KUIVAMÄDÄTYS Elintarviketjun sivuvirtojen hyödyntäminen hankkeen tuloksia Johanna Kalmari-Harju 20.11.2014 Hanke: Elintarvikeketjun sivutuotteiden hyödyntäminen Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelma
Sisällysluettelo Hanke... 3 Tulokset... 4 Kuivalantojen ominaisuudet... 4 Energia... 4 Panostoimisen kuivamädätyksen periaate... 6 Eri kuivalantojen soveltuvuus kuivamädätykseen, koetulokset... 6 Kuivamädätyksen etuja:... 8 Kriittiset kohdat sovellettavuuden kannalta... 10 Kannattavuus... 11 Kuivalantatilojen näkemyksiä ja edellytyksiä bioenergiantuotantoon... 12 Energiakasvit... 12 Mitä energialla kannattaa tehdä?... 13 Lähdeluettelo... 14 Liite 1. Kassavirtalaskelma-esimerkit... 15 Broilertila... 15 Broilertila, CHP-tuotanto... 16 Kasvinviljelytila... 17 Tilojen yhteislaitos... 18 2
Hanke Hankeaika: 1.1.2013 30.11.2014 Toimenpiteet Tämä raportti keskittyy kuivamädätykseen, jonka edistäminen oli hankkeen keskeinen toimenpide. Muita toimenpiteitä ovat olleet Pirkanmaan alueen elintarviketeollisuuden ja kauppojen jätevirtojen kartoitus ja etenkin biojätteen hyötykäytön edistäminen. Kuivalantaa syntyy maataloudessa etenkin lihakarjanpidossa, siipikarjankasvatuksessa sekä hevostaloudessa. Usein mukana on myös kuivikkeita kuten turvetta, kutteria, purua tai olkea. Tähän mennessä kuivalantojen energiahyötykäyttö on ollut vähäistä. Satafood Kehittämisyhdistys ry:n hankkeessa on selvitetty, miten kuivalantoja voisi paremmin käyttää hyödyksi biokaasuntuotannossa. Kuivamädätys on keino mädättää kuivia jakeita ilman suuria neste/lietemääriä. Menetelmästä haettiin lisätietoa Saksan maatilatason kuivamädätyslaitoksilta ja hankkeessa tehtiin myös pitkäkestoisia kuivamädätyskokeita mm. eri siipikarjanlannoilla ja hevosenlannalla. Lisäksi kartoitettiin eri tilojen energiantarpeita ja näkemyksiä bioenergiantuotannosta. Kuva 1. Kuivareaktorin syötemateriaalia, Saksa 2013. Kuva: Johanna Kalmari-Harju Miksi kuivamädätys? Tämän hetkisistä lannan käsittelymenetelmistä ainoa, jossa energia saadaan talteen hukkaamatta ravinteita. 3
Tulokset Kuivalantojen ominaisuudet Kuiva-ainepitoisuudet lannoissa vaihtelevat esimerkiksi sen mukaan mitä kuiviketta käytetään, kuinka paljon ja miten eläimet käyttäytyvät (esim. kalkkunahallissa on kuivempia ja märempiä kohtia). Taulukkoon 1 on koottu eri lantojen kuiva-ainepitoisuuksia. Taulukko 1. Kuivalantojen kuiva-ainepitoisuudet alhaisimmasta korkeimpaan. kuiva-aine % Lähde: naudan kuivalanta 13-30 3,4 sian kuivalanta (purukuivike) 32 4 kananlanta (virikehäkit) 28-37 4 hevosenlanta (kuivike olkipelletti) 37 4 kananlanta (lattiakanala) 40 5 broilerinlanta (turvekuivike) 48-59 4 kalkkunanlanta (kutterikuivike) 54-71 4 Energia Kuivamädätyksellä saatava energia on merkittävä ja verrattavissa perinteiseen lietemädätyksellä saatavaan tuottoon, mikäli prosessin annetaan edetä loppuun saakka. Käytännössä kaasuntuottonopeus laskee loppua kohden, jolloin voi olla olla mielekästä vaihtaa uusi erä tilalle siinä vaiheessa, kun laskennallisesta tuotosta on täyttynyt noin 90 %. Taulukko 2. Kuivalantojen energiapitoisuus. Kalkkunanlanta (kutteri-kuivike) m 3 CH4/ tuoretonni litraa polttoöljyä/ m 3 lantaa Lähde 100 40 4,8 Broilerinlanta (turve-kuivike) 100 40 4,8 Munintakananlanta (virikehäkit) 40-50 36 4 Hevosenlanta (kuivike olkipelletti) Naudan kuivalanta (kutterinpurulanta) 20-30 8-11 1,4 30 26 3 4
