SATAFOOD RY:n BIOKAASUMATKA SAKSAAN 11.-13.11.2013 Satafood ry järjesti Elintarvikeketjun sivutuotteiden hyödyntäminen hankkeen toimenpiteenä biokaasusta ja erityisesti kuivamädätyksestä kiinnostuneille maataloustuottajille opintomatkan Saksaan, jossa biokaasulaitoksia on noin 8 000 kpl. Matkalle osallistui yhteensä 18 henkilöä. Matkan tarkoituksena oli tutustua ns.kuivamädätyslaitoksiin, joissa biokaasua tuotetaan lietelantaa kuivemmista materiaaleista kuten kuivalanta ja erilaiset peltobiomassat. Suomessa olevat biokaasulaitokset toimivat ns.märkämädätysperiaatteella ja ne eivät sellaisenaan sovellu kuivien biomassojen kuten esimerkiksi broilerin ja kananlannan mädätykseen. Matkan tarkoituksena oli saada oppia siitä, kuinka kuivia biomassoja kannattaa mädättää ja mitä mahdollisia ongelmia siihen liittyy.
1.kohde maanantai 11.11.2013 Chiemgauer Biogasanlage, Seeon-Seebruck Kuva 1. Panostoiminen reaktori. - Itse rakennettu maatilan biokaasulaitos (aloittanut toiminnan vuonna 2001) - siilon (reaktorin) kaasuhuppu avataan ja suljetaan kuvassa näkyvällä laitteella - siilon pohja on kalteva, syvenee loivasti 3 metrin syvyyteen saakka (helpottaa täyttöä ja tyhjennystä) - panostoiminen prosessi - syötteenä on olleet erilaiset peltobiomassat, naudan lanta ja viheralueiden hoidosta syntyvä biomassa, tällä hetkellä vain ruoho ja teiden varsien leikkuujäte. Lannan puuttumisen takia on käytettävä kaupallisia hivenainelisiä. - 3 siiloa käytössä biokaasuprosessissa (tilavuus yhteensä 500 kuutiota) ja 1 siilo jälkimädätys altaana (tilavuus 300 kuutiota) - vastaavia laitoksia on 10 toiminnassa - viipymä 4-6 viikkoa/siilo - laitoksella paljon työtä syötteen siirtelyssä - siilojen purku ja lastaus tapahtuu etukuormaajalla - laitokseen lastataan uutta materiaalia noin 50-60 tn/erä - mädätettävän syötteen kuiva-aine pitoisuus on korkea, noin 60-70 % (täytyy vähän laimentaa) - omistajan mukaan alle 50 % kuiva-aine pitoisuus toimii, joten syötettä hieman laimennetaan - kesällä biokaasutuotannossa on vain 1 siilo ja talvella kaikki 3 - siiloissa on lattia- ja seinälämmitys - laitos toimii noin 40-50 asteen lämpötilassa, eli se on meso- ja termofiinen prosessi (talvella lämpötila alempi) - laitoksen sähköteho on 60 kwe (optimoitu prosessiin lisättävillä hivenaineilla) - omistajan mukaan kananlanta on hyvin energiapitoinen ja sitä voi mädättää 50/50 suhteessa heinän kanssa, kunhan bakteerikanta on sopeutunut kananlantaan.
- laitoksen investointikustannus on ollut noin 400 000 euroa - omistaja saa tuottamastaan sähköstä tuloa noin 100 000 euroa vuodessa, lämpö hyödynnetään asuinrakennusten lämmitykseen ja sitä riittää talvipakkasillakin. 2.kohde maanantai 11.11.2013 Rosenheimer Erdenwerk Maier OHG Kuva 2. Vasemmalla 4 panostoimista reaktoria. Perällä syötevarastot (laakasiilot) sekä valmiita lannoitevalmisteita ja turvetta (sekoitettiin mädätteen kanssa) säkeissä. Oikealla kuormaaja, jolla reaktorit täytettiin. - vuonna 1993 perustettu kompostointilaitos - vuonna 2011 rakennettiin panostoiminen ns. autotallityyppinen biokaasulaitos (valmistaja Renergon) - 4 mädätyskammiota, jotka toimivat toisistaan erillään, omistajan mukaan prosessi on siten vakaampi ja kaasun tuotto on tasaisempaa. - lämpö prosessiin tuli perkulaatista, jonka läpimenoa prosessissa seurattiin tarkasti. - syötteenä teiden ja katujen varsilta ruohoa ja hevosenlantaa. - käsittelee materiaalia noin 10 000 tonnia vuodessa (5000tn hevosenlantaa, 5000tn vihermassaa). - panos uusittiin 24.päivän välein. Vanhaa materiaalia ei käytetty. - omistajan mukaan lantaa voi säilöä jopa puoli vuotta ennen laitokseen syöttöä. - laitoksen sähköteho 400 kwe ( 2 generaattoria 200 kwe/kpl) - laitoksen investointikustannus on ollut noin 2,8 miljoonaa euroa. Lisäinvestoinnilla 0,8 miljoonaa, voitaisiin tuplata laitokseen tulevan biomassan määrä. - laitos saa sähkön myynnistä tuloa noin 0,5 miljoonaa euroa vuodessa - laitoksen yhteydessä oleva lannoitetuotanto työllistää 10 henkilöä - omistajan mukaan laitoksen kannattavuus riippuu pitkälti lannoitemarkkinoista
- laitoksen yhteydessä oli kaksi isoa perkolaattisäiliötä, jotka ulospäin näyttivät märkämädätysreaktoreilta. - biokaasulämpö käytettiin kuivareaktoreista poistetun, mädätetyn kuivajakeen kuivaukseen. Kuivauksen jälkeen lopputuote soveltui lannoitevalmisteiden tekoon. Kuva 3. Mädätysjäännöksen kuivaus biokaasulämmöllä.
