Peltobioenergiapotentiaaliselvitys Haapavesi - Siikalatva seutukunnan alueella Katse tulevaisuuteen hankkeelle

Peltobioenergiapotentiaaliselvitys Haapavesi - Siikalatva seutukunnan alueella Katse tulevaisuuteen hankkeelle Laatijat: Hannu Kokkoniemi Esko Viitala Lauri Tölli

2 SISÄLTÖ Johdanto... 3 Peltobioenergia... 4 Viljan olki... 7 Viljojen jyvät... 9 Rypsi... 10 Nurmibiomassat... 11 Peltobiomassojen hyödyntämismahdollisuudet biokaasuntuotannossa... 13 Teoreettinen biokaasupotentiaali... 13 Haapavesi... 14 Siikalatva... 15 Pyhäntä... 16 Yhteenveto... 17 Lähteet... 18 LIITTEET... 19 LIITE 1. KUNTAKOHTAINEN PELTOBIOENERGIAPOTENTIAALI... 19 Käsitteitä... 19

3 Johdanto Taustat Tavoitteena selvittää alueen teknisesti hyödynnettävissä oleva peltobioenergiapotentiaali. Selvitystyön avuksi saimme Katse Tulevaisuuteen hankkeelta viljelijäkyselyn tulokset sekä Haapavesi - Siikalatvan maaseutuhallinnolta alueen pellon käytön kasveittain. Energiapotentiaaliselvitys tehtiin ruokohelvestä, viljan oljesta, jyvistä, öljykasveista ja nurmesta sekä nurmen viljelyyn soveltuvista aloista. Lisäksi selvitykseen kuuluu peltoenergiasta tuotetun biokaasun teknisesti hyödynnettävissä olevan määrän laskenta. Bioenergian tuotannosta kiinnostuneet viljelijät Katse Tulevaisuuteen hankkeen tekemän kyselyn mukaan peltobioenergian tuotannosta myyntiin oli kiinnostunut 19 maatalousyrittäjää. Kuusi yrittäjää tuotti myyntiin ruokohelpeä (syksy 2011). Biomassan hyödyntämisestä oli kiinnostunut 24 maatilaa ja säilörehun liikatuotantoa oli 14 maatilalla vastanneista. Kyselyn vastausprosentti oli 9,6 % ja kysely lähetettiin 822 maatilalle. Biokaasun tuotannosta kiinnostuneet viljelijät BioG - hankkeen (Biokaasun tuotannon liiketoimintamallien kehittäminen Pohjois-Pohjanmaalla - hanke, 2011) tekemän viljelijäkyselyn mukaan Haapavedellä oli 9 maatilaa, Siikalatvan alueella 12 maatilaa ja Pyhännällä kaksi maatilaa kiinnostunut biokaasun tuotannosta (Sankari T & Imppola R, 2011). Kysely lähettiin viljelijöille keväällä 2010. Raaka-aineen toimittamisesta biokaasulaitokseen oli kiinnostunut 7 viljelijää Haapavedellä, 8 Siikalatvan alueella ja 1 viljelijä Pyhännällä. Nykyisellään biokaasun potentiaalisia käyttökohteita on Haapavedellä kolme, joista yksi on varsinainen biokaasulaitos, lisäksi on lämpölaitos sekä pellettilämpölaitos. Siikalatvan alueella on neljä lämpölaitosta ja yksi pellettilämpölaitos. Pyhännällä on kaksi lämpölaitosta. (Sankari T & Imppola R, 2011).

4 Peltobioenergia Peltobioenergialla tarkoitetaan viljelyspeltojen, muiden hoidettujen peltojen, kesantopeltojen sekä turvetuotannosta vapautuneiden suopohjien hyödyntämistä energiakasvien tuotantoon. Peltobiomassaa tuotetaan kiinteinä, nestemäisinä tai kaasumaisina polttoaineina kasvilajista riippuen. Kiinteiksi polttoaineita tuotetaan ruokohelvestä, oljista, jyvistä tai erilaisista energiapuista kuten energiapajusta. Nestemäiset polttoaineet ovat joko alkoholi- tai kasviöljypohjaisia. Alkoholipohjaista bioetanolia saadaan sokeri- ja tärkkelyspitoisista kasveista kuten sokerijuurikkaasta tai ohrasta. Biodieseliä saadaan puolestaan rypsistä, rapsista tai sinapista. Kaasumaisia polttoaineita voidaan tuottaa monista useista peltokasveista kuten ruokohelvestä, nurmirehusta, maa-artisokasta ja maissista mädättämällä ne anaerobisesti biokaasuksi. Seutukunnan pellon käyttö vuonna 2011 on esitetty taulukossa 1. Lisäksi taulukkoon sisältyy erityistukisopimusalat, jotka voivat olla luonnonlaitumia, kosteikkoja jne. Peltoa alueella on yhteensä 32 535 ha. Pelloista puolet on nurmella, (säilörehu-, heinä- ja laidunnurmet), kolmasosa viljalla ja loput muita kasveja. TAULUKKO 1. PELTOMAANKÄYTTÖ V 2011 Peltoa Viherlan noitusnu Pellon käyttö vuonna 2011 /ha Tilapäisesti Paikkakunta yhteensä Viljakasvit Öljykasvit Nurmi rmi kesannot Ruokohelpi erityistukisopimusalat viljelemätön Haapavesi 13205 3235 71 7428 260 490 910 666 144 Siikalatva 17557 6284 95 8077 510 1645 257 562 126 Pyhäntä 1773 477 14 1058 53 158 9 3 Yhteensä 32535 9996 181 16563 823 2293 1168 1238 274 Lähde: Katse Tulevaisuuteen hanke/ alueen maaseutuhallinnot LHP ja Peruna, vihannes, puutarhakasvit,

