Öljyhuippu- ja bioenergiailta 25.04.07 Yhdyskuntien ja teollisuuden sivuainevirtojen ja biomassan hyödyntäminen sähköksi ja lämmöksi Esa Marttila, LTY, ympäristötekniikka Jätteiden kertymät ja käsittely 2003 Jätemäärät Suomessa 1 000 tonnia Yhteensä Hyödynnetty Muu Sijoitettu raaka- energiana käsittely kaatopaikalle aineena Teollisuus 14 900 2 800 4 100 600 7 400 Energiantuotanto 1 494 753 4 7 730 Yhdyskuntajätteet 2 370 674 215 66 1 415 Kotitalousjätteet 999 302 105 26 566 Muut kiinteät 1 371 372 110 40 849 yhdyskuntajätteet Yhteensä 18 764 4 227 4 319 673 9 545 Ongelmajätteet 1 310 179 103 273 755 Lähde: Tilastot EU-direktiivien mukaisia jäteraportointeja varten. Tilastokeskus Aiempaa vähemmän yhdyskuntajätettä kaatopaikoille http://www.stat.fi/ajk/tiedotteet/v2004/281ymps.html 1
Jätelajeittain Biohajoava jäte Biohajoava jäte on jätettä, joka voi hajota biologisesti hapettomissa tai hapellisissa oloissa. Tällaista jätettä ovat muun muassa elintarvike-, puutarha-, puu-, paperi- ja kartonkijäte. Biohajoavaa jätettä syntyy Suomessa noin 35 miljoonaa tonnia vuodessa määrä ei sisällä hakkuutähteitä tai taimikon hoidon jätteitä Tästä maatalous tuottaa 20 miljoonaa tonnia, teollisuus (erityisesti metsäteollisuus) 11 miljoonaa tonnia ja yhdyskunnat jätevedenpuhdistamojen liete mukaan lukien 3 miljoonaa tonnia (märkäpainona). Yhdyskuntajätteistä noin 83 % on biohajoavia. Vuonna 2000 sijoitettiin kaatopaikoille noin 2,8 miljoonaa tonnia biohajoavaa jätettä. Siitä lähes puolet oli peräisin yhdyskunnista. Yhdyskuntien biohajoavasta jätteestä sijoitettiinkin kaatopaikoille noin 60 % vuonna 2000. Metsäteollisuuden biojätteestä päätyi kaatopaikalle noin 1,1 miljoonaa tonnia vuonna 2000. Vuonna 2003 biohajoavaa jätettä sijoitettiin kaatopaikoille yhteensä noin 2 miljoonaa tonnia. Tästä noin 1,2 miljoonaa tonnia oli yhdyskuntajätettä. Lähde: Tilastokeskus ja Suomen ympäristökeskus Energiaa raaka-ainelähteeltä 2
Biopolttoaine-puolivalmistevarasto Prosessikaavio 3
Biomassasta lämpöä, sähköä, polttoainetta Lähtöarvot ja maksimi-investointikustannus Sallittu maksimi-investointikustannus määritetään asettamalla investoinnin nykyarvo nollaksi Case 1: Laitoksen tuottama ylimääräinen sähkö korvaa ostosähköä Lietteen vastaanottomaksu /tn 70 Tuhkan käsittelykustannus /tn 120 Sähkön ostohinta Vuotuiset huolto- ja kpkustannukset: osuus investoinnista Vuotuiset huolto- ja kpkustannukset: ominaiskustannus Nimellistehon käyttöaika /MWh - /MWhe h/a 80 0.02 20 8000 Sallittu maksimiinvestointikustannus M /tn 26.6 486.8 Käyttöaika a 10 Korkokanta % 5 4
ENERGIAN KOKONAISKULUTUS 2005 Energianlähde Öljy Hiili Maakaasu Ydinenergia Vesivoima Tuulivoima Puupolttoaineet Turve Muut Sähkön nettotuonti Total TJ 362 505 129 693 148 860 243 644 48 943 607 270 980 66 000 25 787 61 160 1 358 180 Lähde: Tilastokeskus, Energiaennakko. UUSIUTUVIEN ENERGIANLÄHTEIDEN POTENTIAALIT PJ 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 49 puun pienkäyttö 162 19 86 184 71 metsähake kiinteät metsäteollisuuden sivutuotteet 133 133 101 mustalipeä ja mäntyöljy 142 kierrätyspolttoaine 79 140 53 42 34 27 9 16 0,2 9 13 0,4 0,8 1 0,02 0,4 5 peltobiomassat pellettipolttoaine biokaasu aurinkoenergia tuulivoima 180 vesivoima 88 61 lämpöpumput nykykäyttö teknis-taloudellinen potentiaali vuoteen 2010 /2015 teoreettinen potentiaali 5
