)lämpö, netto 45 % 44 % Vesilaitokset ja vesijohtoverkosto: sähkö Vesilaitokset: (erillis)lämpö Jätevedenpuhdistamot ja viemäriverkosto: sähkö, netto 7 %
Päästöjen merkittävyys Laitosten (ml. verkostot) sähkönkäyttö 500 GWh/a eli 0,6 % Suomen sähkön loppukäytöstä (2007) Kasvihuonekaasupäästöt 310 000 400 000 t CO 2 ekv/a (vrt. veden lämmitys kotitalouksissa 1,3 Mt CO 2 ekv/a), hyvitykset 26 000 t CO 2 ekv/a (2006) Alle 0,5 % Suomen khk päästöistä (2007) Arviossa 48 60 % haihduntapäästöjä!
Päästöt lähteittäin Päästöjen jakautuminen Vesilaitokset: energiankäyttö Kasvihuonekaasupäästöt, t CO2 ekv/a 120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000 Energiankäyttö: 160,000 t CO 2 ekv 18,000 109,000 t CO 2 ekv Haihduntapäästöt: 150,000 240,000 t CO 2 ekv Jätevedenpuhdistamot: energiankäyttö (kaikkiaan) Kompostointi: energia Lietteen kuljetus: polttoaine Jätevedenpuhdistus ja biokaasun tuotanto: haihduntapäästöt Jäteveden purkaminen: haihduntapäästöt Lietteen kompostointi: haihduntapäästöt Lietteen kaatopaikkasijoitus: haihduntapäästöt 0
CH 4 :n ja N 2 O:n merkitys Haihduntapäästöjen muodostuminen: Painoarvo CO 2 ekv päästöissä Jätevedenpuhdistus ja biokaasutus Puhdistetun jäteveden purkaminen Lietteen kaatopaikkasijoitus Lietteen kompostointi CH 4 41 100 % 100 % 58 % N 2 O 0 59 % 100 % 42 %
Energiantuotantopotentiaali Lietteenkäsittely: Mädätys + biokaasun ajoneuvopolttoainekäyttö tai sähkön ja lämmöntuotanto Lietteenpoltto Jäteveden lämpösisältö hyödyntäminen lähinnä keskitetysti teoriassa potentiaali 3,5 TWh/a
Lietteen hyödyntämistavat Päästöhyvitykset t CO 2 ekv/a Päästöt t CO 2 ekv/a Erotus t CO 2 ekv/a Biokaasutus + sähkön ja lämmön tuotanto biokaasusta Biokaasutus + jalostetun kaasun ajoneuvopolttoainekäyttö Lietteenpoltto 69 000 93 000 75 000 101 000 66 000 99 000 44 000 48 000 49 000 83 000 Huom! Taulukossa huomioitu vain energiantuotanto ja käyttö, ei haihduntapäästöjä eikä poltossa syntyvää N 2 O:a. 25 000 49 000 27 000 52 000 17 000 16 000
Energiatehostaminen Energiankäytön vähentämisen mahdollisuudet laitoksilla ja verkostoissa: Verkostojen kunto => Valmistettavan veden määrä Jätevedenpuhdistamoille tulevan jäteveden määrä Pumppaus ja ilmastus Maankäytön suunnittelu
Laitoskohtaisia energiatietoja 1/4 Vesilaitoksen ja vesijohtoverkoston ominaisenergiankulutus Energiankulutus, kwh/m 3 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 Valmistettu vesimäärä, 1000 m 3 /a Pohjavesilaitos Pohjavesi tekopohjavesilaitos Pintavesilaitos
Laitoskohtaisia energiatietoja 2/4 Jätevedenpuhdistamon ominaisenergiankulutus (5 laitosta) 1,40 Energiankulutus, kwh/m 3 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000 22 000 24 000 Käsitelty vesimäärä, 1000 m 3 /a Ei mädättämöä Mädättämö
Laitoskohtaisia energiatietoja 3/4 Jätevedenpuhdistamon energiankulutus (5 laitosta) Energiankulutus, kwh/kg poistettua BOD 7 :a 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000 22 000 24 000 Käsitelty vesimäärä, 1000 m 3 /a Ei mädättämöä Mädättämö
Laitoskohtaisia energiatietoja 4/4 Energiankulutus suhteessa typpireduktioon Energiankulutus, kwh/m 3 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % Kokonaistyppireduktio, % Mädättämö Ei mädättämöä
Jatkotutkimustarpeet Jätevedenpuhdistuksen haihduntapäästöt Mitattuja tietoja erilaisilta laitoksilta Lietteenkäsittelyn ketjujen kasvihuonekaasutaseet vertailu haihduntapäästöt huomioiden Laitosten sähkön ja lämmityksentarve Jäteveden lämpösisällön hyödyntäminen