Asiat :Valtioneuvoston periaatepäätökset (M 4&5/2001 … PROSESSIT 3 Tutkimuspäällikkö Satu Helynen, VTT Prosessit Kansalliset tavoitteet bioenergian käytön lisäämiseksi

1

BIOENERGIA SUOMESSA

ATS-syysseminaari 8.11.2002, HelsinkiTutkimuspäällikkö Satu Helynen, VTT Prosessit

VTT PROSESSIT

2Tutkimuspäällikkö Satu Helynen, VTT Prosessit

Kotimaisten polttoaineiden energiakäyttö 2000 ja 2001*Mtoe TWh Milj. k-m3 PJ Osuus Suomen

energian-kulutuksesta, %

Mustalipeä 3,4 3.3 40 39 20 19 144 140 11 10

Kiinteät, joista 2,0 1,9 23 22 11,5 11 83 79 6 5

- kuori 1,2 1,2 14 14 50 50

- sahanpuru ym. 0,4 0,4 5 4,5 18 16

- metsähake 0,1 0,16 1,5 1,9 5 7

Puun pienkäyttö 1,1 1,1 13 13 6,5 6.1 47 46 3 3

PUU YHTEENSÄ 6,5 6,4 76 74 38 274 265 20 19

Kierrätyspoltto-aineet

0,02 0,03 0,28 0,4 1

Biokaasu 0,02 0,2 0,7

Turve 1,4 1,75 16 20,3 17,4 58 73 4 5

KOTIMAISETYHTEENSÄ

8,0 92,5 333 24 24

*alustavia tilastotietoja

VTT PROSESSIT


Kansalliset tavoitteet bioenergian käytön lisäämiseksi sähköntuotannossa uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelmassa

Tavoite vuosille 1995 - 2010 sähkön tuotannon lisäämiseksi 6,2 TWh -> 12,4 TWheli 100 %, koko bioenergialle tavoite on 58 TWh (6,1 Mtoe) -> 90 TWh eli 55 %

0

5

10

15

20

25

1995 2010 Visio 2025

KaukolämmitysTeollisuus

TWh

6,2

12,4

22,8

VTT PROSESSIT


Biopolttoaineiden tuotannon lisäysmahdollisuudet kahdellaeri kustannustasolla: kilpailukykyinen polttoainemäärä nykytukitasolla -

polttoainemäärä, jos kustannukset saavat olla +50 - 100 %nykytilanteeseen verrattuna

TWh Nyky-käyttö

2005 2010 2025

Mustalipeä 40Teollisuuden sivutuotteet 19 19 - 20 21 - 24 23 - 27Kuusikoiden päätehakkuut 0,7 4,9 - 7,2 4,9 - 7,2 4,9 – 7,2Männiköiden päätehakkuut Pieni 2,8 - 3,3 2,8 - 3,3 2,8 - 3,3Ensiharvennukset , nuoret metsät jataimikonhoito

0,3 1,4 - 9,5 1,4 - 9,5 1,4 - 9,5

Puun pienkäyttö 13Lisäkäyttömahdollisuus nykykäyttöönverrattuna

(73) 8 - 19 10 - 23 12 - 26

Kierrätyspolttoaineet 0,3 5 - 10 5 - 10 5 - 10Peltobiomassat 0 0 - 2 0 - 2 0 - 2Biopolttoaineiden lisäkäyttömahdolli-suus nykykäyttöön verrattuna yhteensä

(74) 13 - 31 15* - 35 17 - 38

*15 TWh:n lisäys vastaa Uusiutuvien edistämisohjelman tavoitetta vuodelle 2010LÄHDE: Helynen et al. Bioenergian mahdollisuudet kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä. VTTTiedotteita 2145. 2002.

