Kiinteiden biopolttoaineiden terminaaliratkaisut tulevaisuudessa Matti Virkkunen VTT 02.12.2014 UUSIUTUVAN ENERGIAN TOIMIALARAPORTIN JULKISTUSTILAISUUS
2 Sisältö Taustaa Terminaalityypit Biopolttoaineen käsittelykustannukset terminaalissa Yhteenveto: terminaali osana toimitusketjua
3 Mihin terminaaleja tarvitaan? Metsäpolttoainetase Metsäpolttoaineen käytön ennustetaan kasvavan etelän kasvukeskuksissa Runsaimmat metsäpolttoainevaras Itä- ja Koillis-Suomessa
4 Tausta Terminaalin määritelmä? Keskitetty varastoalue metsä- ja agrobiomassoille ja linkki kuljetusmuotojen välillä (irtotavara - hake/murske, juna - auto) Metsä- ja agrobiomassojen valmistus, vastaanotto- ja varastoalue etäällä käyttöpaikasta tai käyttöpaikan läheisyydessä Polttoaineen valmistuspaikka ja varmuusvarasto Bioterminaali on osa biopolttoaineen tuotanto- ja logistiikkaketjua Tavoitteet: Polttoaineen jalostaminen paremman kuljetustehokkuuden saavuttamiseksi Irtotiheys kg/i-m 3 (palakoon vaikutus) Energiatiheys MWh/i-m 3 (kosteuden vaikutus) Polttoaineen ympärivuotinen toimitusvarmuus Tuotanto- ja kysyntäpiikkien tasoittaminen Kuvat: Metla, Marjut Suomi/Yle, Sauli Antikainen/Yle
5 Terminaalityypit Satelliittiterminaali (1 TWh/a - 0,3 TWh/a) Suuri, monipuolisella polttoaineen valmistusteknologialla varustettu terminaali Varastokapasiteettia sekä raaka-aineelle että valmiille polttoaineelle Ympärivuotinen toiminta, tie- ja rautatieyhteydet Polttoaineen jalostusterminaali Syöttöterminaali (1 TWh/a - 0,3 TWh/a) Varastokapasiteettia lyhytaikaiseen polttoaineen varastointiin Valmius polttoaineen valmistukseen Puskurivarastointia Ympärivuotinen toiminta, painottuu lämmityskauteen Tie- ja rautatieyhteydet Polttoaineen jalostusterminaali Siirtokuormausterminaali (0,3 TWh/a - 0,1 TWh/a) Metsäpolttoaineen kausivarastointia ja tuotantoa lämmityskaudella Rajallinen kapasiteetti, tieyhteys
6 Siirtokuormausterminaali Materiaali sisään Kuormainvaaka (purun yhteydessä) 0,1-0,3 TWh/a = 50 000-150 000 kiintom3/a Kausivarasto Usein runkopuuta Mobiilimurska/hakkuri Kuormaus rekkaan (Kuormainvaaka lastauksessa) Kuljetus käyttöpaikalle
7 Satelliittiterminaali Materiaali sisään Runkopuu, kokopuu, hakkuutähde, kannot Siltavaaka Runkopuuta! Lähivarasto Kausivarasto Murskain Hakkuri puhdas materiaali Hake/murskevarasto Kuormaus rekkaan Kuormaus junaan (kuormainvaaka) Siltavaaka Kuljetus käyttöpaikalle Kuljetus käyttöpaikalle 0,7-1 TWh/a = 350 000-500 000 kiinto-m3/a
8 Syöttöterminaali Materiaali sisään: Tie, rautatie Kuormainvaaka (Siltavaaka suurimmissa) Runkopuuta! Puskurivarasto Mobiilimurska Mobiilihakkuri puhdas materiaali Hake/murskevarasto: Aumat hakkeen murskeen lyhytaikaiseen varastointiin 0,7 to 1 TWh/a = 350 000-500 000 kiinto-m3/a Kuormaus rekkaan (kuormainvaaka/siltavaaka) Kuljetus käyttöpaikalle
9 Polttoaineen jalostusterminaali Materiaali sisään: Tie, rautatie Kuormainvaaka (Siltavaaka suurimmissa) Prosessointi (luonnonkuivaus ja puhdistuminen varastoinnin aikana) Mobiilihakkuri Mobiilihakkuri puhdas materiaali Hake/murskevarasto: Aumat hakkeen murskeen lyhytaikaiseen varastointiin Kuormaus rekkaan/ junaan (kuormainvaaka/siltavaaka) Prosessointi (kuivaus, seulonta, sekoitukset, tiivistäminen) 0,7-1 TWh/a = 350 000-500 000 kiinto- m3/a Kuljetus käyttöpaikalle
