1 / 58

YMPÄRISTÖTEKNOLOGIAN MAHDOLLISUUDET

YMPÄRISTÖTEKNOLOGIAN MAHDOLLISUUDET. Kotimainen bioenergia/ Puuhake Virpi Piippo Savonia ammattikorkeakoulu AMU08. Osa uusiutuvista energialähteistä (kts. dia 2) On biopolttoaineista saatua energiaa Saadaan ekologista hyötyä Uusiutuvuus

adriel
Download Presentation

YMPÄRISTÖTEKNOLOGIAN MAHDOLLISUUDET

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. YMPÄRISTÖTEKNOLOGIAN MAHDOLLISUUDET Kotimainen bioenergia/ Puuhake Virpi Piippo Savonia ammattikorkeakoulu AMU08

  2. Osa uusiutuvista energialähteistä (kts. dia 2) On biopolttoaineista saatua energiaa Saadaan ekologista hyötyä Uusiutuvuus Suomessa bioenergian käyttö lähes neljännes koko valtakunnan energiankulutuksesta, sisältäen puun, turpeen ja kierrätyspolttoaineet (90 TWh) Bioenergia edustaa lähes 90 % uusiutuvista energialähteistä BIOENERGIA

  3. UUSIUTUVAT ENERGIALÄHTEET • Aurinkoenergia • Tuulienergia • Vesienergia • Bioenergia • Maalämpö • Aalloista ja vuoroveden liikkeistä saatua energiaa

  4. Miksi biopolttoaineita ? • Vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä • Kasvihuonekaasupäästöjen väheneminen energiatuotannossa • Energiatuotannon kotimaisuusaste nousee • Työllisyyden parantuminen ja luo mahdollisuuden uusille yrityksille • Alueellisten kotimaisten energiaraaka-ainepotentiaalien hyödyntäminen • Edistää metsien hoitoa ja turvaa myös teollisuuspuun tulevan laadun

  5. Miksi biopolttoaineita ? • Alan teknologia osaamisen vahvistuu ja edistää laitevientiä • Suomessa korkealaatuista ammattiosaamista ja teknologiaa • Estää haitallisia ilmastonmuutoksia • Kansainvälisen ilmastosopimuksen allekirjoittanut maa sitoutuu vähentämään hiilidioksidin ja muiden kasvihuonekaasujen päästöjä. • Bioenergiaa ja muita uusiutuvia energialähteitä hyödyntämällä voidaan hiilidioksidin ohella vähentää myös typen oksideja ja rikkiyhdisteitä

  6. ENERGIAN KOKONAISKULUTUS ENERGIALÄHTEITTÄIN SUOMESSA 1970 - 2007

  7. PUU • Tärkeä polttoaine Suomessa • Käytetään yli 6 miljoonaa kuutiometriä vuosittain lämmitykseen kotitalouksissa • 360 – 500 kg vettä yhdessä kiintokuutiometrissä tuoretta puutavaraa • Oikeaoppisesti ja kauan kuivatussa puussa on vettä 100 – 170 kg kuutiometrissä

  8. Polttopuuaineiden luokitus (VTT)

  9. PUU • Puun energiasisältö: • Juuret 10 – 20 % • Kannot 5 – 10 % • Runko 60 – 65 % • Oksat 10 – 15 % • Latva 5 %

  10. Puun lämpöarvo • Puun lämpöarvo kertoo kuinka tehokkaasti poltettava puu lämmittää • Lämpöarvoon vaikuttaa poltettavan puun kosteus • Kuivalla puulla korkeampi lämpöarvo • Eri puulajien lämpöarvolla ei ole suuria eroja verrattaessa kuiva-ainetta painoyksikköä kohden • Tiheimpänä koivun lämpöarvo tilavuusyksikköä kohden suurin

  11. Puun lämpöarvo • Yksi kiinto-m3 vastaa • 1,5 p-m3 halkoja tai • 2,5 i-m3 haketta • Yhdestä hakekuutiosta saadaan energiaa 0,8 MWh • Yhdestä k-m3 saadaan n. 2 MWh energiaa • Yksi i-m3 haketta vastaa n. 100 l kevyttä polttoöljyä • Nuoren metsän kunnostuksessa saadaan rankaa noin 30 k-m3 hehtaarilta, tästä määrästä haketta n. 75m3 ja energiaa n. 60 MWh  voidaan korvata kevyttä polttoöljyä lähes 6000 litraa