5 Ruokohelpi Ruokohelpeä voidaan käyttää kiinteänä polttoaineena tai kaasumaisena polttoaineena. Kiinteänä polttoaineena ruokohelpi silputaan pieneksi ja poltetaan muun kiinteän polttoaineen kuten hakkeen ja turpeen joukossa seospolttoaineena. Polttotavoista ruokohelven polttoon soveltuu parhaiten leijukerrospoltto isoissa voimalaitoskattiloissa. Ruokohelpeä ei juurikaan polteta pienissä MW-luokan laitoksissa. Ruokohelpeä voidaan käyttää raaka-aineena agropelletin tai briketin valmistukseen joko yksin tai seoksena tavanomaisten puu- ja turveraaka-aineiden kanssa. Tällöin polttaminen jopa pienkiinteistöjen lämpökattiloissa olisi mahdollista. Agropellettien ongelmana on suuri tuhkapitoisuus ja kattilan olisi hyvä olla liikkuva-arinainen tuhkanpoiston vuoksi. Tarjolla on myös pyörivällä palopäällä olevia pellettipolttimia. Kaasumaisena polttoaineena ruokohelpi mädätetään biokaasulaitoksessa ja hyödynnetään metaanikaasuna. Seuraavassa ruokohelven energiapotentiaalia käsitellään sekä kiinteänä polttoaineena että kaasumaisena polttoaineena. Siikalatvan seutukunnassa oli vuoden 2011 aikana viljelyssä ruokohelpeä Haapavedellä 910 ha sekä Siikalatvassa 257 ha. Pyhännällä ei ollut ruokohelpiviljelyksiä. Yhteensä viljelyssä oli 1167 ha. Eniten ruokohelpeä viljelee Vapo (Suo oy, Vapon tytäryhtiö). Lisäksi on yksityisiä viljelijöitä joilla on sopimus ruokohelven tuotannosta Vapon tai Turveruukki oy:n kanssa. Vapo on päättänyt luopua ruokohelven viljelystä ja kun yksityisten viljelijöiden sopimuskausi päättyy, ei sitä enää uusita. Vapo on laittanut myös omat ruokohelpiviljelyksensä myyntiin vuoden 2011 aikana. Myynnissä olevien alueiden oletetaan kiinnostavan varsinkin laajentavia karjatiloja ja karjatiloille menevät alueet suurella todennäköisyydellä menisivät nautakarjan rehuntuotantoon. Koska tämä on vain oletus, huomioidaan edellä mainitut alueet myös jatkossa potentiaaliseksi ruokohelpialaksi. Lisäksi Vapolta on vapautumassa seuraavan 5-10 vuoden aikana tuotantokäytöstä turvesuota Haapaveden alueella noin 1000 ha ja Siikalatvan alueella noin 450 ha. Tästä alasta arviolta 30 % voi arvella soveltuvan peltokäyttöön. Siikalatvan alueella toimivalta Turveruukki oy:ltä vapautuu seuraavan 5-10 vuoden aikana 590 hehtaaria turvesuota tuotantokäytöstä. Tästä suurin osa on vuokrattuja soita, joiden jälkikäytöstä päättää maanomistaja (Turveruukki OY, 2012). Merkittävä osa Turveruukin entisistä tuotantoalueista on metsitetty turvetuotannon päätyttyä. Laskelmissa Turveruukilta vapautuvaa potentiaalista alaa on huomioitu 177 ha (kolmannes vapautuvasta alasta). Haapavedellä potentiaalista ruokohelpialaa olisi 1210 ha ja Siikalatvalla 569 ha. Yhteensä potentiaalista ruokohelpialaa olisi seuraavan 5-10 vuoden aikana 1780 ha, mikäli ruokohelpipeltoa ei siirtyisi nautakarjan rehuntuotantoon.

6 TAULUKKO 2. RUOKOHELVEN ENERGIAPOTENTIAALI turvetuotannosta Nykyinen peltokäyttöön Potentiaalinen Kunta ruokohelpiala vapautuva ala ruokohelpiala Ruokohelven energiasisältö kiinteänä polttoaineena GWh/a Ruokohelven energiasisältö kaasumaisena polttoaineena GWh/a Haapavesi 910 ha 300 ha 1210 ha 30 36 Siikalatva 257 ha 312 ha 569 ha 14 17 Pyhäntä 0 ha 0 ha 0 ha 0 0 Taulukossa 2 on esitetty ruokohelven viljely- ja energiapotentiaali kiinteänä polttoaineena sekä kaasumaisena polttoaineena. Ruokohelpisadon energiasisältö polttokäytössä on 4,8 MWh/tonni kuiva-ainetta. Kuiva-ainesato on keskimäärin 4-7 tn/ha. Turvesoilla satotaso on yleensä alhaisempi kuin vanhemmilla peltomailla. Usein keskimääräinen energiapotentiaali polttokäytössä on 20-27 MWh/ha. Laskelmassa on energiasisällöksi huomioitu 25 MWh/ha. Kaasumaisena polttoaineena biokaasuenergiaa saadaan n 30 MWh/ha. Biokaasulaitokseen ruokohelpi korjataan tuoreena, joten varisemistappiot ovat selvästi pienemmät kuin polttomenetelmänä korjattaessa. Kiinteänä polttoaineena ruokohelven energiasisältö on yhteensä 44 GWh ja kaasumaisena polttoaineena 53 GWh. (TAULUKKO 2).