3.kohde tiistai 12.11.2013 Biogas Gut Schwaben/Amberger-Frischeier Gbr Kuva 4. Vaakareaktori. - vuonna 2002 munintakanalan yhteyteen rakennettu laitos (53 000 munintakanaa) - malliltaan ns. tulppavirtaus mädättämö. - laitoksen valmistaja Rueckert-naturgas - jatkuvatoiminen prosessi - syötteenä 30 % kananlantaa ja 70 % muuta materiaalia (maissia, säilörehua ja sokerijuurikasta sekä leipomojätteitä). - syötteet päivässä: 8tn maissi, 8tn kananlanta, 5tn ruoho, 1tn märkää hienonnettua maissia, 5m3 vettä. - 650 kuution vaakamallinen reaktori, joka lämpeni ulkoisella lämmönvaihtimella. - laitoksen sähköteho on 330 kwe - laitoksella korkea kuormitus, jopa 12 kg orgaanista ainetta/reaktorikuutio (mahdollinen perkolaatin avulla) - viipymä 24 päivää, jonka jälkeen materiaalissa oli vielä energiaa jäljellä ja se siirrettiin jälkimädätykseen viereiselle märkämädätyslaitokselle. - laitoksen investointikustannus on ollut noin 1,2 miljoonaa euroa - laitos saa sähkön myynnistä tuloa noin 50 000 euroa/kk, sähköstä maksetaan 21-22 snt/kwh. - kaikki sähkö kannattaa myydä ja ostaa laitoksella ja kanaloissa tarvittava sähkö verkosta. Laskennallisesti laitos kuluttaa 6-7 % tuottamastaan sähköstä. - laitoksella ongelmia ovat aiheuttaneet kananlannan sisältämä hiekka ja kalkki sekä laitokseen liian pitkänä syötetty ruoho. - laitoksella on myös rikinpoistolaitteet (kananlanta)
- olkea on myös kokeiltu ja se ei teknisesti toiminut prosessissa (korkea ligniinipitoisuus ja kelluminen on ongelma) Kuva 5. Takana kanala, josta lanta johdettiin kuljettimella reaktorin syöttölaitteelle. Tilalla sijaitsi myös toinen biokaasulaitos, joka edusti yleisemmin käytössä olevaa märkädätystekniikkaa (kuva alla).
Kuva 6. Perinteinen biokaasulaitos. - uusi 4/2013 toimintansa aloittanut märkämädätyslaitos - laitoksen sähköteho 700 kwe - investointikustannus on ollut noin 4 miljoonaa euroa - 3 reaktoria ( tilavuudet 6500, 2500 ja 2500 kuutiota) - laitos saa sähkön myynnistä tuloa noin 1,2 miljoonaa euroa vuodessa - mesofiilinen prosessi - syötteet päivässä: 23 tn maissia, 4 tn säilörehua, 5 tn kananlantaa ja 11 kuutiota sian lietelantaa. - laitoksen kannattavuutta rasittaa tällä hetkellä korkea maissin hankintakustannus (28 euroa/tonni, voi olla myös 50 eur/tn).
