School of Energy Systems
Energiatekniikan koulutusohjelma
BH10A0200 Energiatekniikan kandidaatintyö ja seminaari
Biohiilipelletin markkinapotentiaali Etelä-Savon seudulla Market Potential of Biocoal Pellet in Region of South
Savo
Työn tarkastaja: Tapio Ranta
Työn ohjaaja: Jarno Föhr
Lappeenranta 1.11.2016
Ville Järvelä
Tekijän nimi: Ville Järvelä
Työn nimi: Biohiilipelletin markkinapotentiaali Etelä-Savon seudulla School of Energy Systems
Energiatekniikan koulutusohjelma Kandidaatintyö 2016
29 sivua, 8 kuvaa, 2 taulukkoa ja 1 liite Hakusanat: biohiilipelletti, Etelä-Savo
Maailman energiantuotannon painopiste on siirtynyt yhä enemmän uusiutuviin polttoai- neisiin. Pariisin ilmastosopimuksen ilmasto- ja energiatavoitteiden saavuttamiseksi uu- siutuvien polttoaineiden käyttöä on lisättävä entisestään. Tavoitteiden saavuttamiseksi täytyy ottaa uusia polttoaineita käyttöön myös Suomessa, mihin biohiilipelletti voisi olla hyvä ratkaisu. Keski-Euroopassa kivihiilivoimalaitosten polttamaa kivihiiltä on korvattu biohiilipelletillä. Biohiilipelletin polttamista kivihiilivoimalaitoksissa on tutkittu Suo- messakin melko paljon. Biohiilipelletin käyttöä pienissä käyttökohteissa, kuten kotita- louksissa ja yhdyskuntien lämmöntuotannossa, on taas tutkittu melko vähän.
Työn tavoitteena on selvittää biohiilipelletin potentiaalista markkinaa Etelä-Savon alu- eella erityisesti pienkäyttökohteissa. Suomessa biohiilipellettiä on tuotettu ainoastaan Mikkelissä Torrec Oy:n demonstraatiolaitoksella, joka on sittemmin purettu. Teollisen mittakaavan biohiilipelletin tuotantoa ei ole, mutta Etelä-Savoon on ollut suunnitteilla teollisen mittakaavan biohiilipelletin tuotantolaitos.
Yhdyskuntien lämmöntuotannossa on siirrytty kohti hajautettua energiantuotantoa ja pienehköjä laitoksia, jolloin pelletin käyttö on lisääntynyt. Pelletin kulutuksen arvioi- daan liki kaksinkertaistuvan Etelä-Savossa vuodesta 2015 vuoteen 2030 mennessä. Tä- mä tarkoittaisi noin 5 300 tonnin lisäystä pelletin käyttöön. Tämä voi avata markkinoita myös biohiilipelletille. Tällä hetkellä biohiilipelletin hinta lämmöntuottajille on jonkin verran öljyä ja kivihiiltä kalliimpi. Biohiilipelletin käyttö ei todennäköisesti ole talou- dellisesti kannattavaa ilman tukijärjestelmiä. Kotitalouksien osalta tilanne saattaa olla toinen: esimerkiksi pellettitakkaan perustava lämmitysjärjestelmä saneerauskohteessa tuli elinkaarikustannuksiltaan maalämpöpumppua edullisemmaksi.
Tutkimukseen liittyen lähetettiin kysely Etelä-Savossa toimiville yrityksille, joilla on omaa sähkön tai lämmöntuotantoa. Biohiilipellettiin suhtauduttiin positiivisesti tai neut- raalisti mutta myös ennakkoluuloja esiintyi. Tällä hetkellä biohiilipelletti on lämmön- tuottajille liian kallista vaihtoehtoisiin polttoaineisiin, kuten kevyeen polttoöljyyn ja metsähakkeeseen verrattuna.
Biohiilipelletti vaikuttaa lupaavalta, ja sille avautunee markkinoita vuosien kuluessa myös Suomessa. Pienkäyttökohteiden osalta markkinapotentiaali ei kuitenkaan ole eri- tyisen suuri. Tilanne voi kuitenkin muuttua, mikäli biohiilipelletin tuotantokustannukset laskevat huomattavasti tai valtio päättää tukijärjestelmien avulla tukea biohiilipellettiä.