7 Viljan olki Viljanviljelyn sivutuotteena syntyy olkea. Olkea korjataan vähäisessä määrin kuivikkeeksi tai rehuksi. Pääasiassa olkimateriaali silputaan peltoon. Oljen energiakäyttö on Suomessa vielä vähäistä. Esimerkiksi Tanskassa olkea käytetään kiinteänä polttoaineena lämpölaitoksissa paljon. Oljen käytön suurimpana ongelmana ovat keruu, kuljetus ja varastointi. Polttoaineeksi korjattavan oljen kosteus saa korjuuhetkellä olla korkeintaan 25 %. Korjuuseen soveltuvien päivien määrä vaihtelee vuosittain ja keskimääräinen korjuuaika on vain 10-12 päivää vuodessa. Mikäli olki on sateen huuhdeltavana ja saadaan ns. harmaata olkea vähentää tämä oljen kloori- ja alkalipitoisuutta. Tämä puolestaan pienentää kattilan syöpymisongelmia. Korjuupäivien niukkuus kuitenkin rajoittaa harmaan oljen tuotantomahdollisuutta. Oljen käyttöarvoon vaikuttaa poltossa syntyvän tuhkan määrä, koostumus ja tuhkan sulamispiste. Oljen tuhkan sulamispiste on alhaisempi kuin puulla tai ruokohelvellä ja tämä vaikeuttaa sen polttoa. Parhaiten olki soveltuu poltettavaksi seospolttona hakkeen tai turpeen kanssa sekä agropellettinä tai brikettinä jopa pienkiinteistöjen kattiloissa. Kuva 1: Agropelletin laavoittunutta tuhkaa

8 Siikalatvan seutukunnassa oli vuonna 2011 viljelyssä viljaa Haapavedellä 3235 ha, Siikalatvassa 6283 ha sekä Pyhännällä 477 ha. Olkisatoa saadaan noin 2000 kg kuiva-ainetta / ha ja oljen kuiva-aineen energiasisältö polttokäytössä on noin 4,5 MWh/tn. Hehtaarilta saatava energiapotentiaali on siis noin 9 MWh. Kaasumaisena polttoaineena biokaasuenergiaa saadaan oljesta noin 6 MWh/ha. Energiakäyttöön olkisadosta olisi kerättävissä arviolta 40 %. Tästä kuitenkin vain noin 10 % voisi teknisesti olettaa olevan korjattavissa johtuen keruu-, kuljetus, murskaus- ja varastointiongelmista. TAULUKKO 3. VILJAN OLJEN ENRGIAPOTENTIAALI Teknisesti korjattavissa oleva ala 10 % Viljan oljen Viljan oljen energiasisältö kiinteänä energiasisältö kaasumaisena polttoaineena polttoaineena GWh/a GWh/a Kunta Viljakasvit Oljesta energiakäyttöön 40 % Haapavesi 3235 ha 1300 ha 130 ha 1,2 0,8 Siikalatva 6283 ha 2500 ha 250 ha 2,3 1,5 Pyhäntä 477 ha 200 ha 20 ha 0,2 0,1

9 Viljojen jyvät Viljanjyvien energiakäytön mielekkyyteen vaikuttaa voimakkaasti kulloinenkin viljan markkinatilanne sekä viljan hinta. Viljan hinnan ollessa alhainen on sen energiakäyttö polttamalla kannattavampaa. Aina voidaan tietenkin keskustella onko jyvien polttaminen eettisesti mielekästä, koska sen voisi käyttää myös ihmis- ja eläinravinnoksi. Viljan jyvien lämpöarvo vaihtelee jonkin verran riippuen esimerkiksi lajista, lannoituksesta, puhtaudesta sekä kosteudesta. Ympärivuotisessa energiakäytössä vilja voi olla 3-4 % - yksikköä kosteampaa kuin rehukäytön vilja. Kauralla on hieman muita viljoja parempi lämpöarvo korkeamman rasvapitoisuuden vuoksi. Jyvien lämpöarvo on 2-3 MWh/m³. Mitä laadukkaampi vilja on, sitä enemmän siinä on energiaa. Yhdessä kilossa kauppakelpoista viljaa on n. 3,5 kwh energiaa. Yhden viljakilon tuottaminen vaatii kaikkiaan energiaa noin 1 kwh ja tästä viljelyn osuus on noin 0,5 kwh. Näin energiahyötysuhdetta ajatellen ei viljan polttaminen energiaksi ole mahdoton ajatus. Jyvien tuhkan sulaminen aiheuttaa ongelmia palopäässä. Lisäksi savukaasut sisältävät syövyttäviä aineita. Varsinkin kauppakelvottomien viljaerien sekä viljankuivauksessa syntyvän puhdistusjätteen sekä lajittelujätteen polttaminen on varteenotettava vaihtoehto. Viljankuivauksen puhdistusjätteen polttaminen tullee lähinnä kyseeseen maatilojen omissa tai lähialueen lämpökeskuksissa. Viljan poltto on nykyisin hyvin vähäistä ja sillä ei ole suurta merkitystä energiantuotannon kannalta. Alla olevassa taulukossa on arvioitu lajittelujätteen sekä kauppakelvottoman viljan energiapotentiaalia. Epäkuranttia tavaraa on eräiden arvioiden mukaan 5-15 % puitavasta viljasta. Teknisesti hyödynnettävissä olevaksi on huomioitu 10 %. Jyvien lämpöarvoksi on huomioitu 2 MWh/m³. TAULUKKO 4. JYVIEN ENRGIAPOTENTIAALI Satotaso keskimäärin 3,3tn/ha Lajittelujätettä ja muuta kauppakelvotonta tavaraa 5-15 % Viljan energiasisältö kiinteänä polttoaineena GWh/a Teknisesti Kunta Viljakasvit hyödynnettävissä 10 % Haapavesi 3235 ha 10600 tn 1060 tn 106 tn / 180 m³ 0,36 Siikalatva 6283 ha 20700 tn 2070 tn 207 tn / 360 m³ 0,72 Pyhäntä 477 ha 1600 tn 160 tn 16 tn / 30 m³ 0,1