4. kohde Tiistai 12.11.2013 Zirngibl Xaver GbR, Mallersdorf-Pfaffenberg www.rueckert-naturgas.de Kuva 7. Vasemmalla CHP ja ja toimistotilat, keskellä syöttölaite ja vaakareaktori ja oikealla separointi. Kahden sijoittajan omistama biokaasulaitos, joka aloitti toimintansa vuoden 2011 alusta. Maissia 300 ha, josta 80 % omaa. Lisäksi säilörehua ja sokerijuurikasta, jotka myös omia. Lantaa ostettiin lähitiloilta. Laitoksen on rakentanut RÜCKERT naturgas. Jatkuvatoiminen vaakareaktori 2400 m 3 (27m x 16m x 6m) ja jälkikaasuallas 5500 m 3. Biomassoja syötettiin reaktoriin 1krt/h apevaunu-tyyppisellä kuiva-aineensyöttölaitteella. Biomassat per päivä: o 15 tn maissia (80 % omaa) o 7 tn kananlantaa (osto) o 7 tn sokerijuurikasta (omaa) o 4 tn säilörehua (omaa) o 3 tn sianlietettä (osto) o 1 tn ankanlantaa (osto)
Yhteensä 37 tn päivässä ja lisäksi syötettiin 3,5 m 3 vettä päivässä. Kuiva-ainepitoisuus reaktorissa oli 9,5 %. Mr. Köttner kertoi, että 14 % kuiva-aine on maksimi tämän tyyppisissä laitoksissa. Kuiva-ainepitoisuus syötteissä on 30 %, mikä on selvästi enemmän kuin märkäreaktorin syötteissä. Kuormitus reaktorissa 4-6 kg orgaanista ainetta/reaktorikuutio/päivä. Lopputuote separoidaan. Kiinteä jae menee lannoitteeksi, neste jälkikaasualtaaseen ja sen jälkeen lannoitteeksi. Reaktorissa oli ulkoinen lämmönvaihdin, jonka läpi reaktorin massaa kierrätettiin. Lämpötila reaktorissa oli 42 C. Biokaasu menee jälkikaasualtaaseen varastoon, josta se johdetaan 550 kwe CHP:lle. Sähkö myydään ja siitä saadaan 23 snt/kwh, koska lämpö hyödynnetään. CHP:n tuottama lämpö käytetään puhdistamolietteen kuivaukseen, joka on biokaasusähkön myynnin ohella laitoksen päätulonlähde. Biokaasulaitos tuottaa vuodessa 500 000 litraa lämmitysöljyä vastaavan määrän lämpöä. 80 % kuiva-ainepitoisuuteen kuivattu puhdistamoliete menee sementtitehtaalle, jossa sillä lämmitetään masuuneja (palolämpötila oltava 600 800 C). Puhdistamolietteen vastaanotosta saadaan nyt 32 40 /tn. Kaksi vuotta sitten ei olisi saatu mitään. Biokaasulaitosinvestoinnin suuruus on ollut noin 2,6 miljoonaa ja kuivaaja noin 1 miljoona. Laitos on toiminut odotetusti. Kuva 8. Vasemmalla syötteitä ja oikealla nestemäisen lopputuotteen jälkimädätyssäiliö/varasto.
Kuva 9. Puhdistamolietteen kuivaus. Toisen päivän päätteeksi meille tarjottiin päivällinen Kirchberg/Jagst kaupungissa, samassa rakennuksessa, jossa sijaitsi IBBK:n toimisto. Päivällisen tarjosi paikallinen pihvikarjatila, jolla oli myös biokaasulaitos. Tämä paikkakunta on sikäli merkittävä, että täältä on Saksan biokaasuinnostus lähtöisin ja Mr. Michael Köttner on ollut ensimmäisiä biokaasumiehiä. Hän perusti IBBK:n vuonna 2001.
5. kohde Keskiviikko 13.11.2013 Biogas GbR Ziegler KG, Mauer Kuva 10. Panostoimisen reaktorin tyhjennys menossa. Biokaasulaitos maatilalla, joka kasvatti kalkkunoita (15 000) ja hanhia (18 000). Laitos on ollut toiminnassa noin 8 vuotta. Biokaasulaitos on toinen Bioferm laitos Saksassa. Bioferm on vuodesta 2007 ollut osa Viessmann Group yhtymää eikä laitosrakentajalla ole enää yhteyttä tähän laitokseen. Mr. Köttner kertoi, ettei Bioferm rakenna enää maatilamittakaavan laitoksia. Panostoimisia reaktoreita oli neljä, kooltaan 29m x 6m x 4,5m. Reaktoreiden päällä, rakennuksen ullakkotilassa oli yksi kaasusäkki, johon kaasu imettiin reaktoreista (ei tullut omalla paineella). Syötteinä käytettiin 35 % lantaa (pääosa kalkkunanlantaa, hieman hanhenlantaa) ja 65 % viherbiomassoja kuten ruohoa ja maissia. Kuivike oli olkea ja vähän kutteria. Syötemateriaaleja ei hienonnettu. Reaktoreissa lattialämmitys. Perkolaatin kierrätystä ei ole ollut kolmeen vuoteen putkien tukkeutumisen takia. Putket olivat menneet tukkoon MAP(magnesium-ammonium-fosfaatti)-suolan muodostumisen takia. Prosessi toimi ilman perkolaatin kierrätystäkin, mutta vanhaa materiaalia piti käyttää paljon. Tuoretta materiaalia laitettiin reaktoriin vain 1/3 ja vanhaa 2/3. Yhden reaktorin tyhjennys ja täyttö vie noin 1 vrk. Reaktoreita tyhjennetään n. 30pv välein. Kesällä tyhjennettäessä naamari oli pakollinen ammoniakin takia, talvella NH 3 oli vähemmän.
