Etelä-Savo-mallien arviointia ja herkkyystarkastelua

Mika Horttanainen, Eeva Lehtonen, Juha Grönroos, Tuuli Myllymaa, Jouni Havukainen, Mika Luoranen ja Helena Kahiluoto

Etelä-Savo -mallien tulosten hyödyntämisessä tulee ottaa huomioon, että alueelle ei toden-näköisesti tulla tekemään kymmeniä laitosin-vestointeja. Massojen käsittelyn kattavuuden kannalta ENERGIA-malli on edullinen, kos-ka Mikkelin ja Pieksämäen laitoksissa pystyt-täisiin käsittelemään alueen elintarvikeket-jun jäte- ja sivuvirtabiomassoista yhteensä yli 330 000 t/v (41 % syntyvistä massoista).

Laitoksilla tuotettavan sähkön osuus olisi 63

% ja hyödyksi saatavan lämmön osuus 65 % tämän energiatuotteiden kannalta parhaan mallin tuottamista kokonaismääristä. Pelkäs-tään Mikkelin laitoksella on mahdollista kä-sitellä 22 % alueen massoista ja tuottaa 31

% ENERGIA-mallin sähkön tuotantopo-tentiaalista ja 32 % lämmön hyödyntämis-potentiaalista. Oljen poltolla olemassa olevis-sa laitoksisolevis-sa yhdessä muiden polttoaineiden kanssa hukattaisiin Mikkelissä ja Pieksämä-ellä yhteensä typestä n. 1,9 % (syötteiden si-sältämästä 2 700 t/v:ssa) ja fosforia n. 1,6 % (660 t/v:ssa). Yhteiskäsittelyyn perustuvis-sa biokaasulaitoksisperustuvis-sa hyödynnettäisiin sekä lantoja että yhdyskunnan ja elintarviketeolli-suuden jätteitä, mutta jätevesilietteet kannat-taisi käsitellä erillisissä reaktoreissa tehokkaan ravinnehyötykäytön mahdollistamiseksi. Tar-kastelluissa skenaarioissa ylivoimaisesti suu-rimmat erot nykytilaan verrattuna tulivat energian hyödyntämisessä ja kasvihuonekaa-supäästöjen vähentämisessä. Keskitetty ener-giatuotteita painottava ENERGIA-malli oli paras näistä näkökulmista.

Keskitettyä ENERGIA-mallia tai sen osa-toteutusta (Mikkelin ja mahdollisesti Piek-sämän laitokset) voidaan täydentää joko HIILI-mallin pienemmillä laitoksilla tai VE-SISTÖ-mallin laitoksilla, jotka sijoitetaan si-ten, että niissä voidaan käyttää myös jäte-huoltomaksullisia elintarvikejalostuksen tai

yhdyskuntien jätteitä, ja että niissä tuotet-tu lämpö voidaan hyödyntää täysimääräises-ti. Näiden laitosten sijoittamisessa on myös olennaista, että käsiteltävät massat saadaan mahdollisimman läheltä ja ne voidaan hyö-dyntää kokonaan kierrätyslannoitteiksi.

Etelä-Savon alueelle tässä tutkimuksessa kaa-vailluissa biokaasulaitoksissa on poikkeuksel-lista jo toiminnassa oleviin laitoksiin nähden se, että porttimaksullisten massojen osuus on erittäin pieni. Porttimaksuja ei tule pienem-män kokoluokan laitoksille juuri ollenkaan ja suuremmillakin ENERGIA- ja HIILI-malli-en laitoksilla niidHIILI-malli-en osuus kokonaistuloista on alle 50 %. Toiminnassa olevilla biokaa-sulaitoksilla porttimaksujen osuus on usein 85-95 % tuloista. Tämä tekee biokaasulaito-sinvestoinneista Etelä-Savossa haasteellisia.