Taulukko 3. Mädätysmenetelmän valinta Biomassa Menetelmä Laitostyyppi Pääasiassa lietettä Pieniä määriä: Kuivalantoja Kasvimassoja Elintarviketeollisuuden sivutuotteita Biojätteitä PERINTEINEN MÄRKÄMÄDÄTYS Betonisissa/teräksisissälietesäiliöissä. Sekoitus. Kuiva-aineen syöttölaite. Prosessi on jatkuva, biomassaa lisätään päivittäin. Kuiva-ainepitoisuus reaktorissa <12% Pääasiassa maissia, kananlantaa tai biojätettä Lisänä Kuivikelantoja Nestettä Muita vihermassoja Pääasiassa kuivalantoja, nurmea tai muuta kasvimassaa, biojätettä Lisänä Lietettä (ei välttämätön) Myös olki käy. Nk. TULPPAVIRTAUS-REAKTORI kuivan ja nestemäisen mädätyksen välimuoto Betoninen vaakareaktori, jossa on tehokas, hiljaa pyörivä lapasekoitin. Kuiva-aineen syöttölaite. Prosessi on jatkuva, biomassaa lisätään päivittäin. Kuiva-ainepitoisuus reaktorissa <25% PANOSTOIMINEN KUIVAMÄDÄTYS Reaktorina kaasutiivis autotalli tai laakasiilo. Ei sekoitusta. Joissakin kierrätetään suodatusnestettä biomassan läpi. Reaktori tyhjennetään ja täytetään kerralla. Viipymä viikoista kuukausiin. Kuiva-ainepitoisuus reaktorissa max 30-40%? 5
Panostoimisen kuivamädätyksen periaate Kaasutiivis tila täytetään halutulla biomassalla ja sekaan lisätään jo mädätettyä biomassaa (=ymppi), joka tuo oikeat mikrobit. Tila suljetaan ilmatiiviisti ja biomassan lämpötila nostetaan 37-40 asteeseen, missä se pidetään niin kauan, kunnes kaasuntulo on loppunut. Biomassaa ei tarvitse sekoittaa tai käännellä. Kaasuntuotto alkaa pian, mutta mädätysprosessin normaaliin etenemiseen kuuluu, että alkuvaiheessa syntyy enemmän hiilidioksidia biomassojen hajotessa ja metaanipitoisuus nousee pikku hiljaa, kun metaanibakteereilla on käytettävissään hajotettua biomassaa. Mädätys lopetetaan, kun kaasuntuotto hidastuu selvästi ja metaanipitoisuus alkaa laskea. Prosessi lopetetaan pysäyttämällä lämmitys ja poistamalla biomassa reaktorista. Uusi erä voidaan ladata reaktoriin saman tien. Eri kuivalantojen soveltuvuus kuivamädätykseen, koetulokset Kokeissa selvitettiin onnistuuko panostoiminen kuivamädätys todellisilla tiloilla syntyvillä massoilla kuten kananlanta+heinä tai broilerinlanta+heinä -sekoituksilla. Todettiin, että kaikki kuivalannat soveltuvat kyseiseen kuivamädätykseen. Turvekuivikkeellinen broilerinlanta saatiin toimimaan kuivamädätyksessä, kun prosessiin lisättiin hieman nestettä ja mukana oli vähemmän energiapitoista lantaa kuten hevosenlantaa. Pelkkä broilerinlanta+heinä seos ei toiminut. Sen sijaan kananlanta ei tarvitse nestelisäystä. Nestemäinen ymppi nopeuttaa prosessin etenemistä verrattuna kuivaan ymppiin. Hevosenlanta on erinomainen kumppani siipikarjanlannalle. Hevosenlannan korkea hiilityppisuhde tasapainottaa siipikarjanlannan typpipitoisuutta. Mädätyksessä optimi hiili-typpisuhde on noin 25:1, mutta tätä ei laskettu kokeessa käytetyille seoksille eikä typpi-inhibiota silti havaittu. Mädätettyjen seosten kuiva-ainepitoisuudet olivat 22-34 % välillä. Esimerkiksi kuivaa broilerinlantaa (TS 58 %) oli seoksissa reilu kolmasosa. Perinteisellä lietemädätyksellä kuivaainepitoisuus reaktorissa voi olla korkeintaan 12 %, jotta sekoitus ja pumppaukset toimivat. Panostoimisella kuivamädätyksellä saadaan siis hyödynnettyä enemmän kuivia biomassoja. 6
