Maatilatason biokaasuratkaisut esimerkkinä MTT:n biokaasulaitos Maaningalla



Samankaltaiset tiedostot
Yleistä biokaasusta, Luke Maaningan biokaasulaitos

Maatilamittakaavan biokaasulaitoksen energiatase lypsylehmän lietelannan sekä lietelannan ja säilörehun yhteiskäsittelyssä

Lantalogistiikka-hanke: Naudan lietelannan kuivajae biokaasulaitoksen lisäsyötteenä

Maatilatason biokaasuratkaisut

Biokaasu nyt ja tulevaisuudessa tuottajan näkökulma

Siipikarjanlannasta biokaasua

BIOKAASU JA PELTOBIOMASSAT MAATILAN ENERGIALÄHTEINÄ

Biokaasun tuotannon kannattavuus - Onko biopolttoaineiden kestävä tuotanto ylipäänsä mahdollista?

MTT Sotkamo: päätoimialueet 2013

BIOKAASU ENERGIALÄHTEENÄ MAATILALLA

Ajankohtaista mädätteiden käytöstä

Biokaasun tuotanto ja liiketoimintamallit

Biokaasun tuotanto ja käyttö Suomessa. Prof. Jukka Rintala Ympäristötieteet Jyväskylän yliopisto

Ympäristöteema 2010: Maatilojen biokaasun mahdollisuudet hyödyt ympäristölle ja taloudelle

Maatilatason biokaasulaitoksen toteutusselvitys. BioG Biokaasun tuotannon liiketoimintamallien kehittäminen Pohjois-Pohjanmaalla -hanke

Ravinnekiertoon perustuvat energiaratkaisut maatiloilla

Maatilojen biokaasulaitosten toteuttamismallit Erkki Kalmari

BIOKAASUN TUOTANTOPROSESSI JA -TEKNOLOGIAT

Joutsan seudun biokaasulaitos

Peltobiomassojen hyödyntäminen biokaasun tuotannossa. Annimari Lehtomäki Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

Kooste biokaasulaitosten kannattavuusselvityksistä Keski-Suomessa

Biokaasututkimus Suomessa Mitä selvitetään ja miksi? Onko meillä biokaasupotentiaalia?

Ympäristöliiketoiminnan kasvava merkitys

Biokaasun kehityskohteet maataloustutkimuksen näkökulmasta. Saija Rasi, Erikoistutkija, FT

Biokaasulaskurin esittely

Ravinnekiertoon perustuvat energiaratkaisut maatiloilla

TEHOLANTA SEMINAARI Biokaasun tuotannon kannattavuus

Kerääjäkasveista biokaasua

ENERGIAA JÄTEVESISTÄ. Maailman käymäläpäivän seminaari - Ongelmasta resurssiksi

LANNASTA LANNOITETTA JA ENERGIAA EDULLISESTI

ENKAT hanke: Biokaasun tuotantoketjun energiatase ja kasvihuonekaasupäästöt. MMM Mari Seppälä Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

ENKAT hanke: Biokaasutraktorin vaikutus biokaasulaitoksen energiataseeseen ja kasvihuonekaasupäästöihin

Prosessoimalla lannasta ja muusta eloperäisestä materiaalista biokaasua ja ravinnetuotteita markkinoille. Sari Luostarinen

Biokaasuun perustuva lämpö- ja energiayrittäjyys

Biokaasulaskuri.fi. Markku Riihimäki Erika Winquist, Luonnonvarakeskus

JÄRVIBIOMASSOJEN MAHDOLLISUUKSIA BIOKAASUNTUOTANNOSSA JA MAANPARANNUKSESSA

Biokaasuprosessin materiaalivirtojen. mahdollisuudet

Jätteillä energiatehokkaaksi kunnaksi - luovia ratkaisuja ilmastonmuutoksen

Sinustako biokaasuyrittäjä?

Sinustako biokaasuyrittäjä?