VESISTÖ-mallissa saatiin sähköstä 93 % ja lämmöstä 6 % yksittäisen laitoksen koko-naistuloista (46 000 €/v). Oletuksena oli, että hyötykäyttöön saadaan kunkin laitok-sen tuottamasta lämmöstä vain 20 % (120 MWh/v), joka arvioitiin alueen suurempien maatilojen keskimääräiseksi lämmöntarpeek-si. Osa VESISTÖ-mallin laitoksista voidaan kuitenkin sijoittaa sellaisiin kohteisiin, jot-ka tarvitsevat huomattavasti enemmän läm-pöä (esim. suuret kasvihuoneet, kylätaajamat, teollisuusyritykset). Jos laitos voidaan sijoit-taa optimaalisesti niin, että lämmöstä 100

% saadaan hyödynnettyä, kasvavat laitoksen tulot n. 17 000 €/v, jolloin jäädään kuiten-kin vielä molemmissa lasketuissa tapauksissa negatiiviseen tulokseen kokonaistaloudessa.

Lämmön täysimääräinen hyödyntäminen ei siis riitä muuttamaan VESISTÖ-mallin lai-toksia kannattavaksi. HIILI-mallin pienem-mässä laitoksessa vastaava lämmön hyödyn-tämisasteen muutos 67 %:sta 100 %:iin lisää

tuloja vain n. 16 000 €/v, joka on vain n. 7 % nollatulokseen tarvittavasta lisätulosta.

VESISTÖ-mallissa oletettiin, että laitok-selle tulee vain lantaa, jolloin porttimaksu-ja ei olisi todennäköisesti mahdollista periä.

VESISTÖ-mallin laitoksella olisi kuitenkin mahdollista ottaa vastaan sellaisia elintarvi-keteollisuuden ja kotitalouksien jätemateri-aaleja, joiden käsittely ei aiheuttaisi ongelmia mädätysjäännöksen lannoituskäyttöön. Jäte-vesilietteitä näille laitoksille ei otettaisi. Kun jätteenkäsittelymaksuksi oletetaan 70 €/t, ku-ten aiemmissa laskelmissa, tarvittaisiin vesis-tömallin laitokselle 5- 6 % syötteistä (280–

330 t/v) porttimaksullisia materiaaleja, jotta päästäisiin nollatulokseen. Tällä porttimak-sullisten materiaalien määrällä saataisiin tu-lot noin kaksinkertaistettua VESISTÖ-mal-lin laitoksessa. Jos MikkeVESISTÖ-mal-lin ja Pieksämäen laitokset toteutuisivat, jäisi Etelä-Savossa ko.

materiaaleja käsittelyä vaille n. 2500 t/v, joka riittäisi 7–9 VESISTÖ-mallin laitokselle. Jos Pieksämäen suuri laitos jäisi toteutumatta, olisi elintarviketuotannon ja kotitalouksien biojätteitä käytettävissä 1 900 t/v lisää, joka riittäisi vielä 5–7 VESISTÖ-mallin laitok-selle. HIILI-mallin pienemmille laitoksille (kapasitetti 19 000 t/v) nämä massat eivät riittäisi kannattavaan toimintaan. Koko yh-teenlaskettu 3 400 t/v jätemäärä tuottaisi li-sätuloja laitokselle noin 240 000 €/v, joka riittäisi nollatulokseen pääsemiseen yhdessä tällaisessa laitoksessa. Kuljetuskustannusten kasvu koko maakunnan alueelta

kerättävi-en massojkerättävi-en vuoksi veisi kuitkerättävi-enkin tulokskerättävi-en negatiiviseksi.

Kuvassa 22 on esitetty Suomessa ja muualla toteutuneiden tai suunniteltujen biokaasu-laitosten investointien perusteella määritetty ominaisinvestointikäyrä laitoksen kapasitee-tin suhteen. Investointien tapauskohtaisista rajauksista ei ollut käytettävissä tarkempaa tietoa, joten tältä osin lasketut ominaisinves-toinnit eivät ole välttämättä täysin vertailu-kelpoisia. Laitoskapasiteetin alapään (15 000 t/v–32 000 t/v) investoinneista oli käytet-tävissä suhteellisen monta lukuarvoa. Siitä huolimatta vaihtelu ominaisinvestoinneissa jäi suureksi. Tämä kertoo siitä, että varsinkin pienen kokoluokan laitoksilla markkinatilan-ne vaikuttaa paljon laitoksen hintaan. Näil-tä osin kuvassa esitettyyn sovitekäyrään voi suhtautua varauksella. Silmämääräisesti tar-kasteltuna sovite näyttäisi vastaavan suhteelli-sen hyvin laskettuja ominaisinvestointeja vä-lillä 50 000 t/v–300 000 t/v.