  12. Puun tilavuuksien muuntokertoimet

  13. Puun lämpöarvot puulajeittain

  14. SUOMALAISIA PUUPERÄISIÄ BIOPOLTTOAINEITA • PILKE • kotitalouksien polttopuu • 25 cm, 35 cm tai 55 cm • vuoden ulkokuivatuksella 20 % kosteus • PUUPELLETIT • Sylinterinmuotoisia puristeita • Valmistetaan sahanpuruista tai höylälastuista • Halkaisijaltaan 5 – 15 mm, 10 – 30 mm pitkää • Lämpöarvo 4,7 – 4,9 kWh/kg • Pelletti takoissa ja -kamiinoissa

  15. Suomalaisia puuperäisiä biopolttoaineita • SAHANPURUT, SAHAHAKKEET, KUTTERINLASTUT HIONTAPÖLY JNE. • Puhdasta, käsittelemätöntä biopolttoainetta • Mekaanisen metsäteollisuuden ja puusepänteollisuuden prosesseissa syntyvä puutähde • Sellaisenaan, seulottuna tai pelleteiksi puristettuna • Edullinen • Aluelämpölaitoksissa ja erillisissä voimaloissa

  16. Suomalaisia puuperäisiä biopolttoaineita • PUUÖLJY, PYROLYYSIÖLJY • Saadaan +500 – +600 asteeseen lämmitetystä puusta kaasuuntumisen ja lauhduttamisen kautta • Pienissä kaukolämpökattiloissa ja moottorivoimaloissa • Tutkimus ja demonstraatio vaiheessa • KUORI • Syntyy ainespuun teollisessa kuorinnassa • Märkä kuori kuivataan puristamalla ja murskataan murskeeksi • Suurkattiloissa • Metsäteollisuudelle tärkeä

  17. Suomalaisia puuperäisiä biopolttoaineita • MUSTALIPEÄ • Metsäteollisuudesta sulfaattisellun keitossa puusta liennut, runsaasti ligniiniä sisältävä aines • Keittokemikaalien seos • Otetaan talteen massan pesuvaiheessa • Väkevöidään haihduttamossa • Poltetaan tehtaan soodakattilassa kemikaalien regeneroimiseksi ja energian tuottamiseksi • Suomessa tärkeimpiä biopolttoaineita

  18. Suomalaisia biopolttoaineita • BIOPOLTTONESTEET • Nestemäisiä polttoaineita • Biomassoista jalostamalla saatuja • Mm. biodiesel (kasviöljypohjainen) • Pyrolyysiöljy -> kaasuttamalla ja nesteyttämällä puusta -> pienissä kaukolämpökattiloissa ja moottorivoimaloissa • BIOKAASUT • Eloperäisestä aineesta • Mm. kaatopaikoilta jätteen hajotessa, jäteveden puhdistamoista ja maatalouden liete • Hyödynnetään sekä sähkön että lämmön tuotannossa

  19. Suomalaisia biopolttoaineita • KIERRÄTYSPOLTTOAINEET • Yhdyskunta ja teollisuus jätteistä • Kuivia, syntypistelajiteltuja ja polttokelpoisia materiaaleja sellaisenaan tai niistä valmistettuja • Ensisijaisena käyttönä jätemateriaalin uusiokäyttö • toissijaisena lajitellun ja turvallisen jätteen energiakäyttö • Osa jätteistä biojätettä • Kaatopaikkakuormituksen väheneminen • Voimalaitosten kattiloissa mm. hiilen, turpeen ja puun kanssa

  20. Suomalaisia biopolttoaineita • PELTOBIOMASSAT • Pelloilla ja soilla kasvatettavia energiakasveja  ruokohelpi ja öljykasvit • Energiametsää  energiapaju • Viljakasvien osia  olki • Voidaan jalostaa kiinteitä tai nestemäisiä polttoaineita • Etelä-Ruotsissa ja Keski-Euroopassa kehittyneempää toimintaa kuin Suomessa

  21. Suomalaisia biopolttoaineita • TURVE • Lämmön ja sähköntuotantoon taajamissa ja teollisuudessa • Polttoturpeena yleisimmin jyrsinturve tai palaturve • Muu käyttö mm. kasvuturpeena, maanparannusaineena • Koostuu orgaanisesta, hapettomassa ja kosteassa tilassa epätäydellisesti hajonneesta kasviaineksesta (sammal, sara, liekopuu jne.)

