Miten säästän energiaa kasvintuotannossa? Lehtori Juha Kilpeläinen Karelia AMK
Näkemyksiä kasvintuotannon energiankulutukseen - Kasvintuotanto on energian tuotantoprosessi - auringon energiaa varastoidaan biomassaan - Tuotantoon käytetty energia murto-osa sidottuun aurinkoenergiaan verrattuna - Tilalla suoraan käytetty energia murto-osa tuotannon energiasta
Energian säästössä päätettävä, pyritäänkö säästämään - Koko tuotantoketjuun kuluvaa panosenergiaa? - Maatilalla kuluvaa energiaa? - Maatilalla kuluvaa fossiilista energiaa? - Maatilalla kuluvia massoja, jotka ovat muutettavissa energiaksi? - Maatilalla kuluvia massoja, joiden käytöllä voidaan korvata energian kulutusta
Esimerkki tuotannon energiavirroista Kauran viljely. Satotaso 4000 kg/ha. Bruttoenergiasaanto jyvistä 15300 kwh/ha. Panos MJ/ha kwh/ha % työkoneiden energiankulutus 1449 402 7 % Kuivaus 3600 1000 18 % Lannoite N 7911 2197 39 % Lannoite P 396 110 2 % Lannoite K 420 116 2 % siemen 3096 860 15 % Glyfosaatti 1810 502 9 % MCPA 388 108 2 % lannoitteen kuljetus 250 km 34 9 0 % sadon kuljetus 70 km 97 26 0 % Koneiden ja laitteiden valmistus 1040 288 5 % YHTEENSÄ 20242 5622 100 %
Karelia AMK:n keskeiset toimet hankkeessa - Maatilalogistiikan kehittäminen : - 3 tilakohtaista lannankäyttösuunnitelmaa pohjoiskarjalaisille maatiloille - Uusiutuvan energian käytön kehittämien: - 4 tilakohtaista viljakuivurisuunnitelmaa bioenergian hyödyntämiseksi - Energian hinnan nousuun varautuminen: - Peltoviljelyn kokonaisenergiankulutus-laskurin kehittäminen
Maatilalogistiikan kehittäminen Karjanlannan käsittely, logistiikka ja tulevaisuuden menetelmiä kasvavalla karjatilalla 6
Lannankäsittely laajenevassa maidontuotantoyksikössä - Karjatalouden kannattavuus paranee yksikkökoon kasvaessa suuruuden ekonomia - Suomessa vaikutus ei kovin selvä kuljetusmatkat kasvavat voimakkaasti - Merkittävimmät kuljetusoperaatiot: säilörehu ja karjanlanta - SR:n kohdalla logistiikkaa onnistuttu parantamaan esikuivauksella ja paalaustekniikalla - Lannan käsittelyssä teknologinen kehitys rajoittunut tekniikaan suuremmat ja nopeammat vaunut 7
Esimerkkitila 1 - Testattiin lannan käsittelyvaihtoehtoja esimerkkitilan avulla - Tilalla oletettiin olevan noin 200 lehmää ja nuorkarja - Vuosittainen lietemäärä reilu 6000 m3 - Pellot tyypillisen itäsuomalaisittain hajanaisesti - Vertailtiin 5 eri teknologiavaihtoehtoa - Vertailussa tutkittiin energiankulutusta, työnmenekkiä ja karkeasti kustannuksia - Vain kaupalliset vaihto- ehdot kelpuutettiin 8
Esimerkkitilan peltojen ravinnetarve ja levitysalan tarve ravinteiden bruttomäärien perusteella Keskimääräinen ravinnetarve kg/ha Lannan ravinteiden riittävyys Hehtaaria Typen tarve 176 Fosforin tarve, 17,6 Kaliumin tarve 102 typen perusteella 103 fosforin perusteella 172 kaliumin perusteella 196 9
Lannankäytön vaihtoehdot - Vaihtoehto A - Liete varastoidaan tilakeskuksessa - kuljetetaan levityskalustolla levitysaikana - ajetaan 18 m3 letkulevitysvaunulla, työleveys 12 m - vetotraktori on 135 kw - Oletuskäyttö vaunulle 400 h/v ja traktorille 1000 h/v 10
Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto B - Liete varastoidaan satelliittisäiliöissä - Välisiirto tehdään rekkakalustolla. - Ajomatka säiliöstä pellolle on 500 m - Rekan hyötykuorma 32 tn ja nopeus 70 km/h - Polttoaineen kulutus 40 l/100 km - Käytetään yli 5,5 km matkoilla - Rekan tuntikustannus 120 /h 11