VTT PROSESSIT


Biopolttoaineiden käytön tekniset lisäysmahdollisuudetperustapaus = kiinteistölämmityksen lisäys edistämisohjelman mukaan,suurkäytössä lisäkäyttö käytössä ja suunnitteilla olevissa laitoksissa nykytapaanmaksimitapaus = lisäinvestointeja nykylaitoksiin biopolttoaineiden käytönmaksimoimiseksi

Käyttökohde Laskenta-vaihtoehdot

Arvioitu lisäys-mahdollisuus vuodesta

1999 vuoteen 2010TWh

Hiilidioksidipäästöjenvähennys korvattaessafossiilisia polttoaineita

Milj. tonniaKiinteistölämmitys Perustapaus

Maksimitapaus 5,8 9,3

1,42,2

Suurkäyttökohteet PerustapausMaksimitapaus

8,5 25,6

1,4 – 2,35,2 – 8,7

YHTEENSÄ PerustapausMaksimitapaus

14,3 34,9

2,8 – 3,77,4 – 10,9

Saatavilla oleva lisäbiopolttoaine PerustapausMaksimitapaus

13 38

Perustapauksessa turvetta tarvitaan vuonna 2010 noin 25 TWh/a ja maksimitapauksessa noin 15 TWhlaitosten häiriöttömän käytön turvaamiseksi.

VTT PROSESSIT


Metsähake� Tavoite 5 milj.k-m3 (10 TWh) metsähaketta vuonna 2010� päätehakkuut eivät yksin riitä 2010, vaan 1/3 hakkeesta

pienpuuta, jossa kannattavus edellyttää metsänhoidollistenhyötyjen huomioonottamista (MMM), koneellistamista,metsänhoitoyhdistysten mukaantuloa

� koska kantohinta jää pieneksi, metsähakkeen tuotantovoitaisiin kytkeä metsänhoitoon kokonaispakettina

� pienpuun tuotantotukien tarkistus: ei ainoastaan KEMERA-kohteille,

� puskuri- ja varmuusvarastointia tarvitaan; turve tärkeäpolttoaineen saatavuuden lisäksi myös laitosten häiriöttömänkäytön turvaamisessa

� metsähakkeen tuotannon lisäyksen tärkein este onkannattamattomuus

VTT PROSESSIT


PUUENERGIANTEKNOLOGIAOHJELMA

Metsähakkeen käyttö Metsähakkeen käyttö 2001, m2001, m33

alle 500 500 - 1000 1000 - 5000 5000 - 10 00010 000 - 50 000 yli 50 000

Ilomantsi

Rovaniemi

Jämsä

Forssa

Salo

Rauma

Turku

Pori

Anjalankoski

Jyväskylä

Tampere

Valkeakoski

Mikkeli

Rautjärvi

Savonlinna

SeinäjokiKitee

Nivala

Kajaani

Suomussalmi

Oulu

Kemi

METLA:n tilastoaineisto

VTT PROSESSIT


Välivarastohaketusjärjestelmä

Hakkuutähteiden paalausjärjestelmä

E.Alakangas

VTT PROSESSIT

9Tutkimuspäällikkö Satu Helynen, VTT ProsessitRUUENERGIAN TEKNOLOGIAOHJELMA

Photo: Timberjack

VTT PROSESSIT


Hakkeen kustannukset käyttöpaikalla kuljetusmatkan mukaan

40

45

50

55

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Kaukokuljetusmatka, km

mk/MWh

1 FIM = 0,16818 €

Keskimääräinen kustannus

Irto hakkuutähde

Tienvarsihaketus

Palstahaketus

Paalaus

VTT PROSESSIT


Jätteiden energiakäyttö

� Edistämisohjelman, ilmasto-ohjelman ja YM:njätesuunnitelman sekä jätteenpolttodirektiivin kansallistenmääräysten koordinointi vaatii lisää yhteistyötä

� Kierrätyspolttoaineiden nykykäyttö on 400 000 t/a, jokavähentynee selvästi vuoden 2006 alkuun mennessäjätteenpolttodirektiivin voimaantulon myötä