10 Rypsi Öljykasveja viljeltiin vuonna 2011 Haapavedellä 71 ha, Siikalatvassa 95 ha sekä Pyhännällä 14 ha. Yhteensä kevät- ja syysrypsin viljelyä oli 180 ha. Rypsin varsien käyttö energiaksi edellyttää nykyistä tarkempaa polttoaineominaisuuksien selvittämistä. Kasviöljypohjaisista kasveista voitaisiin valmistaa lähinnä biodieseliä. Biodieselin raaka-aine on öljykasvien siemenistä puristettu öljy. Rypsin siemen sisältää kasviöljyä noin 40-43 %. Puristuksen sivutuotteena saadaan valkuaispitoista eläinten rehuksi käytettävää rouhetta, jossa on jäljellä vielä kasvin öljyä. Rypsiöljy ei sellaisenaan sovellu nykyisten dieselmoottoreiden polttoaineeksi vaan se pitää ns. vaihtoesteröidä. Maatilapuristamoissa on öljynsaanto isoja puristamoita selvästi pienempi. Lisäksi energiatase pitää saada mahdollisimman positiiviseksi, jotta biodieselin tuotanto on kannattavaa. Rypsin satotason ollessa 1500 kg/ha voidaan siitä 30 % saannolla saada 450 kg öljyä/ha. Tästä noin 7-10 % on glyserolia, joka voidaan hyödyntää esimerkiksi hakkeen seassa polttoaineena. Biodieseliä tulee noin 420 kg. Biodieselin ominaispainolla 0,89 saadaan biodieseliä 470 litraa. Energiapotentiaali on noin 4,7 MWh/ha. Vaikka kaikki Siikalatvan seutukunnan öljykasvien siemenet jalostettaisiin biodieseliksi, energiapotentiaali ei ole kovin merkittävä. TAULUKKO 5. ÖLJYKASVIEN ENERGIAPOTENTIAALI Energiasisältö biodieselinä Kunta Öljykasvit GWh/a Haapavesi 71 ha 0,3 GWh Siikalatva 95 ha 0,4 GWh Pyhäntä 14 ha 0,01 GWh

11 Nurmibiomassat Tässä selvityksessä nurmibiomassoilla tarkoitetaan nurmen viljelyaloja, viherlannoitusnurmia, luonnonhoitopeltoja, kesantoaloja ja tilapäisesti viljelemättömiä alueita. Seutukunnan alueen pelloista oli vuonna 2011 nurmen viljelyssä 16 563 ha, viherlannoitusnurmena 823 ha, luonnonhoitopeltoina sekä kesantoalana 2293 ha ja tilapäisesti viljelemättömänä alana 274 ha. Nurmi- ja heinäkasvien satoa voidaan hyödyntää energiaksi, tuottamalla kasveista mädätysprosessien avulla biokaasua. Nurmikasvien viljely ja sadonkorjuu sekä säilöntä energiantuotantoa varten voidaan tehdä säilörehunkorjuutekniikalla. Vuosittaisista satovaiheluista johtuen maatiloilla viljellään nurmea n. 5 % yli tarpeen (Niemeläinen O, 2010). Haapavesi - Siikalatvan seutukunnan alueella tämä tarkoittaa 828 hehtaarin alaa, joka voitaisiin hyödyntää, bioenergian raaka-aineeksi. Useilla maatiloilla nurmenviljely on laajaperäistä; pelloilta korjataan vain yksi sato, tai toista satoa ei lannoiteta. Tämä johtuu mm siitä, että merkittävä osa tuista maksetaan pellon kautta, jolloin peltoa on hankittu lisää vaikka rehuntarve ei olekaan kasvanut. Jos viherlannoitusnurmet, luonnonhoitopellot, kesannot ja tilapäisesti viljelemättömät alat muutettaisiin nurmikasvien viljelyyn, olisi nurmibiomassojen tuotantoon käytettävissä yhteensä 4218 ha (TAULUKKO 7). Nurmi- ja heinäseosten biokaasuenergia on keskimäärin 26 MWh/ha (TAULUKKO 6). Bioenergiapotentiaaliin vaikuttavat nurmen satotaso, kuiva-ainepitoisuus ja orgaanisen aineen määrä kuiva-aineessa. Timoteinurmen bruttoenergiansaanto vaihtelee 28-38 MWh/ha (Lehtomäki A, Paavola T, Luostarinen S ja Rintala J, 2007). Todennäköistä on, että bioenergian tuotantoon käytettävissä olevat lohkot eivät ole viljavuudeltaan ja vesitaloudeltaan parhaita mahdollisia, joten laskelmissa on käytetty energiapotentiaalina 24 MWh/ha. Oletuksena on 7,5 tn kuiva-ainesato, kuiva-ainepitoisuus 30 % ja orgaanisen aineen määrä 92 % kuiva-aineessa sekä metaanintuotto 350 m 3 CH 4 /tn kuiva-ainetta. Nurmikasveiksi soveltuvien alojen teoreettinen energiapotentiaali on 101 GWh. Teknisesti hyödynnettäväksi määräksi arvioitiin 20 % kokonaispotentiaalista, yhteensä 20,25 GWh. Tämä tarkoittaa 845 hehtaarin alaa nurmibiomassojen tuotantoon. (TAULUKKO 7). TAULUKKO 6. BIOKAASUENERGIA

