Joensuun voimalaitoksen resurssien tehostamiskeinot

Fortum Power and Heat Oy:n Joensuun voimalaitoksen resurssien tehostamiskeinot selvitettiin haastat-telemalla Fortum Power and Heat Oy:n aluejohtaja Timo Partasta. Näin pääasiassa heidän omat näke-myksensä resurssien tehostamiseen otettiin huomioon. Jo pelkästään sähkön- ja kaukolämmön yhteis-tuotanto parantaa energiatehokkuutta. Joensuun voimalaitoksen yhteisyhteis-tuotanto perustuu jo ennestään uusiutuvien luonnonvarojen käyttöön, mikä näkyy maakunnan alhaisemmissa kasvihuonekaasupäästöis-sä verrattuna koko maan keskimääräisiin kasvihuonekaasupäästöihin. CHP-teknologialla on tärkeä teh-tävä resurssitehokkuuden parantamisessa, sillä sen avulla polttoaineen sisältämän energian eli primää-rienergian käytön tehokkuus paranee huomattavasti. CHP-prosessissa polttoaineen energiasta saadaan

hyödynnettyä lähes 90 %. CHP-laitoksen kokonaishyötysuhdetta voidaan edelleen nostaa ratkaisuilla, joissa sähkön- ja lämmöntuotannon lisäksi tuotetaan kolmatta tuotetta, kuten nestemäistä polttoainetta.

Joensuun voimalaitoksen tärkein resurssien ja tuotannon tehostamisen sekä uusiutuvien luonnonva-rojen käytön edistämisen keino onkin Joensuun CHP-yhteistuotantolaitokseen integroitava pyro-lyysiteknologiaan perustuva bioöljyn tuotantolaitos. Biopyrolyysiöljyn tuotanto parantaa laitoksen te-hokkuutta lisääntyvän lämmöntuotannon johdosta. Biopyrolyysiöljy tulee korvaamaan fossiilista polttoöljyä Fortumin omilla sekä asiakkaiden lämpölaitoksilla. Bioöljylaitos perustuu nopeapyro-lyysitekniikkaan, jossa puubiomassaa kuumennetaan nopeasti hapettomissa olosuhteissa. Kuumentami-sen seuraukKuumentami-sena biomassa hajoaa ja muodostaa kaasuja, jotka lauhdutetaan öljyksi. Joensuun Voimalai-toksen nopeapyrolyysitekniikkaan perustuva bioöljylaitos on teollisessa mittakaavassa ensimmäinen laatuaan koko maailmassa. Integroidun bioöljylaitoksen etuna on erinomainen energiatehokkuus, koska bioöljyn tuotantoprosessissa voidaan hyödyntää myös sellainen hukkalämpö, joka jäisi muuten voima-laitoksella hyödyntämättä (Fortum 2015).

Bioöljylaitos tulevaisuudessa noin 50 000 tonnia biopyrolyysiöljyä vuosittain, mikä vastaa yli 10 000 pientalon lämmitystarvetta. Biopyrolyysiöljyn raaka-aineena käytetään paikallista puubiomassaa, kuten metsähaketta sekä muuta puubiomassaa. Bioöljyn tuotanto lisää Fortumin puun käyttöä energian-tuotannossa Joensuussa noin 220 000 m³. Alkuvaiheessa Joensuussa tuotettua bioöljyä käytetään kor-vaamaan nestemäisiä fossiilisia polttoaineita kaukolämmön tai prosessiteollisuuden polttoaineena. Joen-suussa tuotettua bioöljyä käytetään aluksi muun muassa Fortumin omilla lämpölaitoksilla korvaamaan raskasta polttoöljyä. Tulevaisuudessa voimalaitoksilla tuotettu bioöljy voisi toimia raaka-aineena esi-merkiksi erilaisille biokemikaaleille tai liikenteen polttoaineille. Biopyrolyysiöljyn hinta on kilpailuky-kyinen raskaaseen polttoaineeseen verrattuna. Myös muutostyö raskaalta polttoöljyltä biopyrolyysiöljyl-le voidaan toteuttaa suhteellisen pienellä investoinnilla, sillä nestemäisilbiopyrolyysiöljyl-le polttoaineilbiopyrolyysiöljyl-le suunniteltu logistiikkaa toimii samalla tavalla riippumatta polttoaineesta eivätkä kiinteät käyttökustannukset eroa merkittävästi raskaan polttoöljyn vastaavista kustannuksista.

