Pelto- ja metsäenergian käyttö suoraan lämmön- ja sähköntuotantoon on energiatehokkainta

Energiatehokkain tapa tuottaa bioenergiaa on käyttää metsistä saatavaa puuainesta sekä pelloilta saatavia energiakasveja ja biojätteitä, kuten olkea, suoraan esimerkiksi yhdistetyssä lämmön ja sähkön tuotannossa. Hakkuutähde, olki, pienpuu ja ruokohelpi ovat tuotettavissa pienemmillä energiapanoksilla kuin fossiiliset polttoaineet bensiini ja diesel. Myös biokaasu on melko lähellä fossiilisten polttoaineiden energiatasetta. 

Energiaa metsästä

Pääosa bioenergiasta Suomessa saadaan metsäenergiasta. Peltoenergian tuotanto on vielä hyvin vähäistä. Metsäenergiaa ovat metsäteollisuuden bioliemet ja puutähteet kuten mustalipeä, kuori, puru ja prosessitähteet, metsähakkeet ja -murskeet, pientalokiinteistöjen polttopuu, pilke, pelletit, briketit, kanto- ja juuripuu, puuhiili, puukaasu, energiapajut ja kierrätyspuu. Puupohjaisesta energiasta lähes 80 prosenttia tuotetaan metsäteollisuuden bioliemistä ja muista jäte- ja sivutuotteista (taulukko 1). Näiden jakeiden käyttö energiantuotannossa on hyvin riippuvainen metsäteollisuuden tuotantorakenteesta ja määristä.

 

Taulukko 1. Eri puupolttoainelajien osuus puuenergian kokonaiskulutuksesta vuonna 2006 [1]

Polttoainelaji

Petajoulea (PJ)

Osuus puuenergian kokonaiskulutuksesta (%)

Metsäteollisuuden bioliemet (mustalipeä)

156,0

51

Muut metsäteollisuuden sivutuotteet (hake, puru, kuori)

78,1

25

Pientalokiinteistöjen polttopuu (ilman metsähaketta)

45,3

15

Metsähake

24,6

8

Muu, ml. kierrätyspuu

3,3

1

Puubiomassasta voidaan tuottaa sähköä, lämpöä ja nestemäisiä polttoaineita. Suurin osa puupolttoaineista käytetään sähkön ja lämmön yhteistuotantoon. Teknisesti yksinkertaisinta on tuottaa lämpöä tulisijoissa ja lämpölaitoksissa (kaukolämpö).

Metsähakkeen käytön lisäystä pidetään tärkeimpänä metsäenergian lisäyspotentiaalina [2], [3]. Integroidun korjuun myötä metsähakkeen talteenotto on tehostunut. Metsähakkeen käytön lisääntymiselle voi kuitenkin muodostua esteeksi alan heikosta kannattavuudesta johtuva pula metsäkone- ja kuljetusyrittäjistä. Valtio tukeekin metsähakkeen käyttöä veroratkaisuilla ja investointi- ja tuotantotuilla, jotta energiapuun korjuulle voidaan taata riittävä kannattavuus yrittäjien näkökulmasta [4]. Metlassa kehitettyjen metsähakelaskureiden avulla voidaan arvioida latvusmassa-, kanto-, kokopuu- ja rankahakkeen korjuun kustannuksia [5].

Runkopuuta Suomessa ei juurikaan käytetä sellaisenaan energiantuotantoon. Välillisesti sen merkitys on kuitenkin suuri teollisuuden jäteliemien, kuoren ja muiden sivutuotteiden energiakäytön kautta.