% 80,0 Biokaasun metaanipitoisuus (kananlanta+heinä) 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 CH4 20,0 10,0 0,0 2 7 21 36 52 69 82 93 105 115 125 136 147 158 171 186 vrk Kuva 2. Panostoimisessa kuivareaktorissa syntyneen biokaasun metaanipitoisuus, kun näytteenä oli kananlanta ja heinä. L 14,0 Metaanintuotto (kananlanta ja heinä) 12,0 10,0 8,0 6,0 L CH4 / vrk 4,0 2,0 0,0 2 7 21 36 52 69 82 93 105 115 125 136 147 158 171 186 vrk Kuva 3. Kananlannan ja heinän metaanintuotto kuivamädätyksen aikana. Yllä olevat tulokset on saatu ilman prosessissa syntyvän nesteen kierrätystä ja ilman minkäänlaista sekoitusta. Biomassat ovat olleet koskematta ja vain kaasuntuottoa on mitattu. Kaasuntuottoa voidaan nopeuttaa ja prosessin kestoa lyhentää lisäämällä ympin määrää tai kierrättämällä nestettä biomassan läpi. 7
Kuivamädätyksen etuja Lannasta tulee hygieenisempää: mädätysjäännöksessä on alle 10 pmy/g E.colia! Kaupallisen lannoitevalmisteen raja-arvo <1000 pmy/g ja myös ammattimaisen kasvihuoneviljelyn tarkoitetun kasvualustan raja-arvo <100 pmy/g alittuvat reilusti. Raakalannassa E.coli pitoisuus on luokkaa 10 4-10 7 pmy/g. (4) Hukkakauran siemenet tuhoutuvat viimeisimpien tutkimusten mukaan myös kuivamädätyksessä. (1) Lannan lannoitevaikutus paranee, kun ravinteet muuttuvat liukoisempaan muotoon. Jos liukoisen typen osuus ennen mädätystä on ollut 1/3, se nousee mädätyksessä puoleen kokonaistypen määrästä. (4). Yhteismädätettävät biomassat voi valita sen mukaan, millaisen lannoitevalmisteen haluaa. Lannoitekäytön hajuhaitat vähenevät, kun mädätetyn lannan haju on huomattavasti laimeampi ja humusmaisempi. Kuivalannan rakenne muuttuu. Lopputuote on tummempi ja homogenisempi aineen rakenteiden hajotessa. Mädätys voi olla ratkaisu myös puupohjaista kuiviketta sisältävän lannan lannoitekäytölle. Lisäksi panostoimisen kuivamädätyksen edut: Muistuttaa kompostointia ja patterointia, mutta energia saadaan talteen. Nestemäisiä lietteitä ei välttämättä tarvita. Pääosa biomassasta voi olla kuivalantoja ja kasvimassoja. Prosessilaitteiden tarve on vähäisempi kuin nestemädätyksessä. Esimerkiksi sekoitusta ei tarvita lainkaan -> pieni omaenergiankulutus. Biomassaa tarvitaan vähemmän, kun voidaan käyttää korkeamman kuiva-aineen omaavia syötteitä. Esim. 1000 MWh saadaan: 2500 tn kananlantaa TAI 8350 tn sianlietettä Biomassojen huono sulavuus ei aiheuta ongelmia, sillä kaikki, mitä reaktoriin laitetaan, saadaan sieltä pois. 8
Taulukko 4. Esimerkkejä energiapotentiaaleista maatiloilla. Tuotantosuunta Eläinmäärä Lannan määrä m3 1 Broilerkasvatus 125 000/erä 1600 2 Kalkkunankasvatus 12 000/erä 900 3 Kananmunantuotanto 2500 Muu biomassa esimerkiksi ahdekaunokki 30 ha naudanliete 900m3 ahdekaunokki 5 ha sianliete 300m3 ahdekaunokki 30 ha ja lähi-alueen kananraadot 370 tn Lämpö kw (jatkuva) 140 (vastaa tarvetta vuositasolla) 50 Energiantuotantovaihtoehdot CHP (lämpö+sähkö) kw (jatkuva) Liikennepolttoaine Autojen lkm* 80 + 55 90 30 + 20 (vastaa tarvetta vuositasolla) 30 230 130 + 90 140 4 Lihakarja 360 5400 maissi 50 ha 290 140 + 130 180 5 6 Hevostaloudet Tampereen alue Broilertilat 5 kpl, lypsykarjatila 1 kpl 5000 ahdekaunokki 50 ha 180 100 + 70 110 7800 + 2000 maissi 50 ha 470 230 + 210 290 7 Kasvinviljely 1000 maissi 80 ha 270 130 + 120 170 8 Sianlihantuotanto 6000 ahdekaunokki 50 ha 190 110 + 80 120 *Kuinka monelle henkilöautolle riittää vuoden polttoaineet (25 000 ajokilometriä, kulutus 4,5kg/100km=VW Passat), jos kaikki energia ohjataan liikennekaasun tuotantoon. Laskuissa on huomioitu kuivamädätyksen 10% alhaisempi tuotto kuin märkämädätyksessä. 9