Joensuussa tuotettavan bioöljyn kauppanimi on Fortum Otso®. Bioöljyn 50 000 tonnin tuotanto vastaa vuosienergiana noin 210 GWh:a. Alkuvaiheessa maakunnan omaan käyttöön jää 3 GWh:n verran ja vientiin menee 207 GWh:n verran bioöljyä. Vermon lämpökeskus Espoossa on ensimmäinen Fortum Otson® käyttökohde, jossa sillä tuotetaan kaukolämpöä. Savon Voima käyttää Fortum Otso® -bioöljyä kaukolämmön tuotannossaan Iisalmessa raskaan ja kevyen polttoöljyn asemesta (Fortum 2015).

Bioöljyn käytöllä on merkittäviä positiivisia ympäristövaikutuksia, sillä bioöljyllä tuotettu energia vähentää huomattavasti kasvihuonepäästöjä fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. Biopyrolyysiöljyn potentiaali raskaan polttoöljyn korvaajana onkin merkittävä. Kun biopyrolyysiöljyn raaka-aineena käy-tetään kotimaista puubiomassaa, voidaan varmistaa, että biopyrolyysiöljyn raaka-aine on tuotettu kestä-västi. Tämä on tärkeä osa Fortumin kestävän kehityksen strategiaa. Loppukäytössä raskaan polttoöljyn korvaaminen biopyrolyysiöljyllä (210 GWh) vähentää hiilidioksidipäästöjä 59 000 tonnia ja rikkidiok-sidipäästöjä 320 tonnia.

Biopyrolyysiöljyn tuotannolla on myös positiivisia työllisyysvaikutuksia Joensuun alueella. Työ-paikkoja syntyy raaka-aineen hankintaan, tuotantolaitokselle sekä logistiikkaan. Hankkeen työllisyys-vaikutus tuotantovaiheessa on noin 60–70 henkilötyövuotta Joensuun seudulla. Joensuun voimalaitok-sen esimerkki luo mahdollisuuden konseptin monistamiseen ja biopolttoaineen laajamittaisempaan tuotantovalmiuteen. Tuotantokonsepti on monistettavissa saman kokoluokan CHP-laitoksiin tai erillise-nä tuotantoyksikköerillise-nä. Tämäntyyppisten suomalaisilla teknologiahankkeilla mahdollistetaan cleantech-osaamisen kasvu ja luodaan teknologian vientimahdollisuuksia suomalaiselle teollisuudelle (Fortum 2015). Biopyrolyysilaitosta pienempi, mutta Joensuun voimalaitoksen resurssien käytön tehokkuutta parantava investointi on savukaasupesuri. Savukaasupesurin avulla voidaan vähentää ja korvata muita polttoaineita 155 GWh:n verran vuodessa.

Joensuun voimalaitoksessa syntyvää lentotuhkaa on jo hyödynnetty metsälannoitteena. Lannoite-käytön lisäksi puu- ja turvetuhkan hyödyntäminen on tällä hetkellä mahdollista perinteisen läjityksen lisäksi maanparannusaineena, tierakentamisessa ja kentillä, kaatopaikkarakenteissa sekä lisäaineena asfaltissa ja sementissä. Tuhkaa syntyy lämpö- ja voimalaitoksilla polton seurauksena ja sen loppusijoi-tus tai jatkokäyttö tuo lähes aina kustannuksia, jos tuhkaa ei voida hyödyntää esimerkiksi maarakenta-miseen. Usein tuhka päätyy kuitenkin hyödyntämättömänä kaatopaikoille tai voima- ja lämpölaitosten omille läjitysalueille, sillä monissa tapauksissa se on edullisempaa kuin hyötykäyttöön saattaminen tai

esimerkiksi raskasmetalleille asetetut raja-arvot ylittyvät hyötykäyttöä ajatellen (Ojala 2010). Kaatopai-kalle vietävää tuhkaa verotetaan, mikä lisää toiminnanharjoittajan kustannuksia ja vaikuttaa metsäbio-energian kannattavuuteen. Kaatopaikalle viemisen sijaan tulisi laitosten toiminnanharjoittajille auto-maattisesti tarjota muita mahdollisuuksia, jotta kustannukset voimalaitoksille eivät kasvaisi kohtuuttoman suuriksi.