� YM:n jätesuunnitelman mukaan 1 milj.tonnin jätteidenenergiakäyttö

� Suomen mallin mukainen, syntypistelajitteluun jahallitunlaatuisen kierrätyspolttoaineen valmistukseen jakäyttöön perustuvan järjestelmän kehitys ja demonstrointivaatii vielä lisätoimenpiteitä

� Jätteiden energiakäyttö ei etene ilman merkittäviätoimenpiteitä

VTT PROSESSIT


Biopolttonesteet

� On ajankohtaista selvittää EU:n liikenteen biopoltto-nestedirektiiviehdotuksen vaikutukset Suomeen

� Vuoden 2010 tavoite (5.75%) tarkoittaisi 0,4 milj.tonnin raaka-ainetarvetta (1.5 TWh) Suomessa, Euroopassa yli 40 %lisäbiopolttoaineesta biopolttonesteiksi -> eri sektoreiden kilpailuraaka-aineesta

� Tuotanto voitaisiin integroida kustannustehokkaastiöljynjalostamoihin tai metsäteollisuuteen

� Käytössä kaupallista tekniikkaa vain viljelykasveille, mutta se vaatiisuuria tukitoimenpiteitä ja arvioitu tuotantomahdollisuus olisi vain 2%, kun tavoite 5.75%

� Jos direktiivi hyväksytään, sen vaikutukset erittäin suuret

VTT PROSESSIT


2000

2010

2020

2030

2050

Energian tuotantoteknologioiden kehitysnäkymiä Suomessa

Uusia kilpailukykyisiä teknologioitamaailmanmarkkinoille

Vaihtoehtoja erilaisiin tulevaisuuksiin

Pienemmät ympäristövaikutukset

KilpailukykyisiäInnovatiivisia

Integroituja ratkaisuja

Merkittäviä

globaaleihin

tarpeisiin

Ympäristöäsäästävä

Puhtaus ja turvallisuus

Tehokkuus

Kierrätyspoltto-aineiden kaasutus

Biomassanrinnakkaispoltto

&CHP

Arktinentuulivoima

Pienet jakeskikokoisetCHP laitokset

Automatisoituenergiapuun korjuu

Puhdas pienpoltto

Korkean hyöty-suhteen leijukattila

kiinteille polttoaineilleIntegroidut

jätehuollon ratkaisutUrban Mill

Bioöljytpuusta ja REF:istä

Kehittynytsoodakattila

Korkea hyöty- ja rakennussuhde

Puun paineistettu

kaasutus

Mikro-CHPmikroturbiinit,polttokennot,

hybridit, …

Mustalipeänkaasutus

Suuren kokoluokan

offshore tuulivoima

“Monituote- voimalat”

Virtuaaliset voimalat

Innovatiivisetydinvoimalat

Pieni koko, korkea hyötysuhde

Hyötöreaktorit, fuusio

CO -talteenottovoimalaitoksilla

2 ?Polttokennollatehostetut voimalat

CO -vapaavetytalousmuotoutuu

2

VTT PROSESSIT


Biomassojen energiakäytön uudet tekniikat

� Puun pienkäyttö lämmityksessä: päästöjen vähentäminen jakäyttömukavuuden parantaminen, pelletit ja muut jalosteet

� Kostean polttoaineen käyttö aluelämpökokoluokassa� Sähkön ja lämmön tuotanto (CHP) aiempaa pienemmissä

kokoluokissa, alle 5 MW sähköä:arinahöyrykattila-höyryturbiini/kone, kiinteäpetikaasutin-polttomoottori, ORC

� Korkeahyötysuhteiset suurvoimalat leijukerrostekniikalla� Bioenergian käyttö hiilipölykattiloissa seospolttona: sahanpuru,

pelletit, Lahti-kaasutinkytkentä, erilliset biopolttimet� Jätteiden yhdistetty energia- ja hyötykäyttö� Biopolttonesteiden integroitu tuotanto