Kriittiset kohdat sovellettavuuden kannalta Mittakaava, kuinka iso reaktori tarvitaan ja tarvitaanko useampia? Mittakaava riippuu siitä, miten usein reaktoria tyhjennetään. Prosessi saadaan etenemään nopeastikin, kuten Saksassa on tapana, alle kahteen kuukauteen. Tämä kuitenkin tarkoittaa, että mädätysjäännös on pystyttävä hyödyntämään heti lannoitteena tai varastoimaan jatkokäyttöä varten. Nopea kuivamädätysprosessi tarkoittaa myös joko lietteen lisäystä ja kierrätystä prosessissa tai suurta ympin eli vanhan jo mädätytetyn massan käyttöä. Nämä oli nähtävissä Saksassa. Suomen oloihin saattaa soveltua paremmin hitaampi prosessi, jolloin kesken talven ei tarvitse lähteä avaamaan reaktoria, vaan se voidaan tyhjentää ja täyttää esimerkiksi keväällä ja syksyllä. Talvelle voi ladata korkea-energisempää materiaalia tai vaikka kaksi reaktoria ja kesälle yhden, riippuen energian tarpeesta. Saksassa yksi kuivareaktori oli 100-800 m 3 ja niitä oli 3-4 kpl. Laskennallisesti yhdellä 6m merikontilla, joka on täytetty kalkkunan tai broilerinlannalla sekä hevosenlannalla, saadaan 3-4 kw lämpöteho kahdeksi kuukaudeksi. Tämän jälkeen biomassa tulisi vaihtaa ja tuotto alkaa uudelleen. Omakotitalon (104 m2) keskimääräinen lämpötehontarve on 1-2 kw, joten yhdellä merikontilla lämpiäisi kaksi pienehköä omakotitaloa. Maatilakokoluokassa on tilaa rakentaa isompi reaktori, jota voidaan tyhjentää harvemmin. Taulukon 4 ensimmäisessä esimerkissä on broilertila, joka käyttää broilerinlannan lisäksi 20ha ahdekaunokkia ja 900m3 lietettä. Hankkeessa saadun tiedon valossa reaktorin tulisi olla noin 850 m3, jos tyhjennyskertoja olisi 3/vuosi. Kasvinviljelyssä (taulukko 4 esimerkki 7) 150ha ahdekaunokkia vaatii esimerkiksi kaksi 1100m3 reaktoria, jos tyhjennyksiä olisi 3/vuosi/reaktori. Tässä ei ole huomioitu pakkaamisen tai pakkautumisen vaikutusta, joten todellinen tilantarve voi olla pienempi. Liian pientä reaktoria ei kannatta ottaa. Saksassa on esimerkkejä, jossa laitostoimittaja on luvannut reaktorilta tietyn tehon, mutta käytännössä teho on jäänyt puolet luvatusta eli reaktorin olisi pitänyt olla kaksi kertaa isompi. Työmäärä Verrattuna kompostointiin tai patterointiin, työmäärä ei ole lannan osalta näitä suurempi. Lanta on joka tapauksessa kuormattava eläinsuojasta reaktoriin/kompostiin/patteriin ja näistä edelleen lannoitteena pellolle. Märehtijöiden tai hevosen lantaa voidaan mädättää sellaisenaan, jolloin muuta materiaalia ei välttämättä tarvita. Siipikarjanlannan kanssa on syytä mädättää muuta kuivalantaa, kasvimassoja tai lietettä, jotta prosessi toimii. Näiden lisämateriaalien osalta työmäärä ja logistiikka tilalla kasvaa, mutta ne tuovat myös energiaa ja voivat parantaa 10
mädätysjäännöksen lannoiteominaisuuksia. Lisämateriaaleista voi saada myös käsittelymaksun, jolloin ne tuovat tuloa tilalle. Kannattavuus Kuten biokaasulaitoksissa yleensä, kannattavuus riippuu pitkälti käsiteltävistä massoista. Jos massan hankinnasta joutuu maksamaan, sen tulee sisältää paljon energiaa ja sulaa helposti (rasvat, energiakasvit). Jos massa on nollahintaista, energiapitoisuus on edelleen tärkeää eikä hyödyntämisestä saa aiheutua suuria teknologisia ongelmia (esim. olki/korsiintunut rehu aiheuttaa sekoitusongelmia lietereaktoreissa). Mikäli massan vastaanotosta saa rahaa, energialla ei ole suurta merkitystä ja soveltuvuuden eteen voi tehdä töitäkin. Elintarviketeollisuudessa ja kaupoissa syntyy jätettä, jota voisi helposti hyödyntää tilatason biokaasulaitoksissa. Helposti hyödynnettävä materiaali on vain kevyesti tai ei lainkaan pakattua eikä sillä