12 TAULUKKO 7. NURMIBIOMASSOJEN ENERGIAPOTENTIAALI Nurmi, 5 % kokonaisnurmialasta Viherlannoi tusnurmi LHP ja kesannot Tilapäisesti Yhteensä Teoreettinen Teknisesti hyödynnettävissä oleva Paikkakunta ha ha ha viljelemätön ha ha energiapotentiaali GWh energiapotentiaali GWh Haapavesi 371 260 490 144 1266 30 6,07 Siikalatva 404 510 1645 126 2685 64 12,89 Pyhäntä 53 53 158 3 267 6 1,28 Yhteensä 828 823 2293 274 4218 101 20,25

13 Peltobiomassojen hyödyntämismahdollisuudet biokaasuntuotannossa Ruokohelven ja nurmibiomassojen energiapotentiaali on nykyisellä teknologialla hyvin hyödynnettävissä biokaasuna. Haapavesi- Siikalatva seutukunnan alueella on toiminnassa oleva biokaasulaitos Virtalan tilalla Haapavedellä. Laitoksessa käytetään raaka-aineena naudanlantaa ja säilörehunurmea. Vuotuinen biokaasuntuotto on 36 000 m 3 ja metaanipitoisuus 67 %. Sähköä laitos tuottaa 84 MWh ja lämpöä 119 MWh vuodessa. Lisäksi Siikalatvan alueelle on tällä hetkellä suunnitteilla yksi biokaasulaitos. Virtalan tilan laitos on märkämädätyslaitos, jossa seoksen kuiva-ainepitoisuus on alle 15 % ja syöte käsitellään lietteenä. Toinen tekniikka tuottaa biokaasua on kuivamädätys. Kuivamädätysprosessissa syötteen kuivaainepitoisuus on 15-60 % ja syötettä liikutellaan kuormaajien ja kuljettimien avulla (Latvala M, 2009). Lähin kuivamädätystekniikalla toimiva laitos on Maa- ja Elintarviketalouden tutkimuskeskuksen koelaitos Sotkamossa. Laskelmat laadittiin märkämädätystekniikalla, koska se on toistaiseksi suosituin biokaasuprosessi. Lisäksi alueelta löytyy muutamia toiminnassa olevia märkämädätystekniikalla toimivia laitoksia. Teoreettinen biokaasupotentiaali Pohjois-Pohjanmaan biokaasupotentiaalia on selvitetty Oulun seudun ammattikorkeakoulun BIOG-hankkeessa, Toni Sankarin ja Ritva Imppolan toimesta (2011). Peltopotentiaali BIOG-hankkeen selvityksen mukaan Haapavesi, Siikalatva, Pyhäntä alueen pelloilta saatava metaanipotentiaali, olisi 7 999 460 m 3 metaania (CH 4 ). Laskelman oletuksena on, että alueen nurmipelloista saadaan 5 % biokaasuntuotantoon ja yhden hehtaarin metaanipotentiaali olisi 2080 m 3 CH 4 /ha. Lisäksi alueen kesantopellot, tilapäisesti viljelemättömät alat, ruokohelpiala ja luonnonhoitopellot saataisiin biokaasun tuotantoon. Edellä mainitut alat kylvettäisiin monivuotiselle nurmelle, metaanipotentiaali 2080 m 3 CH 4 /ha satotaso tavoite 5200 kg ka/ha, kuiva-aine pitoisuus 25 % ja kasvibiomassan metaanintuottopotentiaali 100 m 3 /tn kasvibiomassaa. Peltopotentiaaliin on laskettu myös perunan viljelyalan metaanipotentiaali. (Imppola & Sankari, 2011). Seutukunnan alueella perunan viljelyala on 26,82 ha, koostuen lähinnä kotitarve- ja siemenperuna viljelystä. Perunan osuus peltopotentiaalista on vähäinen. Eläinpotentiaali Siikalatvan seutukunnan eläinten tuottama lantapotentiaali on 3 683 760 m 3 CH 4. Laskentaan on käytetty kotieläinrekisterin eläinmäärä tietoja sekä seuraavia eläinyksilökohtaisia metaanipotentiaaliarvoja: naudat: 176 m3ch4 siat: 40 m3ch4 hevoset: 150 m3ch4 lampaat: 15 m3ch4 siipikarja: 0,75 m3ch4 Potentiaalista 1720 209 m 3 on Haapavedellä, 1 771 241 m 3 Siikalatvan alueella ja 192 310 m 3 Pyhännän alueella. Imppolan ja Sankarin (20110) tutkimuksien mukaan alueen kokonaismetaanipotentiaali maatalouden sektorilta on yhteensä 11 683 220 m 3 metaania. Yksi metaanikuutio vastaa n 10 kwh sähköä, joten energiapotentiaali on yhteensä 116 832 200 kwh eli 116,8 GWh. Mikäli biokaasua tuotetaan märkämädätystekniikalla, biokaasuntuotannon rajoittavaksi tekijäksi tulee syötteen kuiva-ainepitoisuus. Heti laskelmien alussa huomattiin, että kaikkea biokaasuksi soveltuvaa materiaalia ei pystytä