- varastoidaan tilakeskuksessa Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto B2 - välisiirto rekkakalustolla levityksen aikana - välisäiliöstä pellolle on 50 m. Kuvan lähde: Mattilan koneasema 12
Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto C - Liete separoidaan mekaanisesti - nesteosa levitetään lähilohkoille lietteen kaltaisesti - Kiinteä osa levitetään etälohkoille traktorikalustolla - Separaattorin hinta 55 k, käyttö laskelmissa 75 000 m 3 /v 13
Lannankäytön vaihtoehdot Vaihtoehto D lieteen mekaanis/kemiallinen separointi - Liete separoidaan mekaanis-kemiallisesti - Muodostuu neste ja kiinto-osa - nesteosa levitetään lähilohkoille - Kiinteä osa levitetään etälohkoille - Laiteen vuosikäytöksi oletetaan 10 000 m 3. 14
Levitysmenetelmien vertailu energiankulutus ja työnmenekki A (lietevaunu) B (etäsäiliöt+ rekka) B2 (rekka + merikontti) C Mekaaninen separointi Levitystyönmenekki, h/v 274 150 78 205 150 Muu työnmenekki h/v 84 124 odotusaika h/v 46 sivujakeen levitystyö h/v 78 108 Työnmenekki yhteensä h/v 274 234 202 (248) % perustilanteesta -15% -9,5% (-26%*) 283 258 +3% -6% D Kemiallinen separointi energian kulutus, diesel ekv. l/v 4660 4190 3369 4802 5580 % perustilanteesta -10% -28% +3% +20% 15
Kustannusvertailu markkinahinnoin Rekan markkinahinta 120 /h Lietevaunu + traktori 76 /h Kuivalannan levitysvaunu 63 /h Mekaaninen separaattori 0,53 /m 3 Mekaanis/kemiallinen separointi 3,33 /m 3 A B B2 C D lietetraktori 20 742 11 355 5 905 15 519 11 355 rekkatyö 10 080 14 880 kuivaosan levitys 3 994 5 262 separoinnin MuKut 6 839 separoinnin muut kust. 3 208 20 153 YHTEENSÄ 20 742 21 435 20 785 22 720 43 609 Suhteessa lähtötilanteeseen 103 % 100 % 110 % 210 % 16
Yhteenveto lannakäyttösuunnitelmista - Etäsäiliöt yleensä kannattava ratkaisu, joskaan eivät anna varsinaisia pikavoittoja - Rekan käyttö kannattavaa, kun kuljetusmatka on yli 5-7 km ja koneketju kunnossa - mitätönkin levityskalusto riittää, kun liete saadaan tehokkaasti pellon reunaan - Nykyiset separointimenetelmät eivät anna laskemien valossa etuja talouteen tai energian käyttöön
Uusiutuvan energian käytön kehittäminen Tilakohtaiset viljakuivurisuunnitelmat bioenergian hyödyntämiseksi
Esimerkkikuivuri 1 - Yhteisomistuksessa oleva kuivuri, osakkaita noin 10 - Vuosittainen kuivattava viljamäärä n. 500 tn - Antti-alipainekuivurikoneisto, koko 330 hl - 14 kpl varastosiiloja, yhteensä 340 tn - Kuivuriuuni 500 kw, öljykäyttöinen - Vuotuinen toteutunut öljynkulutus noin 6500 l/v - Lämpöenergian kulutus noin 61000 kwh - Kuivuri valmistunut 2000 luvulla - Samalla tontilla vanha 110 hl kuivuri
Bioenergian hyödyntämiseen vaikuttaneet seikat esimerkkikuivurissa 1 - Ei sijaitse tilakeskuksessa, joten ei lähellä lämmitettäviä tuotantorakennuksia - Ei vielä tarve teknisiin korvausinvestointeihin - Samalla tontilla ei varastorakennuksia - Kuivuri suhteellisen tehokas. Mahdollinen energiakustannussäästö ei kovin iso - Nykyistä kuivuriuunia ei ole suunniteltu biokäyttöön - Hakemateriaalia saatavissa osakkaiden omasta metsästä - Koulukiinteistö noin 100m etäisyydellä: periaatteessa mahdollisuus synergiaan
Vaihtoehto A kallein ilmauuniratkaisu - Erillinen lämminilmauunilla varustettu lämpökontti 640 kw 86500 - Kontti sisältää uunin, automatiikan, hakepolttimen ja avattavan hakesiilon 27 m 3 - Hakkeen varastointihalli, 60 m 2 20000 - Konttia ei käytetä muualla - Energian hinta 26 /MWh - Investointituki 20% - Etu: kontti myytävissä pois, mikäli tarve loppuu