Biokaasun mahdollisuudet päästöjen hillitsemisessä

Keski-Suomen biokaasupotentiaali raaka-aineiden ja lopputuotteiden hyödyntämismahdollisuudet

Kuivamädätys - kokeet ja kannattavuus

MTT Biokaasulaitosten tutkimustiedon tuottajana. Saija Rasi, Erikoistutkija, FT

BIOKAASUNTUOTANTO SAARIJÄRVI

Biokaasulaskuri.fi Vastauksia kysymyksiin

JÄRVIBIOMASSOJEN MAHDOLLISUUKSIA ENERGIANTUOTANNOSSA JA PELTOVILJELYSSÄ

Biokaasua muodostuu, kun mikrobit hajottavat hapettomissa eli anaerobisissa olosuhteissa orgaanista ainetta

ESIMERKKEJÄ TOTEUTUNEISTA MAATILAKOKOLUOKAN BIOKAASULAITOKSISTA. Ravinnerenki, Teija Rantala

Biokaasun tuotanto on nyt. KANNATTAVAMPAA KUIN KOSKAAN Tero Kemppi, Svetlana Smagina

Hevosenlanta biokaasulaitoksen syötteenä Pirtti-tilaisuus Teivossa Johanna Kalmari/Metener Oy 1

Biolaitostoiminta osana kiertotaloutta Metener Oy palvelut ja tuotteet Juha Luostarinen

Biokaasun liikennekäyttö Keski- Suomessa. Juha Luostarinen Metener Oy

Maatalouden biokaasulaitos

Biokaasua Pohjois-Karjalasta nyt ja tulevaisuudessa

Biokaasun tuotanto- ja käyttömahdollisuudet Jouni Havukainen

Biobisnestä Pirkanmaalle

Sinustako biokaasuyrittäjä?

Biokaasuprosessi. prosessi. Maakunnallinen biokaasuseminaari, Frami,, Seinäjoki FM Teija Paavola skylän n yliopisto

Biokaasuseminaari

Biokaasu maatiloilla tilaisuus

Ratkaisuja hajautettuun energiantuotantoon

Kierrätysravinteita erilaisiin käyttötarkoituksiin. Teija Paavola, Biovakka Suomi Oy Biokaasuyhdistyksen seminaari Messukeskus, Helsinki

Biokaasulaitoksen käsittelyjäännös nurmen ja ohran lannoitteena

Mädätteen käyttö lannoitteena Kiertotalouspäivät Juhani Viljakainen Tuotepäällikkö

Käytännön kokemuksia VamBion biokaasulaitokselta

Sinustako biokaasuyrittäjä?

Sinustako biokaasuyrittäjä?

Maatalouden kuivamädätyslaitos Juha Luostarinen Metener Oy

Täyttä kaasua eteenpäin Keski-Suomi! -seminaari ja keskustelutilaisuus Hotelli Rantasipi Laajavuori, Jyväskylä

Biokaasulaitosinvestointi - luvituksesta liiketoimintaan

BioGTS Biojalostamo - Jätteestä paras tuotto

Jätteestä energiaa ja kierrätysravinteita BioGTS Oy

Biokaasu sisältää tavallisesti. Biokaasuntuotannon perusteita. Biokaasua muodostuu. Miksi biokaasua tuotetaan?

Sanna Marttinen. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus (MTT)

Biokaasulaitoksen sijoituspaikaksi Mänttä

Virolahden biokaasulaitokselta biokaasua jakeluverkkoon

Biokaasuntuotannon kannattavuus

Stormossen Oy. Sähkön, lämmön ja liikennepolttoaineen yhteistuotanto. Leif Åkers

Biokaasulaitoksen mädäte viljelykäytössä

Harri Heiskanen

KOKOEKO-seminaari Suljetaanko kaatopaikat vuonna 2016? Minne jätteet? Kuopio Eeli Mykkänen Kehityspäällikkö Biotehdas Oy

Liikennebiokaasu ja Suomi Joensuun tiedepuisto Biokaasun jakelu maakaasuverkossa Suomessa

Pienen mittakaavan liikennebiokaasun tuotanto

OAMK, Biokaasuseminaari Liminka Eeli Mykkänen Kehityspäällikkö Biotehdas Oy

Lannasta kanna(avas* biokaasua? Mahdollisuudet

Biovakan yritysesittely

Biokaasun jakelu Suomessa

REKITEC OY/Tero Savela Kalajoki

Peltobiomassojen dyntäminen biokaasun tuotannossa. Annimari Lehtomäki skylän yliopisto

Biokaasulaitoksen kierrätyslannoitteiden ympäristövaikutukset -mistä ne muodostuvat? Tanja Myllyviita Suomen ympäristökeskus

Biokaasulaitoksen suunnittelu ja toteutus

Maatalouden haastavien jakeiden sekä vesistömassojen hyödyntäminen energiana, maanparannusaineena ja ympäristöpalveluina Juha Luostarinen

Biokaasua tiloilta Järkivihreä energiapäivä, Forssa

Biokaasu prosessitekninen näkökulma Juha Luostarinen, Metener Oy

- Vuonna 2014 Lapissa oli maatilaa:

JÄTTEESTÄ PUHTAITA AJOKILOMETREJÄ. Sanna Marttinen, MTT From waste to traffic fuel (W-FUEL)-hanke Työpaja Kotkassa

DEMECAN TARINA. Perustettu 2008 Perustaja Pekka Vinkki Kotipaikka Haapavesi 100% suomalaisomisteinen

Kotieläinkeskittymän ravinteiden uusjako kehitystä kestävästi

Orgaanisten lannoitevalmisteiden tuotanto Honkajoen ja Huittisten biokaasulaitoksilla. Viljelijätilaisuudet

Transkriptio:

Maatilatason biokaasuratkaisut esimerkkinä MTT:n biokaasulaitos Maaningalla Ilmase-hanke Nurmes 3.12.2013 Tutkija, FM Ville Pyykkönen Erikoistutkija, FT Sari Luostarinen 1

Biokaasuteknologia Eloperäisen materiaalin mikrobiologinen hajotus Maatilojen raaka-aineet Eläintuotannon jätteet (lanta) Kasvibiomassat (energiakasvit, kasvintuotannon jätteet ja sivutuotteet, ympäristönhoidolliset kasvit) Yhdyskuntien raaka-aineet Puhdistamo- ja saostuskaivoliete Biojäte Teollisuuden jätteet ja sivutuotteet Ligniini ei hajoa puu ei käy! Perustana hapeton eli anaerobinen HYDROLYYSI mikrobiologinen toiminta Lopputuotteina Metaania sisältävä biokaasu (50-70 % CH 4 ) ASIDOGENEESI Ravinnerikas käsittelyjäännös Proteiinit Aminohapot, sokerit Hiilihydraatit Välituotteet (lyhytketjuiset rasvahapot) Rasvat Rasvahapot, alkoholit ASETOGENEESI Asetaatti Vety METANOGENEESI Metaani Kuvat: Sari Luostarinen

Biokaasuprosessi ja sen ympäristövaikutukset Lannan käsittelyn ja kasvien hajoamisen päästöjen vähentäminen, hajujen väheneminen CO 2 Fossiilisten polttoaineiden korvaaminen ja päästöjen vähennys Energiakasvit Maatalous lanta kasvimassa Biohajoava jäte teollisuus yhdyskunnat Biokaasu prosessi Biokaasu CH 4, CO 2 Jäännös Ravinteet Orgaaninen aine Lämpö Lämpö ja sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Jätehuollon päästöjen väheneminen Uusiutumattomien raakaaineiden korvaaminen Pelto Muut käyttömahdollisuudet Ravinteiden ja orgaanisen aineen kierrätys, hygienisoituminen, päästöjen vähennys Kuva: Teija Paavola, Sari Luostarinen & Jukka Rintala

Biokaasulaitoksen viipymä ja kuormitus Hydraulinen viipymä (HRT) = Reaktorin lietetilavuus / päivittäisen syötteen tilavuus (d) Yleensä 20-30 d reaktorissa (lisäksi yleensä jälkikaasuuntumisallas) Esim. reaktori 260 m 3 / lietesyöte 10 m 3 /d = 26 d Liete 10 m 3 /d + rehu 0,8 t/d HRT 24 d Orgaaninen kuormitus (OLR) = päivittäinen orgaanisen kuivaaineen (VS) syöttömäärä reaktorin lietetilavuutta kohti Suositus/tavoite yleensä 2 3 kgvs/m 3 *d Esim. lietelantasyötteessä (10 t/d) orgaanista kuiva-ainetta 5,6 % ja reaktorin lietetilavuus 260 m 3 OLR = 560 kgvs/d / 260 m 3 =2,2 kgvs/m 3 d Lietelanta 10 m 3 /d + rehu 0,8 t/d 2,9 kgvs/m 3 d 28.11.2013 4

Syötteiden metaanintuotto Maaningan biokaasulaitoksessa Riippuu syötteen orgaanisen kuiva-aineen (VS) pitoisuudesta ja sen biohajoavuudesta Lehmän lietelanta (TS 7 %, VS 5,6 %) tuottaa n. 11-12 Nm 3 metaania/tonni Kaasun energiasisältö vastaa 11-12 litraa kevyttä polttoöljyä (1 Nm 3 CH 4 = 10 kwh energiaa) Säilörehu (TS 28 %, VS 25,8 %) tuottaa n. 90 Nm 3 CH 4 /tonni 3.12.2013 5