SISÄLLYSLUETTELO
Tiivistelmä 2
Sisällysluettelo 3
Symboli- ja lyhenneluettelo 4
1 JOHDANTO 5
2 YLEISKATSAUS BIOHIILIPELLETTIIN 6
2.1 Biohiilipelletin ominaisuudet ... 6
2.2 Torrefiointi ja pelletointi ... 7
2.3 Biohiilipelletin kysyntä maailmalla ... 8
2.4 Biohiilipelletin potentiaaliset käyttäjät Suomessa ... 9
3 BIOHIILIPELLETIN KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET 11 3.1 Pienkäyttö ... 11
3.2 Lämmöntuotanto ... 16
3.2.1 Maksukyky biohiilipelletistä ... 17
3.2.2 Tyypillinen biohiilipellettilämpökeskus ... 19
4 KYSELY ETELÄ-SAVON LÄMMÖN- JA SÄHKÖNTUOTTAJILLE 22 4.1 Kyselyn rajaukset ... 22
4.2 Kyselyn toteutus ... 22
4.3 Kyselylomake ... 23
4.4 Kyselyn tulokset ... 23
5 YHTEENVETO 28
Lähdeluettelo 31
Liite I: Kyselytutkimuksessa käytetty kyselylomake
Roomalaiset aakkoset
E energia [MWh]
H polttoaineen hinta [€/MWh]
K polttoaineen hiilidioksidipäästökerroin [tCO2/MWh]
M maksukyky [€/MWh]
m massa [t]
P teho [MW]
p päästöoikeuden hinta [€/tCO2]
q lämpöarvo [MWh/t], [MJ/kg]
T polttoaineen verot [€/MWh]
t aika [h]
Alaindeksit
a vuosi
k keskimääräinen
LHV alempi lämpöarvo Lyhenteet
CHP combined heat and power
TOP torrified pellet
1 JOHDANTO
Maailman energiantuotannossa eletään murrosaikaa ja fossiilisten polttoaineiden tilalle tarvitaan uusiutuvia polttoaineita. Pariisin ilmastosopimuksen ilmasto- ja energiatavoit- teiden saavuttamiseksi uusiutuvien polttoaineiden käyttöä on lisättävä merkittävästi.
Biohiilipelletin käyttäminen fossiilisten polttoaineiden ja erityisesti kivihiilen korvaami- seksi voisi olla yksi ratkaisu tähän. Suomi on bioenergian käytössä maailman johtavia maita ja bioenergiaa on tutkittu Suomessa paljon. Biohiilipelletti voisikin olla oiva lisä suomalaiseen polttoainevalikoimaan.
Työn tavoitteena oli selvittää biohiilipelletin potentiaalista markkinaa Etelä-Savon alu- eella erityisesti pienkäyttökohteissa. Biohiilipelletin käyttöä kivihiilivoimalaitoksissa kivihiiltä korvaavana polttoaineena on tutkittu melko paljon Keski-Euroopassa ja Suo- messakin. Pienten käyttökohteiden, kuten kotitalouskäytön ja pienten yhdyskuntien lämmöntuotannon osalta asiaa on kuitenkin tutkittu melko vähän. Tästä syystä työssä keskityttiin kotitalouksien pienkäytön ja yhdyskuntien lämmöntuotannon, erityisesti huippu- ja varalämmöntuotannon, luomaan markkinapotentiaaliin.
Etelä-Savossa Mikkelissä biohiilipellettiä valmistettiin Torrec Oy:n demonstraatiolai- toksella. Suunnitelmissa on ollut myös teollisen mittaluokan laitoksen rakentaminen Mikkelin seudulle. Täten onkin luontevaa tutkia biohiilipelletin markkinapotentiaalia Etelä-Savon alueella.
Työssä selvitettiin ensin biohiilipelletin valmistusta ja ominaisuuksia sekä kysyntätilan- netta maailmanlaajuisesti. Tämän jälkeen paneuduttiin tarkemmin biohiilipelletin käyt- tökohteisiin selvittämällä esimerkiksi polttoaineiden hintoja ja erilaisten lämmitystapo- jen markkinaosuuksia. Biohiilipelletin markkinapotentiaalia pohdittiin myös vaalean pelletin hinnan ja kulutustietojen perusteella. Opinnäytetyöhön liittyen tehtiin myös kysely Etelä-Savon alueen sähkön- ja lämmöntuottajille. Kysely tehtiin sähköisesti Webropol 2.0 -kyselysovelluksen avulla ja lähetettiin sähköpostitse niille yrityksille, joilla oli omaa energiantuotantoa. Kyselyn tavoitteena oli selvittää alueen yritysten bio- hiilipelletin käyttöaikomuksia ja maksukykyä, sekä asenteita biohiilipellettiä kohtaan.