POLTTOAINEIDEN HINTATASO (2005) Polttoaineiden hinnat eivät sisällä arvonlisäveroa. Fossiiliset polttoaineet sisältävät valmisteverot ja huoltovarmuusmaksut. Hintatiedot: METLA & Electrowatt-Ekono UUSIUTUVAN ENERGIAN KÄYTTÖ 1975-2005 Lähde: Tilastokeskus, energiaennakko. 6
BIOENERGIAVARAT SUOMESSA Kuvat: UPM, Finbio, Vapo, Biowatti KIERRÄTYSPOLTTOAINEPOTENTIAALI Kun tavoitellaan 75 %:n hyötykäyttöastetta ja 50 %:n materiaalinkierrätystä Vuoteen 2010 mennessä 4-5 TWh/a, ~41,9 PJ Polttoaineen laatuun vaikuttavat sen sisältämät materiaalit Puu, muovi, PVC Laadunvalvontajärjestelmä SFS 5875 Laatuluokat REF I-III Kierrätyspolttoaineen energiahyötykäyttö (2004) Kuva: Vapo 13-35 MJ/kg *Tehollinen lämpöarvo saapumistilassa 8,5 PJ Teoreettinen potentiaali (2010) 42 PJ 7
ENERGIANTUOTANTOON SOVELTUVAT BIOMASSAPERÄISET RAAKA-AINEET Kuvan lähteet: Energiansäästö Oy, Vapo, Helsingin yliopisto, OY Alholmens Kraft Ab PELTOENERGIAPOTENTIAALI Teoriassa 22 TWh (79,2 PJ) peltoenergiaa Peltoenergian tuotantoon on käytettävissä peltoa 530 000 ha (2003) Lisäksi viljalla 1,2 milj. ha, josta oljesta 80 % vailla käyttöä Turvetuotannosta vapautunutta pinta-alaa arviolta 15 000 ha vuonna 2010 Käytännössä 9,4 TWh (33,8 PJ) Olki ja ruokohelpi yht. 6,2 TWh Ruokohelpi 170 000 ha (4,6 TWh) Olki 200 000 ha (1,6 TWh) Rypsi 90 000 ha: diesel/polttoöljy 55 000 t (0,6 TWh) Peltobiomassojen nykytuotanto ja käyttö (2004) Teoreettinen potentiaali (2010) Kuva: Vapo 0,4 PJ 79,2 PJ Lähde: Finbio 8
POLTTOAINEIDEN VALMISTUS ERI BIORAAKA- AINEISTA Eläinrasvat, kasvirasvat & paistorasvat Biohajoavat jätteet Kasvimassa, peltoviljelytuotteet Metsätähde; metsäteollisuus Esikäsittely Mädätys Öljyn puristus Sokerien fermentointi Hydrolyysi Kaasutus & kaasun puhd. NexBTL Kaasun puhd. & paineistus Esteröinti Tislaus Sokerien fermentointi Synteesi NexBTL (diesel) Biometaani Biodiesel (FAME) Etanoli ETBE MTBE Metanoli BTL DME Kaupallistettu, rakenteilla Kaupallistettu Kaupallistettu, laajasti Demolaitoksia Demolaitoksia kehitellään Nestemäinen tuote Kaasumainen tuote Lähde: Juhani Laurikko, VTT, 2005 Esimerkki biojalostamosta Lähde: Kurkela, VTT, LIEKKI-päivä 2006 9
POLTTOAINEIDEN HINNAT SÄHKÖNTUOTANNOSSA ILMAN PÄÄSTÖOIKEUKSIEN KUSTANNUKSIA *kivihiilen ja turpeen hinnat eivät ole keskenään vertailukelpoisia Kuva: Tilastokeskus, 2006 Energia- ja ympäristöalan tutkimus - LTY Kärkihankkeet Ydintekniikka Energiaprosessien mallinnus Suurnopeustekniikka Bioenergia Sähkö- ja energiamarkkinat Nestemmäiset biopolttoaineet Teollisuuden elektroniset järjestelmät Liiketoiminta osaaminen Uusiutuvat energiajärjestelmät Tutkimuksen voimakas relevanssi Ympäristötekniikka Lämpö- ja virtaustekniikka Energiaprosessit Termodynamiikka Palaminen, kaasutus Energialiiketoiminta Sähkömek. energian muunnos Erotustekniikka Fundamentit 10