10 Koneet ja laitteet Kustannuslaskelmat Oletettu työaika: 2 vuoroa ympäri vuoden, 4000 työtuntia/vuosi. Kaluston jäännösarvo pitoajan lopussa = 0 Korko investoinneille ja sitoutuneelle pääomalle 10% Investointi- ja käyttökustannukset, tuottavuudet ja pitoajat käyttäjiltä, valmistajilta ja kirjallisuudesta Terminaalialue Maan hinta 5000 /ha Alueen käyttöaika 15 vuotta, jäännösarvo = maan hankintakustannus Maanrakennuskustannus (asfaltointi) 30 /m 2 terminaalialueesta 50% asfaltoitu Tie- ja rautatieyhteyden rakentamiskustannukset EIVÄT mukana investoinnissa. Investointitukia ei huomioitu laskelmassa Varastoitu materiaali (kausivarasto) Vain runkopuuta, varaston arvo 25 /kiinto-m 3 (= tienvarsihinta+ alkukuljetus). Arvioitu kuiva-ainetappio 0,5%/varastointikuukausi Energiasisällön nousun vaikutusta ei huomioitu kustannuslaskelmassa
11 Materiaalivirta ja varasto/terminaalialueen pinta-alatarve Materiaalivirran jakauma: 30% suoraan syöttöön, 40% lähivaraston kautta, 30% kausivarasto n kautta Kasan korkeus 6m, leveys 6m, ajoväylän leveys 6 m. 6 m kasakorkeus 20% lisää varastokapasiteettia hehtaaria kohti aiempiin tutkimuksiin verrattuna (perinteisesti 5m korkeat pinot) Varastokapasiteettitunnukset käytössä kausi-, lähi- ja valmiin polttoaineen varastoinnissa. Apualueet lisätty laskelmaan erikseen. Pienimmissä 0,1 ja 0,3 TWh terminaaleissa 5m kasakorkeus, ei materiaalin siirtoja
12 Terminaalien kustannusvertailua terminaalien koon ja materiaalin varastokierron mukaan Suurissa yksiköissä kustannukset hiukan alhaisemmat Suora syöttö murskaan/hakkuriin antaa alhaisimmat kustannukset Kokopuulle, kannoille ja hakkuutähteelle kierto kausivaraston kautta ei ole taloudellisesti kannattava vaihtoehto
13 Terminaalin kustannusjakauma Pääosa kustannuksista muodostuu terminaalin käsittelyoperaatioista Murskaus/haketuskustannus suurin yksittäinen kustannus tehostuspotentiaali Laskettu mobiililaitteilla, tehostamispotentiaalia kiinteillä laitteilla
14 Biomassan terminaalitoimitusten arvoketju: karsittu ranka Korjuun tuet: Metsänomistaja/korjuuyritys Menee suoraan metsänomista jalle. Korjuuyrityksen osuus arvoketjussa. Sitoutuneen pääoman kustannukset. Huom! Varastointi voi myös lisätä arvoa! Kuljetus- ja haketusyrityksen osuus arvoketjussa Voimalaitoksen osuus arvoketjussa. 4 /m 3 2.2 /MWh 20 /m 3 10.8 /MWh 0.67 /m 3 0.36 /MWh 11 /m 3 6 /MWh 27.8 /m 3 15 /MWh Puun arvo ennen puunkorjuuta Hakkuu ja metsäkuljetus Varastoinnin kustannus (5% korko Haketus ja kuljetus( n. 100 km) Laitoksen käyttö- ja pääomakustannukset Biomassan kasvu Biomassan purchase osto Harvesting Hakkuu & lähikuljetus Forwarding Varastointi Haketus ja kuljetus Poltto laitoksessa Lämmön toimitus Arvon kehitys/mwh 2.2 13 13.4 19.4 34.4 48.4* Arvon kehitys/ MWh Arvon kehitys/mwh Arvon kehitys/mwh Biomassan tienvarsihinta 10 /MWh Kuljetus terminaaliin 3-6 /MWh Käsittelyt: purku, sis. kuljetukset, lastaukset, haketus/murskaus, lastaus kuljetusvälineeseen, sitoutuneen po:n kustannukset, terminaalin kiinteät kustannukset 5,4 6,8 /m 3 2,7 3,4 /MWh Toimitus terminaalista (rautatie, 600 km) 6,2 8,2 /MWh 10 13-16 15,7 19,4 21,9 22,8 *Kaukolämmön keskimääräinen myyntihinta ilman veroja Lähde: Sikanen 2014 ja Virkkunen 2014
15 Yhteenveto Mitä terminaalilla voidaan saavuttaa: Ylimaakunnallinen hankintahaaste Toimitusvarmuus kysyntäpiikit + kesän hiljainen kausi Hintavakaus Lähellä bioresursseja (lyhyet alkukuljetusmatkat, hyvät leimikot saatavilla) Työvoiman saatavuus, terminaalimaan hinta ja liikenneyhteydet Terminaalityyppien ja kokoluokkien välillä on merkittäviä kustannus- ja teknologiavaatimuseroja: Pienimmät terminaalit hyvin kustannusherkkiä, säästöpotentiaali suurissa terminaaleissa Murskaus/haketus on suurin kustannuserä korkea käyttöaste varmistettava Säästöpotentiaalia kiinteillä, suurikapasiteettisilla laitteilla (energiayhtiö mukaan hankintaan)
16 VTT - Teknologiasta liiketoimintaa