2 YLEISKATSAUS BIOHIILIPELLETTIIN
Biohiilipelletti on erilaisista biomassoista torrefioimalla valmistettua ominaisuuksiltaan kivihiilimäistä polttoainetta. Torrefioinnissa biomassa paahdetaan korkeassa lämpötilas- sa ja hapettomissa olosuhteissa, jolloin biomassan energiatiheys kasvaa. Saatu aines puristetaan pelleteiksi, jolloin polttoaineen käsittely helpottuu ja pölyäminen saadaan minimoitua. (Föhr et al. 2015, 3–4.)
Yleensä puubiomassan, kuten hakkuutähteiden, kantojen ja energiapuun energiatiheys on melko pieni ja kosteuspitoisuus suuri. Tästä johtuen biopolttoaineen kuljettaminen pitkiä matkoja ei ole kannattavaa. Lisäksi biomassojen käytön lisääntyminen kasvattaa kuljetuskustannuksia entisestään, koska raaka-ainetta on hankittava yhä syrjäisemmiltä alueilta. Ratkaisuna ongelmaan voisi olla biohiilipelletin käyttöönotto. Torrefioitu bio- hiilipelletti vastaa energiatiheydeltään lähes kivihiiltä, jolloin polttoaineen kuljettami- nen on kannattavampaa. Lisäksi biohiilipelletillä pystyttäisiin korvaamaan osa kivihiili- voimalaitosten käyttämästä kivihiilestä ilman, että voimalaitos vaatisi suurehkoja tekni- siä muutoksia. Tämä mahdollistaisi biopohjaisten polttoaineiden käytön lisäämisen energiateollisuudessa. (Föhr et al. 2015, 3–4.)
Biohiilipelletti voisi olla potentiaalinen polttoaine myös lämmön pientuotannossa. Esi- merkiksi öljylämmitteisen omakotitalon tai maatilan öljykattilan öljypoltin voitaisiin vaihtaa biohiilipellettiä polttavaksi. Asiaa on kuitenkin tutkittu hyvin vähän, ja se vaatii lisäselvitystä.
Tässä tutkimuksessa selvitetäänkin biohiilipelletin käyttöä ja markkinapotentiaalia eri- tyisesti pienkäyttökohteissa. Torrec Oy:llä oli Etelä-Savossa Mikkelissä biohiilipellettiä valmistava demonstraatiolaitos. Lisäksi alueelle on ollut suunnitteilla teollisen mitta- kaavan tuotantolaitos. (Torrec 2016) Tästä syystä tutkimuksessa keskitytään tarkastele- maan biohiilipellettien markkinapotentiaalia Etelä-Savossa ja sen ympärysmaakunnissa.
2.1 Biohiilipelletin ominaisuudet
Biohiilipelletillä on useita hyviä ominaisuuksia käsittelemättömään biomassaan nähden.
Torrefioitu puupelletti on hydrofobista eli vettä hylkivää, eikä torrefioitu biomassa ha- joa kovin helposti biologisesti. Kuitenkaan biohiilipellettiä ei suositella ulkovarastoita-
vaksi. Näiden ominaisuuksien ansiosta varastointi ja jakelu helpottuvat hieman. Torrefi- oinnin ansiosta biomassasta valmistettu biohiilipelletti on lämpöarvoltaan lähes kivihii- len tasolla. Torrefiointi aiheuttaa myös biomassan haurastumista, ja tästä johtuen biohii- lipellettien jauhaminen ja polttaminen teknisessä mielessä helpottuvat. Jauhetun biohii- lipelletin polttoainejakeet ovat toisiinsa nähden hyvin samankokoisia ja tasalaatuisia verrattuna murskattuun raakaan biomassaan. (Acharya et al. 2012, 351–352.) Taulukos- sa 1 on esitetty metsätähdehakkeen, puupelletin, biohiilipelletin ja kivihiilen ominai- suuksia.
Taulukko 1. Kivihiilen ja puupolttoaineiden ominaisuuksia. (Mukaillen lähteitä Kara et al. 1999, 350, Alakangas et al. 2014, 58 ja Kiel 2007, 8.)