VTT PROSESSIT


Työllistävyys

� Energiavaltainen prosessiteollisuus yli 100.000 henkilöä� Energiasektori

– öljyn jalostus ja maakaasu 3.000– sähkön ja lämmön tuotanto, jakelu 16.000– turpeen ja puun tuotanto 2.000 YHTEENSÄ 21.000

– energiateknologian tuotanto ja vienti yli 15.000

(Lähde: TT 2002)

VTT PROSESSIT


Esimerkkejä bioenergian työllistävyydestä

Metsähakkeiden lisäkäyttö 5 milj. kiintokuutiometriä (10 TWh)vuoteen 2010 uusiutuvien edistämisohjelman mukaisesti

Hakkuutähdehaketta päätehakkuilta 2/3

Metsähaketta nuorista metsistä 1/3

� polttoaineen tuotannossa ja kuljetuksessa lisätyöpaikkoja noin 2200 henkilölle� liiketoiminnan volyymi 86 milj. euroa/vuosi (500 milj. mk/vuosi)

Lisäksi työpaikkoja energian tuotannossa alle 1000

Metsähakkeen tuotanto nuorista metsistä edellyttää tukitoimiakilpailukykyisen polttoaineen tuottamiseksi.

VTT PROSESSIT


Uusia liiketoimintamahdollisuuksia bioenergian alueella

� Polttoainejalosteiden valmistus: pelletit, biopolttonesteet� Lämpöyrittäjyys: lämmön myynti kiinteistöille� Jätteiden hyötykäyttö materiaaleina ja energiana� Laitevalmistus vientiin: suomalaiset markkinajohtajia esimerkiksi

leijukattiloiden toimittajana

VTT PROSESSIT


YhteenvetoBiopolttoaineilla, joista puu on tärkein jatkossakin, on useita vaihtoehtoisia käyttökohteita tulevaisuudessa •kiinteistölämmitys, •suurkäyttö kaukolämmön tuotantoon ja teollisuudessa, •biopolttonesteiden ja muiden jalosteiden valmistus, •vienti - edullisimmista polttoaine-eristä tulee kilpailua

Kansalliset edistämistoimet ja suunnitteilla olevat EU-direktiivit parantavat biopolttoaineiden kilpailukykyä

VTT PROSESSIT


Yhteenveto

Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelman mukainen bioenergiankäytön lisäystavoite 55 % saavutettaneen vuoteen 2010 mennessänykytukitasoilla. Biopolttoaineilla sähköä tuolloin tuotetaan vuoden 2000tasoon verrattuna lisää 4 TWh (650 MW), josta vain osa onlisäkapasiteettia.

Lisäbiopolttoaine on metsähaketta, jätteitä ja metsäteollisuudensivutuotteita.

Bioenergiavarat mahdollistaisivat edistämisohjelmaa suuremman lisäyksen,mutta lisäbiopolttoaineiden hintataso on 50 - 100 % korkeampi.

VTT PROSESSIT


Kehitteillä on monia uusia tekniikoita, jotka mahdollistavat- peltobiomassojen energiakäytön- polttoaineiden tuotannon ja kuljetuksen tehokkaammin- polttoaineiden automatisoidun käytön lämmityksessä (pelletit, bioöljyt)- sähkön tuotannon entistä pienemmässä kokoluokassa- jätteiden energia- ja hyötykäytön yhdistämisen- yhdistetyssä sähkön ja lämmön tuotannossa sähkön tuotannon 2-kertaistamisen

Uudet tekniikat tulisi demonstroida ennen vuotta 2010, ja niiden avullaolisi mahdollista saavuttaa edistämisohjelmassa esitetty visio, jossasähkön tuotanto bioenergialla olisi 23 TWh (3800 MW) vuonna 2025.

Uusien tekniikoiden vientimahdollisuudet ovat merkittävät.

Johtopäätökset

Documents

Asiat :Valtioneuvoston periaatepäätökset (M 4&5/2001 … PROSESSIT 3 Tutkimuspäällikkö Satu Helynen, VTT Prosessit Kansalliset tavoitteet bioenergian käytön lisäämiseksi