Maatalous ja peltoenergia

Peltobiomassaa voidaan hyödyntää energiantuotannossa kiinteinä tai nestemäisinä polttoaineina kasvilajista riippuen. Kiinteiksi polttoaineiksi soveltuvat esimerkiksi olki, viljanjyvät ja energiaheinät, kuten ruokohelpi ja järviruoko. Merkittävimmäksi kiinteää polttoainetta tuottavaksi peltoenergiakasviksi on Suomessa osoittautumassa ruokohelpi, jonka viljelypinta-ala on nykyään noin 17 000 hehtaaria. Jos ala olisi 110 000 hehtaaria, kuten Finbion peltoenergiaohjelman tavoitteisiin kirjattiin vuonna 2003, voitaisiin helpipelloilla tuotetulla polttoaineella tuottaa 0,6 prosenttia (noin 9 PJ) Suomen nykyisestä energian kokonaiskulutuksesta. Mikäli viljelyala ei aseta rajoituksia, on ruokohelpin polttoon soveltuvaa käyttöpotentiaalia Suomessa noin 15,5 PJ. Kuitenkin taloudellisesti järkevän maksimaalisen kuljetusmatkan (hankinta-alueen säde arviolta 70 km) perusteella ruokohelven käyttökapasiteetiksi arvioitiin 6,5 PJ. [6], [7].

Suomessa yleisimmät kiinteän biopolttoaineen polttotavat ovat arina- ja leijupoltto. Ruokohelpi sopii hyvin turpeen ja puun seospolttoaineeksi erityisesti leijukerrospolttoa käyttäviin voimalaitoksiin. Ruokohelpistä ja myös turpeesta on mahdollista kaasuttamalla valmistaa synteesikaasua ja siitä edelleen liikennepolttoaineita ja kemikaaleja [6].

Maataloudessa syntyy myös lantaa, josta voidaan tuottaa energiaa esim. mädättämällä. Suomessa vuosittain syntyvää lantamäärää ei tilastoida, mutta eläinten lukumäärän perusteella voidaan arvioida lietelantaa muodostuvan 20 miljoonaa kuutiometriä vuodessa. Lannan tuotannon kannalta tärkeimmät eläimet ovat naudat ja siat, joiden osuus koko lantamäärästä on 95 prosenttia [8]

Liikenteen biopolttoaineita maa- ja metsätaloudesta

Sekä maa- että metsätalouden kasvibiomassasta voidaan valmistaa nestemäisiä biopolttoaineita liikenteen käyttöön. Liikenteen biopolttoaineet jaetaan yleensä ensimmäisen ja toisen sukupolven polttoaineisiin käyttöominaisuuksien tai raaka-aineiden mukaan. Ensimmäisen sukupolven biopolttoaineilla tarkoitetaan peltokasvipohjaista etanolia ja biodieseliä, joiden käytöllä nykyisissä ajoneuvoissa on rajoitteita niiden käyttöominaisuuksien vuoksi. Toisen sukupolven biopolttoaineiksi katsotaan hyvälaatuiset hiilivetypolttoaineet, joihin ei liity merkittäviä käyttörajoitteita. Raaka-aineina voidaan käyttää esimerkiksi lignoselluloosamateriaaleja [6]. Luokittelut ja määrittelyt vaihtelevat kuitenkin eri raporteissa jonkin verran. 

Suomen oloihin sopivimpia, laajamittaiseen tuotantoon soveltuvia biopolttoaineita koskevassa tutkimuksessa [9] on todettu biopolttoaineiden raaka-aineiden tuotannossa ja polttoaineiden valmistuksessa kuluvan kokonaisuudessaan vähemmän energiaa kuin mitä lopputuote sisältää. Energiankulutus polttoaineen energiasisältöä kohden on kuitenkin 3-5 -kertainen fossiilisten polttoaineiden tuotannossa kuluvaan energiaan nähden. Näin ollen primäärienergiankulutusta ei voida vähentää korvaamalla fossiilisia polttoaineita biopolttoaineilla, mutta sen sijaan raakaöljyn kulutusta voidaan vähentää merkittävästi, sillä vain murto-osa biopolttoaineiden tuotantoketjussa kulutetusta energiasta on peräisin raakaöljystä. [9]