Tehollinen lämpöarvo Tehollinen lämpöarvo
kuiva-aineessa [MJ/kg] saapumistilassa [MJ/kg] Kosteus [%]
Metsätähdehake 18,5–20 6–9 30–60
Puupelletti 18,9–19,5 17,0–18,2 6–9
Biohiilipelletti 20,4–22,7 19,9–21,6 1–5
Kivihiili 28,7 24,8 10
Taulukosta nähdään, että torrefiointi kuivattaa biomassan liki täysin. Tämän ansiosta palavan aineksen osuus biohiilipelletissä kasvaa ja sitä kautta nousee myös sen lämpö- arvo. Esimerkiksi biohiilipelletin tehollinen lämpöarvo saapumistilassa on melkein yhtä hyvä kuin kivihiilellä. Erityisesti metsätähdehakkeeseen verrattuna biohiilipelletin omi- naisuudet ovat selvästi paremmat. Monilta osin biohiilipelletti onkin lähes kivihiilen veroinen polttoaine.
2.2 Torrefiointi ja pelletointi
Torrefioinnissa biomassaa ensin esikäsitellään kuivaamalla, jolloin siitä haihtuu vettä pois (Kuittinen. 2013, 21). Tämän jälkeen biomassaa kuumennetaan hapettomassa tilas- sa 200–300 °C:n lämpötilassa 10–30 minuuttia. Torrefiointiin käytetty aika riippuu valmistusmenetelmästä. Prosessissa biomassasta haihtuu vesi ja osa muista biomassan haihtuvista aineista. Haihtumisen myötä biomassan massa pienenee noin 20–30 % mutta energiasisältö pienenee vain 10 %. (Wilen et al. 2013. 11-12)
Biomassa käyttäytyy seuraavasti erilaisilla lämpötilatasoilla: (Hämäläinen & Heinimö.
2006, 10)
100–200 °C, vesi höyrystyy ja biomassa kuivaa
200–280 °C, hemiselluloosa kaasuuntuu ja kemiallisten sidosten vesi osa haih- tuvista aineista vapautuu
yli 280 °C, kaikki haihtuvat vapautuvat ja biomassa alkaa hiiltyä
Lopputuote on kiinteää, kuivaa ja paahtunutta polttoainetta, jota kutsutaan torrefioiduksi biomassaksi tai biohiileksi. Tämän jälkeen aines pelletöidään, jolloin sen tiheys ja energiasisältö tilavuutta kohden kasvavat. Biohiilipelletistä voidaan käyttää myös nimi- tystä TOP-pelletti (Torrified Pellet). (Wilén et al. 2013, 11–12.) Pelletoinnin ansiosta säästöjä saadaan kuljetus-, varastointi-, käsittely- ja käyttökustannuksissa (World Bio- energy association. 2014, 1).
2.3 Biohiilipelletin kysyntä maailmalla
Euroopan unionissa ilmastopolitiikka pohjautuu YK:n ilmastosopimuksen Kioton pöy- täkirjaan ja EU:n omiin ilmasto- ja energiatavoitteisiin. Vuoteen 2020 mennessä päästö- vähennystavoite EU:ssa on 20 % vuoden 1990 tasosta ja energianloppukulutuksesta 20
% pyritään tuottamaan uusiutuvilla energianlähteillä. Suomen tavoite on lisätä uusiutu- van energian osuus 38 %:n energian loppukulutuksesta. (Valtioneuvosto 2015a) Vuo- desta 2020 lähtien ilmastopolitiikkaa ohjaa Pariisin ilmastokokouksessa aikaansaatu Pariisin ilmastosopimus, joka astuu voimaan 4.11.2016 (Valtioneuvosto 2016b). Sopi- muksen mukaan ilmastotoimien riittävyyttä on arvioitava viiden vuoden välein ja tavoit- teena on hiilinielujen ja päästöjen tasapainoon saattaminen vuosisadan loppuun mennes- sä. (Ympäristöministeriö 2015) Ilmasto- ja energiatavoitteet luovat hyvät edellytykset uusiutuvan energian käytön lisäämiselle ja uuden teknologian käyttöönotolle. Biohiili- pelletti voisi uusiutuvana polttoaineena olla yksi keino tavoitteiden saavuttamisessa.
Konsulttiyhtiö Pöyry on tehnyt tutkimuksen pellettimarkkinoiden laajuudesta ja tulevai- suuden kehityksestä. Kuvassa 1 on esitetty pellettien maailmanlaajuinen kysyntä alueit- tain.