  22. METSÄHAKE • TAVOITTEENA METSÄHAKKEEN KÄYTÖN LISÄÄMINEN • Kansallisen ilmasto- ja energiastrategian tavoitteena on nostaa uusiutuvan energian osuus 38 %:iin energian loppukulutuksesta vuoteen 2020 mennessä • Edellyttää puuperäisen energian käytön voimakasta lisäämistä • Metsähakkeen käyttöä tullaan lisäämään 2 – 3-kertaiseksi nykyisestä

  23. METSÄHAKKEEN MERKITYS YMMÄRRETTY • Metsähakkeen hyödyntäminen myötätuulessa • Vakavasti otettava metsätalouden sivutuote • Metsäteollisuudelle metsähakkeen tuotanto on imagokysymys • Metsähakkeen talteenotto integroidun korjuun myötä tehostunut • Metsähakkeen käytön lisääntymiselle voi olla esteenä alan heikosta kannattavuudesta johtuen pula metsäkone- ja kuljetusyrittäjistä

  24. Metsähakkeen merkitys ymmärretty • VALTIO TUKEE METSÄHAKKEEN KÄYTTÖÄ • veroratkaisuilla • investointi- ja tuotantotuilla • PAIKALLISELLA TASOLLA • lämpöyrittäjätoiminnan käynnistäminen ja tukeminen lisää metsähakkeen korjuuta lähialueiden metsistä

  25. Metsähake • Yleisnimitys suoraan metsästä energiakäyttöön tuleville hakkeille haketuspaikasta riippumatta • Koneellisesti haketettua puuta • Valmistetaan harvennushakkuukohteilta tulevasta ranka- ja kokopuusta tai uudistushakkuukohteilta hakkuutähteestä • Käytetään • Nykyaikaisissa kiinteistöjen automaattisissa puulämmityslaitteissa • Aluelämpölaitoksissa • Voimaloissa

  26. Energiapuusta tehdyn hakkeen käyttökohteet • RANKAPUUN KÄYTTÖKOHTEET • pienimmät käyttökohteet 20 – 150 kW • Yksityistaloudet • Maatilat • Muut pienkiinteistöt • Kyseisissä kohteissa kattilatekniikka vaatii hyvin tasalaatuista ja riittävän kuivaa haketta, jota saadaan varmimmin rankahakkeesta

  27. Energiapuusta tehdyn hakkeen käyttökohteet • KOKOPUUN KÄYTTÖKOHTEET • Käytetään keskimäärin 150 – 1000 kW pienverkot, pienet aluelämpölaitokset, kasvihuoneyrittäjät ja muut keskikokoiset lämpölaitokset • Hakkeen laatuvaatimuksiin kuuluu alle 40 % kosteus • Hakkeen palakoossa voi olla suurempia vaihteluita kuin aivan pienissä lämpölaitoksissa

  28. Energiapuusta tehdyn hakkeen käyttökohteet • HAKKUUTÄHDE • Käytetään suuremman kokoluokan bioenergialämpölaitoksissa • Pienimmät hakkuutähdehaketta käyttävät lämpölaitokset ovat n. 800 kW ja suurimmat 200 – 300 MW laitoksia • Uudistusaloilta kerättävää hakkuutähteestä saatava hake on kosteudeltaan ja palakooltaan vaihtelevaa • Kosteus vaihtelee 25 – 65 % välillä • Epähomogeenisen koostumuksen takia ei sovellu kuin kehittyneisiin ja suuriin lämpölaitoksiin

  29. Muut hakkeet • POLTTOHAKE • Valmistettu koneellisesti leikkaamalla tai hakkaamalla puusta tai sen osista • Palakoko vaihtelee 5 – 40 mm välillä • POLTTOMURSKE • Valmistettu iskemällä tai puristamalla hienontaen • Koostuu polttohaketta pienemmistä muodoltaan vaihtelevista paloista • TUOREHAKE • Valmistettu tuoreesta vasta, kaadetusta puuaineksesta. • Voi sisältää myös viherainetta