Ohraetanolin tai rypsimetyyliesterin (RME, rypsiöljystä ja metanolista valmistettu esteri) tuotanto ja käyttö saattavat lisätä kasvihuonekaasujen päästöjä suhteessa fossiilisiin polttoaineisiin. Tämä johtuu ennen kaikkea viljakasvien merkittävästä lannoitustarpeesta suhteessa raaka-aineiden energiasisältöön sekä lannoitteiden valmistuksen ja niiden käytön aiheuttamista dityppioksidipäästöistä, jotka voivat olla suuria. [9]

Toisen sukupolven metsätähde- ja ruokohelpipohjaisilla biopolttoaineilla voidaan saavuttaa jopa 70-80 prosentin vähennys kasvihuonekaasujen päästöissä fossiilisiin polttoaineisiin nähden, kun sekä tuotanto- että käyttöketju otetaan huomioon. Tämä johtuu erityisesti pienemmästä lannoitustarpeesta raaka-aineiden energiasisältöä kohden. [9]

Liikenteen biopolttoaineiden tuotanto on nykyisellään 30-100 % kalliimpaa kuin fossiilisten polttoaineiden tuotanto. Kehitteillä olevien toisen sukupolven biopolttoaineiden päästövähennyskustannukset liikkuvat nykyisellä raakaöljyn hinnalla tasolla 30-100 euroa vähennettyä hiilidioksidiekvivalenttitonnia kohden, riippuen mm. saavutettavien päästövähennysten epävarmuudesta sekä raaka-aineesta ja sen hinnan vaihteluista. Raakaöljyn hinnan noustessa suhteelliset päästövähennyskustannukset alenevat jyrkästi. Kasvihuonekaasujen päästöjen rajoittaminen energiantuotannossa on kuitenkin liikennesektoria edullisempaa. [9]

Lähteet

  1. MMM 2008. Bioenergia maa- ja metsätaloudessa. Maa- ja metsätalousministeriön bioenergiatuotannon työryhmä. Muistio. http://www.mmm.fi/attachments/ymparisto/5AywzSmMM/Bioenergia_maa-_ja_metsataloudessa_2008_FINAL.pdf
  2. Asplund, D., Korppi-Tommola, J. ja Helynen, S. 2005. Uusiutuvan energian lisäysmahdollisuudet vuoteen 2015. Jyväskylän Teknologiakeskus Oy. [Sivu poistettu]
  3. KTM 2007. Arvio biomassan pitkän aikavälin hyödyntämismahdollisuuksista Suomessa. Asiantuntijatyöryhmän raportti, 12.2.2007. https://docplayer.fi/110790083-Arvio-biomassan-pitkan-aikavalin-hyodyntamismahdollisuuksista-suomessa-asiantuntijatyoryhman-raportti.html
  4. Motiva: Energiapuu http://www.motiva.fi/toimialueet/uusiutuva_energia
  5. Metla: Laskurit http://www.metla.fi/uutiskirje/bio/2010-01/uutinen-4.html
  6. Antikainen, R., Tenhunen, J., Ilomäki, M., Mickwitz, P., Punttila, P., Puustinen, M., Seppälä, J. & Kauppi, L. 2007. Bioenergian uudet haasteet Suomessa ja niiden ympäristönäkökohdat. Nykytilakatsaus. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 11/2007 http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=240503
  7. Flyktman, M. & Paappanen, T. 2005. Ruokohelven käyttökapasiteettiselvitys. VTT prosessit, tutkimusselostus PRO2105/06 http://wwwb.mmm.fi/julkaisut/tyoryhmamuistiot/2006/siirto/trm2006_1_ruokohelven%20k%C3%A4ytt%C3%B6kapasiteettiselvitys%20lopullinen%20(2).pdf
  8. YM 2010. Biohajoavista jätteistä enemmän energiaa. Biojäte-energiatyöryhmän raportti. Ympäristöministeriön raportteja 3/2010 http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=115599&lan=fi
  9. Mäkinen, T., Soimakallio, S., Paappanen, T., Pahkala, K. & Mikkola, H. 2006. Liikenteen biopolttoaineiden ja peltoenergian kasvihuonekaasutaseet ja uudet liiketoimintakonseptit. VTT Tiedotteita 2357 http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2006/T2357.pdf

Tuottajatahot