Kuva 1. Pellettien kulutuksen kehitys maailmassa 2010-luvulla. (Pöyry 2012)
Kuvasta havaitaan, että pellettimarkkinat keskittyvät pääasiassa Eurooppaan ja kehitty- neisiin maihin, mutta kasvua on havaittavissa erityisesti Aasian suunnalla.
Pöyry arvioi pellettien kokonaiskysynnäksi maailmassa 59 miljoona tonnia vuoteen 2020 mennessä, josta biohiilipelletin osuus olisi 7,5 miljoonaa tonnia. Biohiilipelletin- kin osalta suurimmat markkinat ovat lähivuosina Euroopassa. (Pöyry 2012)
2.4 Biohiilipelletin potentiaaliset käyttäjät Suomessa
Suomessa biohiilipellettiä ei käytetä tällä hetkellä lainkaan, lukuun ottamatta kokeilu- luontoista toimintaa. Esimerkiksi Keski-Euroopassa muutamat kivihiilivoimalat ovat korvanneet kivihiiltä biohiilipelletillä. Suomessakin kivihiilivoimalaitokset voisivat olla potentiaalinen käyttäjäryhmä tuotteelle. Kivihiilen tämänhetkinen edullinen hinta kui- tenkin jarruttaa biomassojen käytön lisäämistä. Lisäksi sähköntuotantoon käytetyt polt- toaineet ovat verottomia, jolloin kivihiilen edullinen hinta korostuu entisestään.
Lämmöntuotannossa biohiilipelletin käyttö voisi olla taloudellisestikin järkevää, koska lämmöntuotannon polttoaineet ovat verollisia. Esimerkiksi Espoossa Fortum on muutta- nut öljyä polttaneen huippulämmöntuotantolaitoksen pellettiä polttavaksi (Fortum 2016). Tällöin öljykattila voitaisiin muuttaa pellettikattilaksi, ja tällöin myös biohiilipel-
lettiä voitaisiin polttaa, sillä tavalliset vaaleat pelletit ovat teknisesti melko samanlaisia biohiilipelletin kanssa.
Oletettavasti biohiilipellettiä voi käyttää aivan samoissa kohteissa kuin vaaleata puupel- lettiäkin. Tällöin myös pienkäyttäjät eli kotitaloudet ja maatilat voisivat olla mahdollisia käyttäjäryhmiä. Esimerkiksi öljykattilan öljypolttimen vaihtaminen biohiilipellettiä polt- tavaksi tai pienpoltto takassa voisivat olla taloudellisesti kannattavia ratkaisuja.
3 BIOHIILIPELLETIN KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET
Biohiilipelletin käyttöä kivihiilivoimalaitoksissa on jo erinäisissä tutkimuksissa selvitet- ty. Tässä työssä tarkoituksena on selvittää biohiilipelletin käyttömahdollisuuksia erityi- sesti pienkäyttökohteissa, mistä tutkimustietoa on melko vähän. Pienkäyttökohteista paneudutaan erityisesti kotitalouskäyttöön ja pienten yhdyskuntien lämmöntuotantoon.
3.1 Pienkäyttö
Biohiilipelletin käyttö asuinrakennusten ja maatilojen lämmityspolttoaineena voi olla varteenotettava ratkaisu uudisrakennus- ja saneerauskohteissa. Esimerkiksi vaalean pel- letin kotitalouskäyttö oli 58 000 tonnia vuonna 2014, ja pellettilämmitys onkin 27 000 kiinteistön lämmitysjärjestelmänä. Saneerauskohteissa pellettilämmitys valitaan vuosit- tain muutamaan sataan kiinteistöön. Uudisrakennuskohteissa pellettilämmitys valitaan kohtalaisen harvoin. Esimerkiksi talotehtaat eivät ole pellettilämmityksestä kovinkaan kiinnostuneita. (Energiauutiset 2015)
Kuvassa 2 on esitetty asuinrakennusten lämmitysmuotojen jakauma Etelä-Savossa.