Uuden jätelain (Finlex 2015b) mukaisesti lämpö- ja voimalaitoksilla polton seurauksena syntyvät tuhkat voivat olla luonteeltaan tuotantoprosessin sivutuotteita. Uuteen jätelakiin on lisätty jätedirektii-viin perustuvat säännökset siitä, milloin esine tai aine on sivutuotetta tai milloin se ei ole hyödyntämisen jälkeen enää jätettä. Sivutuotteeksi määrittelyä tai jäteominaisuuden päättymistä koskevat ratkaisut ja hakemukset on perusteltava tarkkojen kriteerien pohjalta. Sivutuote ei ole jätelaissa tarkoitettua jätettä, eikä siihen siten sovelleta jätelain tai sen nojalla annettuja säännöksiä. Sivutuote rinnastuu mihin tahan-sa tuotteeseen ja kuuluu kyseistä tuotetta koskevan tuotesääntelyn piiriin. Jätelain 5 §:n perustelutekstin mukaan sivutuotteeksi voidaan määritellä ainoastaan tuotantoprosessissa syntyviä niin sanottuja jään-nöstuotteita, jotka syntyvät prosessin sivuvirtana varsinaisen päätuotteen ohella. Sivutuotteita koskevat edellytykset sisältävät muun muassa, että niitä voidaan käyttää sellaisenaan tai tavanomaisen teollisen käytännön mukaan muunnettuna, materiaalille on olemassa olevaa käyttötarve ja kysyntää, materiaalia voidaan käyttää samaan tarkoitukseen kuin vastaava tuote, ei edellytä pitkäaikaista varastointia sekä täyttää sen suunniteltuun käyttöön liittyvää tuotetta sekä ympäristön- ja terveydensuojelua koskevat vaatimukset (Finlex 2015b)

Ennen jätelain uudistusta, jätteiden hyötykäytön edistämiseksi maarakentamisessa laadittiin MA-RA-asetus vuonna 2006 (Finlex 2015a), jonka tarkoituksena on edistää jätteiden hyödyntämistä määrit-telemällä edellytykset, joiden täyttyessä asetuksessa tarkoitettujen jätteiden käyttöön maarakentamisessa ei tarvita ympäristönsuojelulain (86/2000) mukaista ympäristölupaa. Ympäristölupaa edellyttävät lai-tosmainen tai ammattimainen jätteen hyödyntäminen. Tuhkien hyödyntäminen maarakentamisessa kuu-luu MARA-asetuksen alaisuuteen eli valtioneuvoston asetuksen eräiden jätteiden hyödyntämisestä maa-rakentamisessa (591/2006) (Finlex 2015a). MARA-asetuksen piiriin kuuluvat myös Joensuun voimalaitokselta tulevat turpeen ja puuperäisen aineksen polton lento- ja pohjatuhkat. MARA-asetuksen mukaan turpeen ja puuperäisen aineksen polton lento- ja pohjatuhkalla tarkoitetaan jätettä, joka on ero-teltu mekaanisesti tai sähköisesti muun muassa turpeen, puuhakkeen, kuorijätteen, käsittelemättömän puujätteen tai muun näihin rinnastettavan puuperäisen aineksen taikka niiden seoksen poltossa syntyvis-tä savukaasuista tai poistettu polttolaitoksen polttokammion pohjalta. Turpeen ja edellä tarkoitetun puu-peräisen aineksen polton leijupetihiekalla tarkoitetaan leijukerroslaitoksen polttoprosessista poistettavaa hiekkapetimateriaalia tai poltossa hienontunutta hiekkapetimateriaalia, joka erottuu savukaasusta joko kattilassa tai savukaasujen puhdistuksessa. MARA-asetuksessa liitteessä määritellään asetuksen sovel-tamisalaan kuuluvat jätteet sekä niiden sisältämien haitallisten aineiden pitoisuuden ja liukoisuuden raja-arvot. MARA-asetuksen mukaan muun muassa turpeen ja puuperäisen aineksen polton lento- ja pohjatuhkien hyödyntäminen on mahdollista ilman ympäristölupaa ilmoitusmenettelyn nojalla. Tämä koskee tapauksia jolloin jäte hyödynnetään yleisillä pysäköintialueilla, teillä ja kaduilla, urheilukentillä sekä erilaisten alueiden varastointikentillä. Ilmoitusmenettelyn tavoitteena on keventää jätteiden maara-kennuskäyttöä koskevaa sääntelyä ja edistää jätteiden ympäristönsuojelun kannalta turvallista hyödyn-tämistä.

Joensuun voimalaitoksella syntyvien tuhkien hyötykäytön lisääminen maa- ja vesirakentamisessa olisi sekä itse voimalaitoksen toiminnalle, metsäbioenergian kannattavuudelle että rakentamisen resurs-sien käytön tehostamiselle suotuisaa. Pohjois-Karjalassa energialaitoksissa syntyvän tuhkan hyötykäyttö maa- ja vesirakentamisessa on ollut olematonta, vaikka maakunta kuluttaakin eniten soraa, hiekkaa ja savea maa- ja vesirakentamiseen ja on niihin liittyvien investointien suhteen raaka-aineintensiteetiltään selvästi muuta maata huonompi. Pohjois-Karjalassakin olisi tärkeää huomata, että uuden tuottamisen sijaan jo olemassa olevan tuotteen mahdollisimman tehokas hyötykäyttö esimerkiksi maarakentamista varten on luonnonvarojen kulutuksen kannalta hyväksi, sillä tuhkan syntyä on mahdotonta estää vaikka polttotekniikat ovat kehittyneet huimasti (Ojala 2010). Ennen kaikkea tuhka tulisi käyttää hyödyksi oman maakunnan alueella mahdollisimman lähellä syntypaikkaa, joten erityisesti voimalaitosten lähellä toimivien muiden yritysten kiinnostusta ja valmiuksia tuhkan hyötykäyttöön tulisi selvittää alueellisesti.