14 hyödyntämään märkämädätystekniikalla toimivissa laitoksissa, joissa syötteenä olisi naudanlietelantaa ja nurmibiomassaa sekä ruokohelpeä. Laskelmat tehtiin kuntakohtaisesti. Haapavesi Haapavedellä tuotetaan naudanlantaa vuosittain 167 272 tonnia, josta lietelantaa on arviolta 60 % eli 100 363 tn. Lietelannasta voi saada biokaasun tuotannon piiriin 20072 tn (20 % kokonaismäärästä). Nurmibiomassojen tuotto on laskettu 253 hehtaarin alalta, satotaso 25 tn/ha. Ruokohelpialaa voitaisiin hyödyntää biokaasun tuotantoon 150 hehtaarin alalta, satotaso 27 tn/ha. Peltobiomassojen käyttöä rajoittaa syötteen kuiva-ainepitoisuuden nousu. Kyseisillä syötemäärillä seoksen kuiva-ainepitoisuus on 15 prosenttia [(6328 tn*0,3+4050 tn*0,3+20073 tn*0,07)/34500 tn]. Märkämädätystekniikalla biokaasuenergian tuotanto olisi 12551 MWh. Tämä tarkoittaisi 12-13 biokaasulaitosta, joiden jatkuva teho on 90 kw. (TAULUKKO 8). TAULUKKO 8. HAAPAVEDEN BIOKAASUPOTENTIAALI CH 4 tuotto energiasisältö energiasisältö Haapavesi Jae märkätonnit VS tonnit vuodessa/m 3 kwh MWh Nurmibiomassat 6328 1746 611250 6112503 6113 Ruokohelpi 4050 1118 447120 4471200 4471 Naudanliete 20073 1124 196712 1967119 1967 Yhteensä 30450 3988 1255082 12550821 12551 Nurmibiomassojen kuiva-ainepitoisuus 30%, VS Ts suhde 0,92, metaania 350 m3/vs tn Ruokohelpi: kuiva-ainepitoisuus 30 %, VS TS suhde 0,92, metaania 400 m3/vs tn Naudanliete; laskettu, siten että 60 % lannasta lietettä ja siitä 20 % saadaan käyttöön lietteen kuiva-ainepitoisuus 7 %, VS/TS suhde 0,8, metaania 175 m3/vs tn

15 Siikalatva Siikalatvalla tuotetaan naudanlantaa vuosittain 179880 tonnia, josta lietelantaa on arviolta 60 % eli 107 928 tn. Lietelannasta voi saada biokaasun tuotannon piiriin 21585,6 tn (20 % kokonaismäärästä). Nurmibiomassojen tuotto on laskettu 537 hehtaarin alalta, satotaso 25 tn/ha. Ruokohelpialaa voidaan hyödyntää biokaasun tuotantoon 50 hehtaarin alalta, satotaso 27 tn/ha. Peltobiomassojen käyttöä rajoittaa syötteen kuiva-ainepitoisuuden nousu. Kyseisillä syötemäärillä seoksen kuiva-ainepitoisuus on 16 prosenttia [(13424 tn*0,3+1350 tn*0,3+21586 tn*0,07)/34500 tn], mikä on yläraja laitteiston toiminnalle. Märkämädätystekniikalla biokaasuenergian tuotanto olisi 16573 MWh. Tämä tarkoittaisi 16 biokaasulaitosta, joiden jatkuva teho on 90 kw. (TAULUKKO 9). TAULUKKO 9. SIIKALATVAN BIOKAASUPOTENTIAALI CH 4 tuotto energiasisältö energiasisältö Siikalatva Jae märkätonnit VS tonnit vuodessa/m 3 kwh MWh Nurmibiomassat 13424 3705 1296756 12967557 12968 Ruokohelpi 1350 373 149040 1490400 1490 Naudanliete 21586 1209 211539 2115389 2115 Yhteensä 36360 5286 1657335 16573346 16573 Nurmibiomassojen kuiva-ainepitoisuus 30%, VS Ts suhde 0,92, metaania 350 m3/vs tn Ruokohelpi: kuiva-ainepitoisuus 30 %, VS TS suhde 0,92, metaania 400 m3/vs tn Naudanliete; laskettu, siten että 60 % lannasta lietettä ja siitä 20 % saadaan käyttöön lietteen kuiva-ainepitoisuus 7 %, VS/TS suhde 0,8, metaania 175 m3/vs tn