MTT:n maatilakohtainen biokaasulaitos Mansikki Suunnittelu ja rakentaminen: Metener Oy Käyttöönotto kesä 2009 Mitoitettu tilan vuosittaisten perussyöttömateriaalien mukaan: Lehmän lietelanta 3500 m 3 /vuosi (100-120 lypsävää) Kasvibiomassa 300 t/vuosi (n. 14 ha nurmea) Tutkimustarkoituksissa voidaan käyttää myös muita syöttömateriaaleja eri syöttösuhteissa

MTT Maaninka farm-scale biogas plant 300 m 3 CSTR digester + 300 m 3 post-digestion tank Technical space 20 kw el + 43 kw th CHP 80 kw th boiler Automatic solids feeder for plant biomass (0 350 t/y) Slurry (3500 m 3 /y) pumped from prestorage tank Photos: Sari Luostarinen, Ville Pyykkönen, Jenni Airaksinen

Maaningan biokaasulaitos, periaatekuva Jatkuva läpivirtaus, syötteen viipymä laitoksessa n. 25+25 vrk Viipymän aikana syötteen massasta muuttuu biokaasuksi esim. 4 %, loput tulee ulos lietemäisenä käsittelyjäännöksenä Osa syötteen org. typestä mineralisoituu proteiinien hajotessa Kuva: Ville Pyykkönen 3.12.2013 8

Energiantuotto vuodessa eri syötteillä (CHP) 3.12.2013 9

Nettoenergian käyttökohteet? 3.12.2013 10

Nettolämmöntuotto (CHP) ja lämmöntarve eri vuodenaikoina? 3.12.2013 11

Jälkikaasualtaan hyödyt Tuottaa metaania pienillä energiapanoksilla ja suhteellisen pienillä rakennuskustannuksilla Tuottaa n. 15 % koko laitoksen metaanista Merkitys korostuu reaktorin kuormituksen kasvaessa Parantaa laitoksen energiatasetta ja kannattavuutta Vähentää tehokkaasti reaktorin käsittelyjäännöksen metaanipäästöjä ilmakehään JKA:n (30 o C, HRT 24-26 d) metaanintuotto vastaa lähes 100 d metaanintuottoa 20 o C:ssa (panoskoe) 3.12.2013 12

Typen mineralisoituminen biokaasuprosessissa Ammoniumtyppeä vapautuu proteiinien hajotessa Lantasyötöllä jäännöksessä esim. 10-20 % enemmän liuk. N kuin raakalannassa Lannan ja rehun yhteiskäsittelyssä jäännöksessä esim. 27-40 % enemmän liuk. N kuin syötteessä Käsittelyjäännöksen liukoisen typen lannoitusvaikutus sama kuin väkilannoitteen typellä Maaningan biokaasulaitos tuottaa lannasta ja rehusta n. 1500 kg liukoista typpeä vuodessa Rahallinen arvo n. 1500 (väkilann.typpi n. 0,7-1,5 /kg) Käsittelyjäännöksen separointi Typpipitoinen nestejae Fosforipitoinen kuivajae Kuvat: Perttu Virkajärvi ja Sari Luostarinen

Kannattavuus? Biokaasulaitoksen investointihinta, mitoitus Pienempi reaktori, pienempi hinta suurempi kuormitus Oma työ? Porttimaksut (esim. yhdyskuntajätteet) Tuet (investointituki, syöttötariffi) Syötteen tuotanto- ja kuljetuskustannus (esim. säilörehu) Kaasusta tuotettava energiamuoto ja käyttökustannukset Lämpö/sähkö ja lämpö/liikennepolttoaine? Esim. sähkö arvokasta, mutta CHP-yksikön ylläpito kallista Energian myynti/ostoenergian korvaaminen, hinta? Käsittelyjäännös lannoitteena, tulot? Mittakaava (esim. tilojen yhteinen laitos) Suurempi koko suhteellisesti halvempaa 3.12.2013 14

Liikennebiokaasu kuluttajan kannalta Esim. hinta 1,29 /kg (Kalmarin maatila, Laukaa) Vertailuhinta n. 0,92 /bensalitra-ekv. (bensalitraa vastaava energiamäärä) Biokaasulla ajo maksaa 6,8 /100 km Bensiinillä ajo maksaa 11,9 /100 km (1,70 /l, kulutus 7 l/100 km) Säästö kaasulla 5,1 /100 km Kaasujärjestelmän jälkiasennus tai sen lisähinta uudessa autossa n. 2 500 käyttövoimaveron (esim. 215 /v) kanssa takaisinmaksuaika 3,1 vuotta (ajo 20 000 km/v) Päästöt vähenevät n. 90-99 % Auton elinkaaren KHK-päästöt 97 % Hiukkaspäästöt 99,9 % Kuva: Ville Pyykkönen