Noin puolet rakennuksista lämmitetään öljyllä ja sähköllä. Kerrosalan mukaan jaoteltu- na osuus on jotakuinkin sama. Kaukolämmöllä kerrosalasta lämmitetään noin neljännes, puulla tai turpeella viidennes, maalämmöllä kolme prosenttia ja muilla ratkaisuilla noin prosentti. Kuvasta voidaan päätellä, että kaukolämpö on erityisesti suurten kohteiden, kuten kerrostalojen lämmitysratkaisu, kun taas puulla lämmitetään pienempiä kohteita, esimerkiksi pieniä omakotitaloja. Öljy- ja sähkölämmitystä käytetään tyypillisesti kes- kikokoisissa kohteissa, kuten omakotitaloissa ja rivitaloissa.
(a) (b)
Kuva 2. Asuinrakennusten lämmitysmuodot Etelä-Savossa: (a) Lämmitystapojen jakauma ra- kennusten lukumäärän mukaan. (b) Lämmitystapojen jakauma rakennusten kerrosalan mukaan.
(Tilastokeskus 2016c)
Erityisesti öljy- ja sähkölämmitteiset kohteet voivat olla tulevaisuudessa potentiaalisia pelletinkäyttäjiä. Öljy, ja erityisesti sähkö, ovat pellettiä huomattavastikin kalliimpia, kuten kuvasta 3 nähdään. Näin ollen pellettiin perustuva lämmitysratkaisu voi olla kil- pailukykyinen varsinkin kohteissa, joissa lämmönjakojärjestelmä on vesikiertoinen.
Tällöin lämpimän käyttöveden valmistuksen lisäksi asunnon lämmitys voitaisiin hoitaa kokonaan pelletin avulla, eikä sähkö- tai öljylämmitysjärjestelmää tarvitsisi käyttää edes varalämmitysjärjestelmänä.
kauko- lämpö
7,6 %
öljy 14,6 %
sähkö 38,4 % puu,
turve 34,2 %
maa- lämpö
2,8 % muu 2,3 %
kauko- lämpö 24,7 %
öljy 17,8 % sähkö
31,7 % puu, turve 21,2 %
maa- lämpö
3,2 %
muu 1,4
%
Kuva 3. Kevyen polttoöljyn, sähkön ja pelletin kuluttajahintojen kehitys. (Tilastokeskus 2016a)
Yllä olevassa kuvassa on siis esitetty pelletin, sähkön ja kevyen polttoöljyn kuluttaja- hintojen kehitys liki 20 vuoden ajalta. Havaitaan, että sähkön ja erityisesti kevyen polt- toöljyn hinnanvaihtelut ovat olleet pelletin hinnanvaihtelua suuremmat. Näin ollen pel- letin eduksi voidaan lukea vakaa ja ennustettavissa oleva hintakehitys. Koko tarkastelu- jakson ajan pelletti on ollut myös kevyttä polttoöljyä ja sähköä edullisempi, minkä vuoksi pelletillä toimiva lämmitysjärjestelmä voisi olla kilpailukykyinen erityisesti näi- hin polttoaineratkaisuihin verrattuna.
Pellettilämmityksen ja erityisesti pellettitakan kannattavuutta on tutkittu Bioenergia ry:n teettämässä selvitysraportissa ”Pellettitakkojen käyttö lämmityksessä Suomessa”. Pel- lettitakka on sähköverkkoon kytketty ja termostaatilla ohjattu lämmityslaitteisto. Pellet- titakka voi olla joko ilma- tai vesikiertoinen ja sen paino on muutama sata kilogrammaa.
Teholtaan pellettitakat ovat 2 – 20 kW. Suomessa pellettitakkoja on käytössä pari tuhat- ta kappaletta ja Euroopassa kaiken kaikkiaan liki kolme miljoonaa. (Bioenergia ry.