16 Pyhäntä Pyhännällä tuotetaan naudanlantaa vuosittain 19 296 tonnia, josta lietelantaa on arviolta 60 % eli 11 577 tn. Lietelannasta voi saada biokaasun tuotannon piiriin 2316 tn (20 % kokonaismäärästä). Nurmibiomassojen tuotto on laskettu 53 hehtaarin alalta, satotaso 25 tn/ha. Ruokohelpeä ei Pyhännällä viljellä. Kyseisillä syötemäärillä seoksen kuiva-ainepitoisuus on 15 prosenttia [(1337 tn*0,3+2316 tn*0,07)/3653 tn], mikä on yläraja laitteiston toiminnalle. Märkämädätystekniikalla biokaasuenergian tuotanto olisi 1519 MWh. Tämä tarkoittaisi 1-2 biokaasulaitosta, joiden jatkuva teho on 90 kw. (TAULUKKO 10). TAULUKKO 10. PYHÄNNÄN BIOKAASUPOTENTIAALI CH 4 tuotto energiasisältö energiasisältö Pyhäntä Jae märkätonnit VS tonnit vuodessa/m 3 kwh MWh Nurmibiomassat 1337 369 129187 1291873 1292 Ruokohelpi 0 0 0 0 0 Naudanliete 2316 130 22692 226921 227 Yhteensä 3653 499 151879 1518794 1519 Nurmibiomassojen kuiva-ainepitoisuus 30%, VS Ts suhde 0,92, metaania 350 m3/vs tn Ruokohelpi: kuiva-ainepitoisuus 30 %, VS TS suhde 0,92, metaania 400 m3/vs tn Naudanliete; laskettu, siten että 60 % lannasta lietettä ja siitä 20 % saadaan käyttöön lietteen kuiva-ainepitoisuus 7 %, VS/TS suhde 0,8, metaania 175 m3/vs tn Laskelmat on laadittu havainnollistamaan biokaasun tuotantomahdollisuuksia. Nykyisin maatilamittakaavassa käytettävä märkämädätystekniikka rajoittaa potentiaalisen energialähteiden hyödyntämistä. Mikäli nurmibiomassoista saadaan hyödynnettyä laskennalliset 20 % viljellystä alasta, jää ruokohelven käyttö hyvin alhaiseksi biokaasun tuotannossa. Vastaavasti jos ruokohelpeä korjataan Haapavedellä 500 ha biokaasun tuotantoon, ei nurmibiomassoja voi hyödyntää ollenkaan märkämädätyslaitoksissa. Siikalatvan alueella käy samoin, jos ruokohelpi korjataan 400 ha alalta märkämädätyslaitosten syötteeksi, ei nurmibiomassojen energiapotentiaalia voi hyödyntää. Yksi vaihtoehto voisi olla kuivamädätystekniikan hyödyntäminen biokaasuntuotantoon. Toistaiseksi Suomessa on vähän kokemusta tämän tyyppisistä laitoksista. BIOG-hankkeen tutkimusten mukaan pelto- ja eläinlannan energiapotentiaali on jopa 116,8 GWh (Imppola ja Sankari, 2011). Märkämädätystekniikkaa hyödyntämällä voisi alueen pelto- ja eläinlannan energiapotentiaalista hyödyntää 30,5 GWh.