Kustannuslaskennassa käytetyt investointi-hinnat (ks. luku 3.2.1) pohjautuivat aiem-min Suomessa toteutuneisiin vastaavan ko-koluokan laitoksiin. Suuren koko-koluokan laitoksissa (Mikkeli, Pieksämäki, Rantasal-mi, Savonlinna) valittu 10 M€ investointi-kustannus oli hieman suurempi kuin ohei-sen sovitteen mukaiset ominaisinvestoinnit tuottavat näille laitoksille (7,4–9 M€). Toi-saalta toteutuneiden hankkeiden investoin-tikustannukset ovat olleet näitä arvoja

suu-500

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000

Laitoksessa käsiteltävän massan määrä, t/v Ominaisinvestointi, € / t / v

Kuva 22. Suomessa ja muualla toteutu-neita ja suunniteltuja ominaisinvestointeja biokaasulaitoksille.

Taulukko 11. Etelä-Savo -mallien liiketaloudellisesti arvioidut kuljetuskustannukset vs. mallien lasketut kuljetuskustannukset.

Kapasiteetti

[t/v] Kuljetuskustan-nus, jolla saavu-tetaan nollatulos

(break even) [€/t]

Laskettu kulje-tuskustannus, keskiarvo ja keskihajonta

[€/t]

Laskettu kul- jetuskustan-nus, edullisin

[€/t]

ENERGIA-malli, Mikkelin käsittelylaitos 170 000 9,97 8,1

-ENERGIA-malli, Pieksämäen käsittelylaitos 150 000 4,99 9,2

-ENERGIA-malli, Rantasalmen käsittelylaitos 130 000 - 6,6

-ENERGIA-malli, Savonlinnan käsittelylaitos 100 000 0,15 8,5

-HIILI-malli, suuri laitos 76 000 2,86 7,0 ± 0,8 5,8

HIILI-malli, pieni laitos 19 000 - 6,1 ± 1,7 3,2

VESISTÖ-mallin laitos¹ 5 500 - 6,7 3,8

1 Käsittelylaitos, jonka kuljetuskustannukset ovat alhaisimmat

Taulukko 12. Etelä-Savo -mallien eri kokoluokan käsittelylaitosten kustannukset ja niiden jakautuminen.

Kapasiteetti

[t/v] Investointi

[%] Käyttökulut

[%] Laskettu

ENERGIA-malli, Mikkelin käsittelylaitos 170 000 38 22 40 3 400

ENERGIA-malli, Pieksämäen käsittelylaitos 150 000 39 19 42 3 300 ENERGIA-malli, Rantasalmen käsittelylaitos 130 000 49 19 32 2 600 ENERGIA-malli, Savonlinnan käsittelylaitos 100 000 48 20 32 2 700

HIILI-malli, suuri laitos 76 000 49 22 29 1 800

HIILI-malli, pieni laitos 19 000 65 16 19 590

VESISTÖ-mallin laitos¹ 5 500 34 39 26 76

VESISTÖ-mallin laitos² 5 500 28 33 39 92

1 Käsittelylaitos, jonka kuljetuskustannukset ovat alhaisimmat

2 Käsittelylaitos,jonka kuljetuskustannukset ovat aineiston keskimmäiset

rempia (esim. Biovakka Oy:n Turun laitos, 120 000 t/v, 12 M€). HIILI-mallin laitok-sille sovitteen avulla lasketut investointikus-tannukset vastasivat hyvin käytettyjä arvoja.