Vaihtoehto A2 halvin ilmauuniratkaisu - Nykyisen uunin poltin korvataan etu-uunilla 20900 - Etu-uuni varustetaan edullisella stoker-polttimella + 7 m 3 varastosiilolla 21100 - Hake varastoidaan kentällä pressun alla - Energian hinta 26 /MWh - Investointituki 20% - Etu: edullisin ratkaisu
Vaihtoehto B kaukolämpö hakkeella - Koulukiinteistön ja kuivurin lämpöhuoltoa varten hankintaan 500 kw 4 bar hakelämpökontti - Kontin hinta 120 000 - Hakkeen varastointihalli, 60 m 2 20000-500 kw radiaattori asennuksineen 5000 - Lämpökanaali 100 m ja lämmön jako 17000 - Energian hinta 26 /MWh - Investointituki 15% - Edut: kahden kohteen synergia ja markkinat osakkaiden energiapuulle
Vaihtoehto C - Koulukiinteistön ja kuivurin lämpöhuoltoa varten hankintaan pellettilämpökontti - 500 kw 4 bar lämpökontti 90 000-500 kw radiaattori asennuksineen 5000 - Lämpökanaali 100 m ja lämmön jako 17000 - Energian hinta 44 /MWh - Investointituki 15% - Etu: huolettomin vaihtoehto lämmön myynnissä
kustannusmuutos /v esimerkin kuivurissa A A2 B C energian hinta /MWh 26 26 26 44 Energiakustannus /v 1 870 1 870 14 188 23 988 Poisto 8 520 3 362 13 770 9 520 Korko 2 130 841 3 443 2 380 Kunnossapito ja vakuutus 1 278 504 2 066 1 428 Lisätyötuntien hinta 255 400 925 300 Sähkökustannus 165 165 1 249 1 249 YHTEENSÄ 14 218 7 142 35 639 38 864 Säästö öljystä 5 779 5 779 5 779 5 779 Energian myyntituotto - - 24 236 24 236 Säästö, /v - 8 438-1 363-5 624-8 849
Herkkyysanalyysi kuivattava viljamäärä tn A A2 B C 500-8 439-1 363-5 625-8 850 600-7 715-689 -4 876-8 359 700-7 016 9-4 152-7 869 800-6 292 683-3 428-7 378 900-5 594 1 357-2 680-6 888 1000-4 870 2 056-1 956-6 397
Herkkyysanalyysi Öljyn hinta /l A A2 B C 0,9-8 439-1 363-5 625-8 850 1,0-7 797-721 -4 983-8 207 1,1-7 155-79 -4 341-7 565 1,2-6 513 563-3 699-6 923 1,3-5 870 1 205-3 056-6 281 1,4-5 228 1 847-2 414-5 639 1,5-4 586 2 489-1 772-4 997
Herkkyysanalyysi Poistoaika, v A A2 B C 10-8 439-1 363-5 625-8 850 12-7 019-803 -3 330-7 263 14-6 005-402 -1 691-6 130 16-5 244-102 -461-5 280 18-4 652 131 495-4 618 20-4 179 318 1 260-4 090
Entäs jos, Kuivuriuuni olisi vaihtoiässä? - investointi olisi kuivuriuunin verran edullisempi, eli 14500 - Uuni korvautuisi biouunilla 25000 eikä etu-uunilla - Vaihtoehto A2 olisi kannattava jo n. 9 v poistoajalla poistoaika, v A A2 B C 8-8 176-352 - 6 675-8 837 10-6 409 208-3 595-6 820 12-5 231 581-1 542-5 475 14-4 389 848-75 - 4 514 16-3 758 1 048 1 025-3 793 18-3 267 1 203 1 881-3 233
Kannattavuustarkastelun johtopäätöksiä yleisesti - Edullinen ilmauuniratkaisu on osalla tiloista kannattava vaihtoehto - Lämmityksen synergiaedut toteutuvat vasta, kun käyttökohteiden etäisyys on riittävän pieni - Energian hinnan edelleen nousu tekee bioenergian käytöstä kannattavaa - Jos hyväksytään pitkä takaisinmaksuaika, bioenergian käyttö on kannattavaa jo nyt - Fossiilisen energian säästö joka tapauksessa erittäin huomattava
Energian hinnan nousuun varautuminen Peltoviljelyn kokonaisenergiankulutuslaskurin kehittäminen
Kokonaisenergiankulutuksen excel-malli - Maatilan strategiavalintojen työkalu - Helpottaa välillisen energian määrän hahmottamista - Sopii työkaluksi tuotannon hiilijalanjäljen arviointiin - Toteutettu MS Excel- taulukkolaskentapohjalla helppo käytettävyys - Tuo tutkimustiedon tilatasolle
Laskelmanäkymä
Kiitos mielenkiinnosta