2016, 2-7)
Selvityksen elinkaarikustannuslaskelmien perusteella pellettitakka oli kannattava vaih- toehto sähkölämmityksen rinnalla tai sitä korvaamaan. Esimerkkilaskelmissa käytettiin saneeraustarpeessa olevaa 1980-luvulla rakennettua taloa, jossa oli suoraan sähköllä lämpenevät patterit, lämminvesivaraaja sekä varaava takka. Kohteeseen hankittiin pel- lettitakka lämmintä käyttövettä sekä huoneilmaa lämmittämään. Sähkölämmitysjärjes- telmän käyttöä jatkettiin. Vertailulaskelmassa eli toisessa saneerausvaihtoehdossa säh- kölämmitysjärjestelmän käyttöä jatkettiin saneeraustarpeesta huolimatta. Elinkaarikus- tannuksiltaan ensimmäinen vaihtoehto, johon sisältyi pellettitakka, oli noin 15 % edulli- sempi. (Bioenergia ry. 2016, 18-21)
Samassa selvityksessä laskettiin myös saneeraustarpeessa olevan öljylämmitteisen 1980-luvulla rakennetun talon elinkaarikustannukset kolmessa tapauksessa. Talossa oli vesikiertoinen lämmönjakojärjestelmä. Ensimmäisessä tapauksessa öljylämmitysjärjes- telmä uusittiin ja öljyn käyttöä jatkettiin. Toisessa tapauksessa öljylämmitysjärjestelmä korvattiin kokonaisuudessaan pellettitakalla ja kolmannessa tapauksessa taloon asennet- tiin maalämpö. Elinkaarikustannuksiltaan öljylämmityksen uusiminen ja pellettitakka olivat jotakuinkin samoja. Öljyn ja pelletin hinnoilla oli kuitenkin suurehko vaikutus elinkaarikustannuksiin. Huomattavaa kuitenkin on, että maalämpö oli laskemien mu- kaan lähes 10 % kalliimpi elinkaarikustannuksiltaan kuin kaksi muuta edellä mainittua ratkaisua esimerkin kaltaisessa saneerauskohteessa. (Bioenergia ry. 2016, 21-23)
Toistaiseksi pellettiin perustavat lämmitysjärjestelmät eivät ole saavuttaneet erityisen suurta suosiota lämmitysjärjestelmien saneerauksissa ainakaan vuoteen 2009 mennessä, kuten taulukosta 2 havaitaan.
Taulukko 2. Kotitalouksien lämmitysjärjestelmäkorjaajien lämmitystapavalinnat vuonna 2009.
(Muokattu lähteestä Vihola et al. 2012, 42)
öljylämmityskorjaaja sähkölämmityskorjaaja puulämmityskorjaaja
korjaajia yhteensä 17300 20700 14700
lämmitysjärjes- telmä sanee-
rauksen jäl- keen
öljy 8900 0 200
sähkö 1200 15300 1000
pelletti 900 400 500
puu 2500 3200 12200
kaukolämpö 1000 500 100
maalämpö 2800 1300 700
Pellettilämmityksen suosio on ollut melko tasaista eri lämmitysjärjestelmäkorjaajien keskuudessa. Näyttäisi kuitenkin, että öljylämmityskorjaajat ovat valinneet pellettiläm- mityksen hieman useammin kuin sähkö- ja puulämmityskorjaajat. Huomattavaa on, että sähkölämmityskorjaajat ovat valinneet maalämmön selvästi useammin kuin pelletti- lämmityksen vaikka pellettilämmitys olisi mahdollisesti elinkaarikustannuksiltaan maa- lämpöä edullisempi.
Uusissa pientaloissa pellettiin perustuvat lämmitysjärjestelmät ovat olleet melko harvi- naisia, kuten kuvasta 4 nähdään.
Kuva 4. Lämmitysjärjestelmien markkinaosuus uusissa pientaloissa vuonna 2015. (Kontiainen 2016, 13)
Ylivoimaisesti suurimpaan osaan uusista pientaloista asennetaan lämmitysjärjestelmäksi lämpöpumppuun perustuva lämmitysjärjestelmä. Suosituin lämpöpumppuun perustuva ratkaisu on maalämpöpumppu, joka asennetaan yli puoleen uusista pientaloista. Muiden lämmitysjärjestelmien markkinaosuudet ovat muutamasta prosentista hieman yli kym- meneen prosenttiin.
Pellettilämmityksen yleisyyttä asuinrakennusten lämmitysmuotona Etelä-Savon alueella tulevaisuudessa on kaiken kaikkiaan vaikea arvioida. Biohiilipelletin osalta arviointi on
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
suora sähkölämmitys varaava sähkölämmitys maalämpöpumppu poistoilmalämpöpumppu ilmasta veteen lämpöpumppu kaukolämpö monienergialämmitys/hybridi öljy puu pelletti
Lämmitysjärjestelmän markkinaosuus
vielä hankalampaa, koska biohiilipelletille ei ole vielä markkinoita Suomessa. Lämmi- tysjärjestelmän valintaan vaikuttavia tekijöitä on kustannusten lisäksi useita muita teki- jöitä. Valintaan vaikuttavat esimerkiksi järjestelmän käyttövarmuus, ympäristöystävälli- syys ja oman työn tarve järjestelmän käytössä. Mikäli biohiilipellettiä on tulevaisuudes- sa saatavilla, voisi olettaa, että ainakin pienehkö osa kotitalouksista valitsee sen lämmi- tysjärjestelmäkseen. Öljy- ja sähkölämmittäjät voivat olla tulevaisuudessa potentiaalisia biohiilipelletin käyttäjiä. Asuinkiinteistöistä lämmitetään Etelä-Savossa noin puolet öl- jyllä ja sähköllä. Jos biohiilipelletin markkinaosuus oletettaisiin noin kymmenesosaksi pelletin nykyisestä markkinaosuudesta, biohiilipelletin käyttö olisi korkeintaan muuta- man sadan tonnin luokkaa vuodessa.