VESISTÖ-mallissa käytetty investointikus-tannus oli selvästi pienempi kuin sovitteel-la sovitteel-laskettu ja se vastasi toteutuneiden saman kokoluokan investoinneista kaikkein edulli-simpia. Tämä lisää VESISTÖ-mallin laitos-ten kannattavuuden epävarmuutta silloinkin, kun laitos sijoitetaan optimaalisesti ja sinne saadaan pieni osuus porttimaksullisia jätteitä.

Liiketaloudellisessa tarkastelussa erikokoisil-le laitoksilerikokoisil-le laskettiin raja-arvot, silerikokoisil-le pal-jonko kuljetus voi maksaa, jotta toiminta ei ole tappiollista (ks. luku 3.2.1).

ENERGIA-mallissa laskettu kuljetuskustannus (ks. luku 3.1.4) jää alle tämän raja-arvon Mikkelin kä-sittelylaitokselle (Taulukko 11). Kuljetuskus-tannuksessa on huomioitu ne jäte- ja sivuvir-tabiomassat, joiden kuljetuksen kustannukset koituvat jalostamon maksettaviksi. Lisäksi on huomioitu materiaalituotteiden palautus kä-sittelyn jälkeen maatiloille. Biojätteiden ja jä-tevesilietteen kuljetuskustannuksia ei siis ole sisällytetty laskelmaan.

Laitosten kustannuksista investointikustan-nus muodostaa yleensä suurimman osuuden.

Vain VESISTÖ-mallissa 5 500 t/v laitoksis-sa käyttökulut ovat investointikuluja suurem-pia (Taulukko 12). Raaka-aineiden sijainnin kannalta optimaalisesti sijoitetulla

VESIS-toaineeksi valittaisiin turpeen sijasta öljy, pienenisi malleissa tätä kautta saavutettu il-mastohyöty noin neljänneksen. Muiden ym-päristövaikutusten vähenemisestä saadut hyö-dyt pienenisivät kuitenkin selvästi enemmän, noin 90 %, koska öljyn poltosta aiheutuvat typen ja rikin oksidien päästöt sekä hiuk-kaspäästöt ovat merkittävästi turpeen polton päästöjä pienemmät. Muutoksen seuraukse-na mallien kokoseuraukse-naisympäristövaikutukset lä-hestyisivät selvästi NYKYTILA-mallia (vrt.

kuva 21), mutta jäisivät tätä pienemmäksi.

ENERGIA-malli olisi tässäkin tarkastelus-sa ympäristövaikutuksiltaan edullisin, mutta vain niukasti, sillä VESISTÖ-mallin pienem-mät rehevöittävät vaikutukset tulisivat uu-dessa tarkastelussa paremmin esiin. Kyseinen tarkastelu osoittaa, että korvattavaan poltto-aineeseen liittyvillä oletuksilla voi olla mer-kittävä vaikutus Etelä-Savo -mallien ympäris-tösuorituskykyyn liittyviin johtopäätöksiin.

TÖ-mallin laitoksella kustannukset jakau-tuvat eri momenttien suhteen melko tasan:

kuljetukset muodostavat kuluista neljännek-sen tai kolmannekneljännek-sen. ENERGIA-mallissa investoinnin osuus kaikista kuluista vaihte-lee 36–48 %. HIILI-mallissa investointi on keskimäärin puolet kustannuksista isommal-le, 76 000 t/v laitokselle ja keskimäärin 65 % pienelle, 19 000 t/v laitokselle.

Ympäristövaikutustarkasteluissa Etelä-Sa-vo -malleissa tuotetulla energialla korvattiin turvetta ja näin saatiin varsinkin ilmaston-muutosvaikutuksen, happamoitumisen ja hiukkasvaikutuksen osalta merkittäviä pääs-töhyvityksiä (ks. luku 3.2.4). Turve oli valittu korvattavaksi polttoaineeksi mm. siihen liit-tyvien suurten ilmastovaikutusten takia. Tur-peen käyttö polttoaineena on Etelä-Savossa niin merkittävää, että sitä riittää myös elin-tarvikeketjun sivuvirroista tuotetulla ener-gialla korvattavaksi. Jos korvattavaksi