  30. Muut hakkeet • RAAKAHAKE • Hienoa ja karkeaa ainesta ei ole eroteltu • KUIVAHAKE • Kuivurissa kuivattu • Kosteus % 25 – 30 • SAHAHAKE • Valmistettu sahalla sahauksen sivutuotteena syntyvästä puuraaka-aineesta • PELTOHAKE • Pelloilla viljellyistä energiantuotantoon tarkoitetuista puista

  31. Muut hakkeet • KUORIHAKE • Valmistettu puunjalostuksessa tähteeksi jäävästä puunkuoresta • OSAPUUHAKE • Valmistukseen kelpaa vain jokin osa puusta • HAVUPUUHAKE • Havupuusta valmistettu hake • HARVENNUSPUUHAKE • Valmistettu metsänharvennustöiden yhteydessä korjattavasta puusta

  32. Energiapuun korjuu • Voidaan korjata erilliskorjuuna tai liittämällä se osaksi ainespuun korjuuta • Erilliskorjuussa kohteelta otetaan talteen ainoastaan energiapuuta • Aines- ja energiapuun integroidussa korjuussa puutavaralajit korjataan yhtäaikaisesti • Energiapuu ja ainespuukokoa pienemmät puut erotetaan ainespuusta jo hakkuuvaiheessa valmistamalla ositteet omiin kasoihin • Energiapuu otetaan talteen erilliskorjuuna yleensä silloin, kun ainespuun kertymä on pieni

  33. Energiapuun korjuu • Pääosa kerätään uudistusalojen hakkuutähteistä • Parhaita korjuu kohteita ovat rehevät kuusivaltaiset päätehakkuu-alueet, männyn osuus hakkuutähteiden korjuussa melko pieni, koivun uudistusaloilta ei yleensä hakkuutähteitä korjata • Kannattavaa  n. 200 m3/ha ainespuukertymän  saadaan hakkuutähdettä n. 40 – 60 m3 hehtaarille • Toiseksi eniten energiapuuta kerätään ensiharvennus ja nuoren metsän kunnostuskohteilta • Keskiajomatkan tulisi jäädä alle 300 m:n

  34. Energiapuun korjuu • Jotta olisi kannattavaa on leimikon kertymän oltava vähintään 40 m3/ha ja yhdestä korjuu kohteesta saatava energiapuuta n. 40 m3 • Usein on kannattavaa korjata koko hakattava puuerä energiapuuksi, jos hakattavan kohteen kuitupuukertymä on alle 20 m3/ha • Ensiharvennuskohteisiin ja nuoren metsän kunnostuskohteisiin on saatavilla metsänparannustukea

  35. Energiapuun korjuutuki (2007) • Energiapuun korjuun tuki on 7 € / k-m3 • Kasaus 3,50 €/k-m3 ja kuljetus 3,50 €/k-m3 • Työllisyystyönä tehtyyn korjuuseen myönnetään lisätukea 1,70 € k-m3 • Haketustuki on 1,70 €/haketettu i-m3. • Tuki maksetaan haketta toimittavalle sen jälkeen, kun hakkeen käyttäjä on vastaanottanut energiakäyttöön ostamansa hakkeen

  36. Välivarastohaketus • Suomessa yleisin energiapuun haketusmuoto • Haketettava energiapuu kuivataan sekä metsässä että varastopaikalla • Vaatii huolellisen organisoinnin, jossa mahdolliset hakkurin tai hakeauton toimintahäiriöt heijastuvat koko ketjun toimintaan • Käytössä joko traktorisovitteisia tai kuorma-auton alustalle rakennettuja rumpuhakkureita • Tuottavuus 40 – 80 i-m3 / tehotunti, edullisempaa mitä suurempi haketettava erä on • Hankintakustannus 7 – 9 € / MWh, 50 km:n kaukokuljetuksella

  37. Traktorikäyttöinen rumpuhakkuri (lähde: www.kesla.fi)

  38. Palstahaketus • Haketettava puu kasataan hakkuun yhteydessä kasoihin, josta se haketetaan suoraan konttiin • Ei tarvita erillistä metsäkuljetusta vaan se suoritetaan samalla koneella kuin haketuskin • Etuna: samalla koneella tehdään useampi työvaihe eikä vaadi varastointitilaa hakepuulle • Työn tuottavuus palstahaketuksessa 12 – 20 i-m3 / käyttötunti 200 metrin kuljetusmatkalla