välttämättä ole lämpökäsittelyvaatimuksia. Kaupat ovat avoimia paikallisille sovelluksille ja on myös heidän etu, jos raha jää alueelle. Kaupoissa on eroa, toisissa myös pakkauksia poistetaan esim. HeVi-jätteistä, mutta yleisesti ottaen kauppa haluaa pakatuista biojätteistä eroon sellaisenaan. Myös elintarviketeollisuus kaipaa lähellä sijaitsevia jätteenkäsittelymahdollisuuksia, mikä pienentää rahtimaksuja. Myös eläinten raatojen hyötykäyttö kannattaa selvittää, mikäli niitä paikkakunnalla syntyy merkittävästi. Esimerkiksi siipikarjankasvatuksessa syntyy raatoja, joista saa paljon energiaa ja viranomaiset ovat suosiollisia 2. ja 3. luokan sivutuotteiden käsittelyyn tilatason biokaasulaitoksissa. Lähtökohtaisesti vain 1.luokan jäte (etupäässä nautaperäinen) on käsiteltävä keskitetyissä jätteenkäsittelylaitoksissa (Honkajoki). Tämä jättää sovellusmahdollisuuksia siipikarjan ja sikojen raatojen käsittelyyn ja nämä sovellukset, asianmukaisesti hyväksyttyinä, ovat toivottavia. Biomassojen hankintaan ja mädätysjäännöksen hyödyntämiseen liittyy logistiikka, jolla on kannattavuuteen iso merkitys. Mitä parempi massa, sen kauempaa sitä kannattaa hakea. Lopputuote taas tulisi saada hyödynnettyä lähellä. Biokaasulaitoksia tulisi saada syntymään myös kasvintuotantoalueille, jolloin laitokselle kannattaisi hakea esimerkiksi lannoiteena arvokkaita siipikarjanlantoja ja lopputuotteella olisi selvä menekki. Kuivamädätys voi parhaimmillaan olla mahdollisuus perustaa biokaasulaitos kasvinviljelytilalle. Halvin energianlähde ovat varmasti lannat, jotka kannattaisi hyödyntää tehokkaasti. Kuivalannoissa on suuri energiapotentiaali, sillä yhden broilertilan (125 000 lintua/erä) vuoden lanta vastaa yli 30 hehtaarin heinäsadon energiaa. Lanta on tällä hetkellä sen tuottajalle kustannus, mikä tarkoittaa, että lannan ostaminen ei voi olla kallista. Jos yhden tilan lannat saisi rahtien hinnalla ja vastaava heinämassa maksaisi 20 000 (625 /ha), miksi käyttää heinää, joka ei tuo prosessiin edes sen tarvitsemia mikrobeja ja hivenaineita? Edullista, hyödyntämätöntä kasvimassaa voi saada kesantopelloilta, tienvarsiheinästä tai järvien biomassoista. Kannattavuuslaskelmien huono puoli on, että ne esittävät vain yhden näkemyksen ja yhden tavan laskea kannattavuus. Porttimaksuilla, edullisemmilla biomassoilla, toisella energiankäyttötavalla 11
tai laskemalla lannoitteelle arvoa, saadaan kannattavuutta heti parannettua. Oikeilla parametreilla maatilatason kuivamädätyslaitos voi olla kannattava, kuten nähdään liitteenä olevista laskelmista. Laitosten investointitasot eivät ole kaukana arvioiduista. Kuivalantatilojen näkemyksiä ja edellytyksiä bioenergiantuotantoon Osa siipikarjatiloista hyödyntää lannan lannoitteena omalla tilalla, toisille se on täysin ylimääräistä ja aiheuttaa kustannuksia. Siipikarjatilat luovuttavat lantaa esimerkiksi lannoitetoimijoille. Lihakarjatiloilla lantaa käytetään lannoitteena omalla tilalla, mutta sitä saattaa syntyä tarpeeseen nähden liikaa tai lannan varastointikapasiteettia on liian vähän. Mikäli lannanlevitysaikoja rajoitetaan lisää ja samalla kielletään patterointi, tilojen pitäisi tehdä mittavia investointeja lantavarastoihin. Hevostilat luovuttavat lantaa mielellään tilan ulkopuolelle. Hevosenlannan määrä on yksittäisellä tilalla pieni suhteessa muihin tuotantosuuntiin. Lampaanlannan kanssa tilanne on sama kuin hevosenlannalla. Lypsykarja- ja sikatiloilla liete- ja kuivalannat käytetään