17 Yhteenveto Selvityksen tavoitteena oli löytää Haapavesi - Siikalatva alueelta teknisesti hyödynnettävän peltobioenergian määrä. Potentiaalinen pinta-ala peltoenergian tuotantoon on 9900 hehtaaria, josta laskelmien perusteella päädyimme teknisesti hyödynnettävissä olevaan 3033 hehtaariin. Teknisesti hyödynnettävän peltobioenergian määräksi laskimme 79 GWh. Lämpölaitoksissa polttoenergiana voisi hyödyntää viljojen jyvät ja oljen, yhteensä 4,88 GWh. Biodieselin tuotanto potentiaali on 0,71 GWh energiaa tarkoittaen vuositasolla 84 600 litraa biodieseliä. Merkittävin peltoenergiapotentiaali on biokaasun tuotantomahdollisuus ruokohelvestä ja nurmibiomassoista. Biokaasunenergia potentiaali on 73,65 GWh, edellyttäen 1779 hehtaarin ruokohelpialaa ja 846 hehtaarin nurmibiomassa-alaa. (TAULUKKO 11). Kuivamädätystekniikalla alueen biokaasupotentiaali olisi mahdollista hyödyntää kokonaan. Esimerkiksi Saksassa on käytössä kuivamädätyslaitoksia, joiden jatkuva tuotto on 200 kw (Bionova engineering, 2009). Tämän kokoluokan laitoksia voisi alueelle rakentaa yhteensä 33. Kuivamädätystekniikan soveltuvuutta Suomen olosuhteisiin tutkitaan parhaillaan MTT:n Sotkamon yksikössä. Mikäli biokaasua tuotettaisiin märkämädätystekniikalla toimivissa laitoksissa, seutukunnan alueelle voisi rakentaa 30 maatilamittakaavan biokaasulaitosta, joiden jatkuva teho olisi 90 kw. Teknisesti hyödynnettävä biokaasun määrä olisi silloin n 30,5 GWh. Tämä laskisi teknisen energiapotentiaalin määrän 79 GWh:sta 36 GWh tuntiin. Yhdyskuntalietteen potentiaalia emme laskelmissa huomioineet. Alueen viljelijöistä 23 oli kiinnostunut biokaasun tuotannosta. Energiakasvien tuotannosta myyntiin oli kiinnostunut 19 maatalousyrittäjää. Teknisesti hyödynnettävän energiapotentiaalin näkökulmasta, jokaisella kiinnostuneella maatalousyrittäjällä on mahdollisuus ryhtyä peltobioenergian tuotantoon. Rajoitteeksi tulee toiminnan saaminen taloudellisesti kannattavaksi. Seutukunnan sisällä peltoenergiapotentiaali jakautuu seuraavasti: Haapavesi 44 GWh, Siikalatva 33 GWh ja Pyhäntä 2 GWh. Haapaveden potentiaalista 36 GWh tulee ruokohelvestä. Siikalatvan alueella potentiaali koostuu lähinnä ruokohelvestä (17 GWh) ja luonnonhoitopelloista sekä kesannoista (7,89 GWh). (LIITE 1) TAULUKKO 11. Kooste Seutukunnan energiapotentiaalista Potentiaalinen Teknisesti hyödynnettävissä Bruttoenergiasis energiankäyttö Kasvi Pinta-ala ha oleva pinta-ala ha ältö GWh/vuosi muoto ruokohelpi 3208 1779 53,4 biokaasu viljan olki 1300 130 3,7 poltto viljojen jyvät 996 100 1,18 poltto öljykasvit 180 180 0,71 biodiesel nurmi 828 166 3,98 biokaasu viherlannoitusnurmi* 823 165 3,95 biokaasu LHP ja kesannot* 2293 459 11,01 biokaasu tilapäisesti viljelemätön ala* 274 55 1,31 biokaasu YHTEENSÄ 9901 3033 79 *Edellyttää alojen muuttamista nurmelle

18 Lähteet Arvio mahdollisista nurmibiomassan lähteistä bioenergian raaka-aineeksi Suomessa, MTT, Kasvintuotannon tutkimus, Niemeläinen O, Maataloustieteen päivät 2010 Biokaasuteknologian edistäminen Pohjois-Savossa Kestävä uusituvan energian tuotanto ja ravinteiden kierrätys, BIOTILAhanke, Liiketoimintaosa-alueen loppuraportti, Envitecpolis, Taavitsainen Toni, 2011 Energiakasveista tuotetun biokaasun energiatase suomalaisessa maatilakokoluokan biokaasulaitoksessa, Jyväskylän yliopisto, Luostarinen Juha, 2007 Katse Tulevaisuuteen hanke, viljelijäkyselyn tulokset syksyltä 2011 Keski-Pohjanmaan bioenergiaohjelma 2007-2013, Härkönen M, 2008 Kuivamädätyslaitos Kuivaniemellä, Bionova engineering, 2009 Maatilayrityksen energiaopas, ProAgria Keskustenliitto, 2009 Pohjois-Pohjanmaan biokaasupotentiaalin arviointitutkimus, BioG Biokaasun tuotannon liiketoimintamallien kehittäminen Pohjois-Pohjanmaalla hanke, Sankari Toni, Imppola Ritva, Oulun seudun ammattikorkeakoulu, Luonnonvara-alan yksikkö, 2011 Siikalatvan maaseutuhallinto, Äijälä Mikko, Hyytinen Marita Turveruukki, Pikka Vesa laatupäällikkö, puhelin ja sähköpostikeskustelu: 21 ja 25.6.2012 Uusiutuvien energiamuotojen tutkimusjohtaja-hanke, Jokilaaksojen koulutuskuntayhtymä, Heiskanen Harri, 2012

19 LIITTEET LIITE 1. KUNTAKOHTAINEN PELTOBIOENERGIAPOTENTIAALI Alueen energiapotentiaali GWh energian Kasvi Haapavesi Siikalatva Pyhäntä käyttömuoto ruokohelpi 36 17 - biokaasu viljan olki 1,2 2,3 0,2 poltto viljojen jyvät 0,36 0,72 0,1 poltto öljykasvit 0,3 0,4 0,01 bioediesel nurmi 1,78 1,94 0,25 biokaasu viherlannoitusnurmi* 1,25 2,45 0,25 biokaasu LHP ja kesannot* 2,35 7,89 0,76 biokaasu tilapäisesti viljelemätön ala* 0,69 0,61 0,02 biokaasu YHTEENSÄ 44 33 2 79 *Edellyttää alojen muuttamista nurmelle Käsitteitä - Metaanikuution (CH 4 ) energiasisältö: 1 m 3 /CH 4 vastaa ~ 10 kwh sähköenergiaa = 1 ltr kevyttä polttoöljyä - TS, total solids = kuiva-aine - VS, volatile solids = orgaaninen kuiva-aine, hehkutushäviö