Reaktoriin laitettiin ilmaa ovessa olevasta luukusta ennen oven avaamista, jotta biokaasu saadaan ulos reaktorista. Reaktoreissa oli painetta maksimissaan 15 mbar, märkäprosessissa raja yleensä 5 mbar. Sähköteho oli 170 kw, joka meni myyntiin (hinta 26,6 snt/kwh kaikilla preemioilla). CHP on päällä vuodessa 8000h. Lämpö käytettiin asuinrakennusten ja kalkkunahallien lämmitykseen. Laitoksella on käytössä jo kolmas CHP. Ensimmäiselle tuli käyttötunteja 42000h, toiselle 12000h, jonka jälkeen tässä huomattiin valmistusvika ja vakuutus korvasi uuden koneen. Kolmannelle koneelle on tullut 6000 käyttötuntia. Merkki Deutz. Lopputuote meni lannoitteeksi omille pelloille. Mädätetty lanta levittyy paremmin ja lannoitevaikutus on nopeampi verrattuna raakalantaan. Laitosinvestointi: 800 000 + 100 000 myöhemmin hankittuihin komponentteihin. Kuva 11. Neljä panostoimista reaktoria.
Kuva 12. Hanhia maissipellolla.
6. kohde Keskiviikko 13.11.2013 Ehrler GbR, Heidelberg Kuva 13. Kompakti rakennus, jonka ullakolla oli kaasuvarasto, etualalla 3panostoimista reaktoria, joiden alla perkolaattivarasto. Rakennuksen toisessa päädyssä oli toimistotila ja CHP-huone. Isän ja pojan pitämä maatila, johon rakennettiin kuivamädätyslaitos kuluvana vuonna 2013. 12 000 munivaa kanaa ja 1000 kalkkunaa. Naapurissa 70 hevosta, joiden lanta tulee myös biokaasulaitokseen. Hevosenlanta kostutettiin likavedellä ennen mädätystä. Muut biokaasulaitoksen syötteet: persiljan varret, maissi ja ruoho. Siipikarjanlannan osuus syötteistä korkeintaan 30 %. Syötteet eivät maksa vastaanottajalle mitään. Vanhaa materiaalia laitettiin 15 25 tn ja uutta 50 65 tn / reaktori. Syöttö tapahtui pyöräkuormaajalla. Panostoimisia reaktoreita oli kolme, kooltaan 120 m 3 /kpl. Lämmitys oli poikkeuksellinen. Reaktoreiden alla oli 150 m 3 perkolaattiallas/säiliö, jota lämmitettiin. Massa reaktorissa lämpeni sekä perkolaatin kierrätyksellä, että lattian läpi, kun lämpö nousi perkolaattialtaasta ylöspäin. Laitoksella oli yksi iso ongelma. Se oli liian pieni. Valmistaja (DeNaBa) oli tässä tehnyt virheen. Materiaalia ajettiin kuitenkin niiden läpi alkuperäisen suunnitelman mukaan, mikä aiheutti sen, että viipymä jäi liian lyhyeksi, vain 21 päivää. Siinä ajassa materiaali ei ehdi antamaan
kaikkea kaasua ja prosessi pitikin keskeyttää juuri, kun kaasuntuotto oli parhaassa vauhdissa. Tähän on suunniteltu ratkaisua esimerkiksi jälkikaasutusaltaasta. Sähköä saadaan 900 1000 kwh/päivä, jos kaikki 3 reaktoria ovat käytössä. Tämä on sähkötehona 38 42 kw. Valmistaja lupasi 75 kw, johon varmasti olisi päästy isommilla reaktoreilla. Generaattori oli 90 kw Hochreiter, jota siis ajettiin nyt puoliteholla. Muuten laitos oli toimiva, sähkönkulutus oli pieni, sillä ainoa, joka vei sähköä oli 1,5 kw perkolaattipumppu. Biokaasusähköstä saatiin 21,8 eur/kwh. Reaktoriin lisätään ilmaa rikkivedyn poistamiseksi. ph 8.0 Laitos oli maksanut 650 000 euroa pyöräkuormaajineen. Lisäksi tilalla oli aurinkopaneeleja, joista saatiin hyvällä säällä 52 kw sähköteho. Kuva 14. Kaasuvarasto ullakolla. Raportin laatineet: Johanna Kalmari-Harju Jani Suoniemi