pääasiassa omalla tilalla lannoitteena. Yllä oleva tilanne kannattaa huomoida, kun etsii käytettävissä olevia edullisia biomassoja. Kuivalanta voi korvata viljeltävät energiakasvit. Lopputuotteelle on kuitenkin oltava lannoitekäyttöä. Maatila, jolle lanta on nyt pelkkä kustannus, ei innostu biokaasuntuotannosta, jossa lopputuotteena on lannoitetta. Lisäksi osa tiloista epäili saavansa ympäristölupaa biokaasulaitokselle, sillä toimintaa on jo paljon laajennettu. Energiakasvit Parhaimmat kasvit biokaasuntuotantoon ovat yleisesti ne, joista saadaan mahdollisimman suuri biomassan määrä hehtaarilta. Maissihehtaarilta saadaan 3-5 omakotitalon vuotuinen sähkö ja lämpöenergia tai 3-5 henkilöauton vuotuinen polttoaine (40-92 MWh/ha). Maissi voi lisäksi monipuolistaa viljanviljelyvaltaisen Etelä-Suomen peltojen viljelykiertoa. Perinteisten nurmikasvien energiasaanto hehtaaria kohden on noin puolet maissin vastaavasta (12 36 MWh/ha). Ahdekaunokilla on maissin jälkeen suurin hehtaarikohtainen metaanintuotto (27-61 MWh/ha). Ahdekaunokki on monivuotinen luonnonkasvi, joka tuottaa korkeat kuiva-ainesadot alhaisella lannoituksella myös pohjoisissa olosuhteissa. Energiakasveja voidaan viljellä kesantopelloilla ja luonnonhoitopelloilla sekä osana viljelykiertoa. Lisäksi viherlannoitusnurmet voidaan korjata biokaasuprosessin raaka-aineeksi ja prosessijäännös palauttaa pellon ravinteeksi esimerkiksi luonnonmukaisessa viljelyssä. Prosessijäännöksen käyttäminen vähentää viljelyyn käytettävän primäärienergian määrän puoleen, koska väkilannoitteiden valmistus jää viljelyn energiapanoksesta pois. (9) Myös hamppu ja härkäpapu ovat hyviä biokaasuntuotantoon. (2) 12
Taulukko 5. Energiakasvien vertailu. Koottu eri tietolähteistä todellisten saavutettavissa olevien satotasojen ja energiapotentiaalien mukaan. (Lähde mm. 10) Kustannus Energiakasvi Kuiva-aine Kustannus Kustannus Energia eur/ kg ka / ha eur / ka kg eur/ha MWh/ha tuotettu MWh Heinä 6500 0,2 1300 16 81 Ahdekaunokki 10000 0,15 1500 27 56 Maissi 8000 0,2 1600 35 46 Mitä energialla kannattaa tehdä? Alla olevasta taulukosta saa käsitystä siitä, mitä biokaasuenergialla kannattaa tehdä, jotta takaisinmaksuaika investoinnille olisi mahdollisimman lyhyt. Hinnat perustuvat tämän päivän polttoaineiden hintoihin huomioituna energiantuotannon hyötysuhteella. Tuotannon kuluja käsitellään tämän raportin liitteenä olevissa laskuissa, tässä taulukossa on huomioitu vain tulo. Parhaimman hinnan kaasulle saa CHP-tuotannossa, jossa korvataan ostosähköä ja öljylämmitystä. Tämän jälkeen tulee lämmitysöljyn korvaaminen kattilakäytössä ja liikennekaasun tuotanto. Myös muiden lämmitysmuotojen korvaaminen biokaasulla CHP-käytössä tuo kohtuullisen hinnan, sen sijaan kaasun suoramyynti energiayhtiölle ei tuota, ellei uusiutuvalle polttoaineelle lasketa lisäarvoa verrattuna maakaasuun. Biokaasu ei voi kilpailla edullisuudessa maakaasun kanssa. Taulukko 6. Biokaasuenergiasta saatava tulo / ostoenergian korvaamisen tuoma säästö. / MWh Hyötysuhteella Lämpö, öljyn korvaaminen 90 90 % Lämpö, maakaasun korvaaminen 54 90 % Lämpö, pelletin korvaaminen 45 90 % Lämpö, hakkeen korvaaminen 18 90 % CHP, öljyn korvaaminen 94 85 % CHP, maakaasun korvaaminen 74 85 % CHP, pelletin korvaaminen 69 85 % CHP, hakkeen korvaaminen 54 85 % Liikennekäyttö 85 98 % Kaasun myynti energiayhtiölle 30 100 % Kaasun myynti suoraan loppukäyttäjälle 50? 100 % 13