Maarakentamisessa käytettävien luonnon kiviainesten ottotarvetta on mahdollista vähentää merkit-tävästi hyödyntämällä erilaisia uusiomateriaaleja. Huonolaatuiset maa-ainekset ja teollisuudessa

muo-dostuvat arvokkaat sivuvirrat, kuten tuhkat, ovat uusiomaarakentamisessa keskeisessä asemassa. Uu-siomaarakentamisella säästetään luonnon neitseellisiä kiviainesvaroja, kun rakennemateriaalia korvataan kaatopaikalle kuuluvilla jätteiksi tai sivutuotteiksi luokiteltavilla aineksilla. Lentotuhkalla on myös mo-nia hyviä teknisiä ominaisuuksia, kuten tiivistettynä tapahtuva itselujittumisominaisuus. Uusiomaara-kentamisen lisääminen ja onnistuminen edellyttää hyvää yhteistyötä rakennuttajien, materiaalituottajien, suunnittelijoiden, urakoitsijoiden ja muiden materiaalitoimijoiden sekä viranomaisten välillä. Polttopro-sessin sivutuotteena syntyvää lentotuhkaa on hyödynnetty tienrakentamisessa onnistuneesti Etelä-Pohjanmaalla (Liikennevirasto 2015). Tuhkien aktiivista hyötykäyttöä Etelä-Etelä-Pohjanmaalla edistettiin merkittävästi muun muassa Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen tilaaman vaihtoehtosuunnitelman avulla.

Suunnitelmassa tuhkan hyötykäyttöä selvitettiin jo hankkeen valmisteluvaiheessa. Liikennevirasto il-maisi mahdollisuuden uusiomateriaalien käyttöön tiehankkeessa jo Seinäjoen Itäisen ohitustien tarjous-pyyntövaiheessa. Alueen tuhkaa tuottavien laitosten oma aktiivisuus tuhkan hyötykäytön edistämiseksi toi tehokkuutta muun muassa rakentamisessa vaadittavaan logistiikkaan ja työmenetelmiin. Uusiomate-riaalien käyttö edellytti myös urakoitsijalta ennakkoluulotonta suhtautumista työmenetelmien kehittämi-seen. Tuhkien hyödyntämisen lisääminen edellyttääkin hyvää yhteistyötä eri osapuolien, kuten voima-laitosten, rakennuttajien, suunnittelijoiden, urakoitsijoiden sekä viranomaisten välillä, johon olisi Pohjois-Karjalassa nyt tehokkaasti paneuduttava.

Edellä mainittuja Joensuun voimalaitoksen resurssientehostamiskeinoja ja niiden vaikutuksia testat-tiin ENVIMATmaakunta-kehikossa. Fyysisiin ja rahamääräisiin kysyntä- ja tarjontataulukoihin lisättestat-tiin biopyrolyysiöljyn tuotanto, savukaasupesurin polttoaineen kulutuksen väheneminen sekä tuhkien käyttö maa- ja vesirakentamisessa. Resurssien tehostamisessa tärkeää on myös koko tuotantoketjun tehostami-nen metsästä sähkön- ja kaukolämmön kuluttajalle. Tähän sisältyvät muun muassa oikeanlaatuisen ja oikea-aikaisen raaka-aineen saanti tehtaalle, tuotantokatkoksien sekä verkkohäviöiden minimointi. Kau-kolämmön tuotannon verkkohäviöt ja mittauserot olivat vuonna 2010 37,7 GWh eli noin 6 % tuotetusta kaukolämmöstä (Energiateollisuus 2014a). Verkkohäviöiden minimoinnilla tuotantoa voidaan tehostaa noin 4-5 %. Verkkohäviöiden minimoimisen lisäksi resurssien tehostamisessa oletettiin noin 6 % paran-nus kaukolämmön tuotannossa tuotantoketjun tehostamisen sekä oikeanlaatuisen – ja aikaisen raaka-aineen saannin johdosta. Panos-tuotosanalyysi ja materiaalivirta-analyysi ajettiin läpi uusilla arvoilla ja tuloksia verrattiin alkuperäisiin 2010 vuoden tuloksiin erityisesti energianhuollon ja resurssientehosta-mistoimenpiteiden vaikutuksen kohteena oleville toimialoilla.