  39. Palstahakkuri TJ 1410 (lähde: Timberjack Oy)

  40. Terminaalihaketus • Haketettava puu, yleensä hakkuutähde kuljetetaan suoraan välivarastolta tai suoraan palstalta terminaaliin • Terminaalissa hakkuutähteet puretaan varastoaumaan, jossa ne kuivuvat seuraavan kesän ylitse • Aumat voidaan peittää  puut säilyvät kuivina • Kuivuneet hakkuutähteet haketetaan terminaalissa ja kuljetetaan lämpölaitokselle • Vaatii suuret välivarastot

  41. Hakkeen murskausta terminaalissa(lähde: Timberjack Oy)

  42. Käyttöpaikkahaketus (lähde: Timberjack Oy) • Hakkuutähteiden haketus tehdään vasta hakkeen käyttöpaikalla • Uusi ja nopeasti kehittyvä menetelmä • Tekniikka perustuu kuormaa tiivistäviin kaukokuljetusautoihin tai risutukkimenetelmän käyttöön • Käyttöpaikalla järeä kiinteä hakkuri tai murskain • Etuna alhainen kustannustehokkuus suuria puumääriä käsiteltäessä • Ongelmana hakkuutähteiden kaukokuljetus, sillä kuorma jää liian pieneksi ilman hakkuutähteen tiivistystä tai paalausta

  43. Havu Hukka - hakkuutähde perävaunu

  44. Laikkahakkuri • Yleisin pienhakkurityyppi • Kiinnitetty 2 – 4 terää säteen suuntaisesti teräpyörän sivupinnalle • Puut syötetään vinosti teräpyörän sivupintaa kohden • Terärakenne melko arka kiville ja maa-ainekselle • Iso massapyörä, joka lisää hitausmomenttia  vaatii tehoja • Hyvä puhallusteho • Hinnaltaan suhteellisen edullinen

  45. Rumpuhakkuri • Käytetyin hakkurityyppi suuressa kokoluokassa sekä hakkuutähteen haketuksessa • Rakenteeltaan kalliimpi kuin laikkahakkuri • 2 – 6 terää lieriömäisen terärummun ulkokehällä, syöttörullat lähellä terätyynyä, jotka helpottavat syöttöä • Ei ole herkkä epäpuhtauksille  erinomainen hakkuutähteiden haketukseen • Etuna laikkahakkuriin verrattuna palakooltaan tasaisempi hake • Pienikokoinen tehoon nähden

  46. Rumpuhakkuri (lähde: Kesla Oyj)

  47. Ruuvihakkuri • Pienikokoisia ja edullisempia kuin rumpuhakkurit • Ruuvihakkurin terä (ruuvi) on kiinnitetty vaaka-asentoon pyörivään akseliin • Puut syötetään kartion terää kohden • Hakettaa hyvin oksatonta rankaa ja pintalautaa • Vaatii paljon vääntömomenttia • Isotöinen terän vaihto

  48. LATVAENERGIA OY • Perustettu 2003 Pyhännälle, liikevaihto 0,5 milj. € • Erikoistunut kaukolämmöntuotantoon ja –siirtoon • Kaukolämpöputkien asennus • Kaksi lämpölaitosta Pyhännällä • Yksi lämpölaitos Muhoksella • Toimitusjohtaja Pekka Kemppainen • Varsinaiset jäsenet: • Pekka Kemppainen (Maatalousyrittäjä Tavastkengältä) • Teijo Makkonen (Pyhännän TeeHoo Oy:n Tj. Kiinteistöhuoltoyritys), • Samuli Yrjänä (Pyhännän yläasteen luokanopettaja) • Markku Tuuli (HHj, Hallitusammattilainen)

  49. LATVAENERGIA OY • Tuottaa tukkulämpöä kaukolämpöverkkoon • Pyhännällä kunnan omistamaan kaukolämpö- verkkoon • Kunnan omistamiin kiinteistöihin kuntakeskuksessa • Kunnan omistamiin rivitaloyhtiöihin • Muutamille yksityisille rivitaloyhtiöille • Muutamille yksityisille omakotitaloille • Muutamalle yksityisille liikekiinteistölle • Muhoksella Ameta Oy:n (www.ameta.fi) omistamaan kaukolämpöverkkoon, joka jakelee sen Muhoksen kunnan Leppiniemen kylän alueen kiinteistöihin. (www.ameta.fi/asemakaavakartta.pdf)

More Related