Lähdeluettelo 1. Hevosenlanta tuottaa biokaasua. E.Tampio, E.Virkkunen, P.Heikkinen, M.Hietaranta, M.Saastamoinen. MTT 2014. https://portal.mtt.fi/portal/page/portal/mtt/hankkeet/horsemanure/horsemanure_maataloustiet eenp%c3%a4iv%c3%a4t2014_biok.pdf 2. Hamppua tankkiin? kirjoitus Maaseudun Tiede liite 1/2010. Annukka Pakarinen, Pekka Maijala, Fred Stoddard ja Liisa Viikari, Helsingin yliopisto, Maritta Kymäläinen, HAMK. http://www.mtt.fi/maaseuduntiede/pdf/mtt-mt-v67n01.pdf 3. Biokaasuntuotanto naudan kuivikelannasta. Elina Korhonen, Jyväskylän Yliopisto 2010. https://jyx.jyu.fi/dspace/bitstream/handle/123456789/22982/urn:nbn:fi:jyu- 201002231272.pdf?sequence=1 4. Satafood kuivamädätyskoetulokset 2013-2014. Kokeiden suorittaja Metener Oy, lanta-analyysit Eurofins Viljavuuspalvelu Oy. 5. Nordic Poultry Conference matkakertomus 2009. Jyrki Lehtonen Suomen Broiler Oy, Essi Tuomola Satafood. http://www.satafood.net/uploads/tiedostot/hankkeet/8088%20siipikarja/matkakertomus%20npc %20Reykjavik%2017.-20.11.2009.pdf 6. Satafood biokaasumatkaraportti 2013. Jani Suoniemi, Johanna Kalmari-Harju. http://www.satafood.net/uploads/tiedostot/hankkeet/950%20sivutuote%20pirkanmaa/matkarapo rtti%20biokaasumatka%2011-13112013%20netti.pdf 7. Satafood biokaasumessuraportti 2013. Johanna Kalmari-Harju. http://www.satafood.net/uploads/tiedostot/hankkeet/950%20sivutuote%20pirkanmaa/matkarapo rtti%20berliini%2022.-24.4.2013.pdf 8. Douglas W. Hamilton. Division of Agricultural Sciences and Natural Resources. Oklahoma State University Anaerobic Digestion of Animal Manures: Methane Production, Potential of Waste Materials. BAE-1762. http://osufacts.okstate.edu 9. Seppälä Mari, Jyväskylän Yliopisto, väitöskirja 2013: "Biogas production from high-yielding energy crops in boreal conditions". https://www.jyu.fi/ajankohtaista/arkisto/2013/09/tiedote-2013-09-18-15-46-33-025282 ja http://www.koneagria.fi/uploads/files/seminaarit/koneagria_seppala2013.pdf 10. Enkat-hanke. Lisätietoa: http://www.biokaasufoorumi.fi/index.asp?init=1&initid=28684 11. Tehokas lantalogistiikka esitys. Sakari Alasuutari. Työtehoseura 2010. http://www.ilmase.fi/site/wp-content/uploads/2013/02/alasuutari_21032013.pdf 12. Biogas upgrading Review of commercial technologies. F.Bauer, C.Hulteberg, T.Persson, D.Tamm.Svenskt Gastekniskt Center AB, 2012. http://vav.griffel.net/filer/c_sgc2013-270.pdf 14
Liite 1. Kassavirtalaskelma-esimerkit Broilertila (taulukon 4 esimerkki 1) liikennekaasun tuotanto Tulot Hinta Yksikkö Määrä Summa Lähde Liikennekaasun myynti 1,29 eur/kg 99 960 kg 128 949 Myyntihintana 1,6 eur/kg (sis. Alv) Porttimaksut 5 eur/m3 900 m3 4 500 Vain esimerkki Lannoitearvo, tilan ulkopuolinen jae 5 eur/m3 900 m3 4 500 Vain esimerkki Yhteensä 137 949 Menot Lietteen kuljetuskustannus 0,29 eur/m3/km 900 m3, 20km 5 220 Työtehoseura 2010 Ahdekaunokin viljely 1500 eur/ha 30 ha 45 000 Satafood Mädätteen levitys (ulkopuolinen jae) 2,3 eur/m3 900 m3 2 070 Työtehoseura 2010 Työvoimakulut 30 eur/h 700 h 21 000 Satafood arvio Huolto- ja käyttökulut, laitos 1,5 % investoinnista 7 500 Satafood, kirjallisuusarvio Huolto- ja energiakulu, puhdistus 12 934 Svenskt Gastekniskt Center AB (12) Laitoksen energiakulu, sähkö 126 eur/mwh 15 MWh 1 890 Arvio Laitoksen energiakulu, lämpö 50 eur/mwh 80 MWh 4 000 Laskennallinen Yhteensä 99 614 Tuotto 38 335 Jos investointi olisi 500 000 Tuki 30 % Rahoitettava investointi 350 000 Suora takaisinmaksu 9,1 vuotta Huom. Investoinnin suuruus on kuvitteellinen! 15
Broilertila, CHP-tuotanto Tulot Hinta Yksikkö Määrä Summa Lähde Ostosähkön korvaaminen 126 eur/mwh 486 MWh 61 236 Energiamarkkinavirasto 2014 Ostolämmön korvaaminen (pelletti) 50 eur/mwh 694 MWh 34 700 Pellettienergia.fi 2014 Porttimaksut 5 eur/m3 900 m3 4 500 Vain esimerkki Lannoitearvo, tilan ulkopuolinen jae 5 eur/m3 900 m3 4 500 Vain esimerkki Yhteensä 104 936 Menot Lannan kuljetuskustannus 0,29 eur/m3/km 900 m3, 20km 5 220 Työtehoseura 2010 Ahdekaunokin viljely 1500 eur/ha 30 ha 45 000 Satafood Mädätteen levitys (ulkopuolinen jae) 2,3 eur/m3 900 m3 2 070 Työtehoseura 2010 Työvoimakulut 30 eur/h 500 h 15 000 Satafood arvio Huolto- ja käyttökulut 1,5 % investoinnista 6 000 Satafood, kirjallisuusarvio Laitoksen energiakulu, sähkö 126 eur/mwh 20 MWh 2 520 Arvio Laitoksen energiakulu, lämpö 50 eur/mwh 80 MWh 4 000 Laskennallinen Yhteensä 79 810 Tuotto 25 126 Jos investointi olisi 400 000 Tuotto Tuki 25 % öljyä korvattaessa: 55 826 Rahoitettava investointi 300 000 haketta korvattaessa: 6 706 Suora takaisinmaksu 11,9 vuotta Huom! Investoinnin suuruus kuvitteellinen! 16
Kasvinviljelytila (taulukon 4 esimerkki 7), liikennekaasun tuotanto Tulot Hinta Yksikkö Määrä Summa Lähde Liikennekaasun myynti 1,29 eur/kg 188 617 kg 243 316 Myyntihintana 1,6 eur/kg (sis. Alv) Porttimaksut 5 eur/m3 1000 m3 5 000 Vain esimerkki Lannoitearvo, tilan ulkopuolinen jae 5 eur/m3 1000 m3 5 000 Vain esimerkki Yhteensä 253 316 Menot Lannan kuljetuskustannus 0,29 eur/m3/km 1000 m3,20km 5 800 Työtehoseura (11) Maissin viljely 1600 eur/ha 50 ha 80 000 Satafood Mädätteen levitys (tilan ulkopuolinen jae) 2,3 eur/m3 1000 m3 2 300 Työtehoseura (11) Työvoimakulut 30 eur/h 700 h 21 000 Satafood arvio Huolto- ja käyttökulut, laitos 1,5 % investoinnista 12 000 Satafood, kirjallisuusarvio Huolto-, käyttö- ja energiakulut: puhdistin 19 541 Svenskt Gastekniskt Center (12) Laitoksen energiakulu, sähkö 126 eur/mwh 30 MWh 3 780 Arvio Laitoksen energiakulu, lämpö 60 eur/mwh 90 MWh 5 400 Laskennallinen Yhteensä 149 821 Tuotto 103 495 Jos investointi olisi 800 000 Ahdekaunokilla tuotto 71 000 eur Tuki 30 % (samaan energiamäärään viljeltävä 75ha) Rahoitettava investointi 560 000 Heinällä tuotto 24 900 eur Suora takaisinmaksu 5,4 vuotta (samaan energiamäärään viljeltävä 122ha) Huom. Investoinnin suuruus kuvitteellinen! 17
Tilojen yhteislaitos (taulukon 4 esimerkki 6), liikennekaasu Tulot Hinta Yksikkö Määrä Summa Liikennekaasun myynti 1,29 eur/kg 327 878 kg 422 962 Myyntihintana 1,6 eur/kg (sis. Alv) Porttimaksut 0 eur/m3 9800 m3 0 Lannoitearvo 0 eur/m3 8600 m3 0 (lannoite menisi maissintuottajalle) Yhteensä 422 962 Menot Lannan kuljetuskustannus 0 eur/m3/km 9800 m3,20km 0 Maissin viljely 1600 eur/ha 50 ha 80 000 Satafood Maissin kuljetus laitokselle 0,29 eur/m3/km 3500 m3,20km 20 300 Työtehoseura (11) Mädätteen kuljetus maissin tuottajalle 0,29 eur/m3/km 11970 m3,20km 69 426 Mädätteen levitys 0 eur/m3 11970 m3 0 (sisältyy maissin ostohintaan) Työvoimakulut (laitos) 30 eur/h 1300 h 39 000 Arvio Huolto- ja käyttökulut, laitos 1,5 % investoinnista 15 000 Arvio Huolto-, käyttö- ja energiakulut: puhdistin 19 541 Svenskt Gastekniskt Center AB (12) Laitoksen energiakulu, sähkö 126 eur/mwh 45 MWh 5 670 Arvio Laitoksen energiakulu, lämpö 50 eur/mwh 220 MWh 11 000 Laskennallinen Yhteensä 259 937 Tuotto 163 025 Jos investointi olisi 1 000 000 Tuki 30 % Rahoitettava investointi 700 000 Suora takaisinmaksu 4,3 vuotta Huom. Investoinnin suuruus kuvitteellinen! 18