3.2 Lämmöntuotanto
Yhdyskuntien kaukolämmöntuotannossa biohiilipelletit voisivat olla huipputuotannon polttoaine. Nykyisin huippu- ja varalämmöntuotannossa käytetään monesti kevyttä polt- toöljyä tai maakaasua, jotka ovat melko kalliita polttoaineita. Tämä parantaa biohiilipel- lettien asemaa taloudellisessa mielessä. Kuvassa 5 on esitetty voimalaitospolttoaineiden hintakehitys lämmöntuotannossa.
Kuva 5. Voimalaitospolttoaineiden hinnat lämmöntuotannossa. (Tilastokeskus 2016a)
Kuvasta nähdään, että maakaasun hinta lämmöntuotannossa on noin 40 €/MWh. Kevy- en polttoöljyn hintaa lämmöntuotannossa ei tilastoida, mutta yleisesti kevyt polttoöljy on ollut samassa hintaluokassa maakaasun kanssa. Biohiilipellettien tuotantokustannus on 32–46 €/MWh riippuen tuotantokonseptista (Föhr et al. 2015, 24-25). Tietysti biohii- lipelletin hinta kuluttajille on hieman suurempi kuin tuotantokustannus, mutta huomion- arvoista on, että näiden polttoaineiden osalta ollaan samassa hintaluokassa. Muut kuvas- sa esitetyt polttoaineet ovat niin paljon biohiilipellettiä edullisempia, joten ilman tu- kisysteemejä niiden käytön korvaaminen biohiilipelletillä ei ole taloudellisesti järkevää.
3.2.1
Maksukyky biohiilipelletistäLasketaan seuraavaksi maksukyky biohiilipelletistä. Maksukyky voidaan laskea, kun tiedetään vertailupolttoaineen hinta, päästöoikeuskustannukset ja veroluontoiset maksut.
Laskenta tapahtuu yhtälöllä 1. (Ranta 2015)
𝑀 = 𝐻 + 𝑝 ∙ 𝐾 + 𝑇 (1)
missä M maksukyky biohiilipelletistä [€/MWh]
H vertailupolttoaineen hinta [€/MWh]
p päästöoikeuden hinta [€/tCO2]
K polttoaineen hiilidioksidipäästökerroin [tCO2/MWh]
T korvattavan polttoaineen veroluontoiset maksut [€/MWh]
Käytetään vertailupolttoaineina jyrsinturvetta, kevyttä polttoöljyä ja kivihiiltä. Jyrsin- turpeen hinta on noin 13,5 €/MWh ja kivihiilen hinta on noin 7 €/MWh. Kevyen poltto- öljyn hintaa lämmöntuotannossa ei tilastoida, joten oletetaan sen hinnaksi 22 €/MWh, joka on sama kuin maakaasun veroton hinta. (Tilastokeskus 2016b) Polttoturpeen ener- giavero on 1,90 €/MWh ja kivihiilen verot ja huoltovarmuusmaksu ovat yhteensä 178,54 €/t (Tulli 2016a). Kivihiilen tehollinen lämpöarvo on tyypillisesti 7,003 MWh/t, jolloin kivihiilen veroluontoiset maksut ovat energiayksikköä kohden 25,49 €/MWh (Alakangas 2000, 9). Kevyen polttoöljyn verot ovat yhteensä 21,4 snt/l (Tulli 2016b).
Kevyen polttoöljyn tiheys on 0,845 kg/l ja tehollinen lämpöarvo on 11,806 MWh/t, jol- loin veroluontoiset maksut ovat 21,45 €/MWh (Alakangas 2000, 9). Päästöoikeuden hinta on ollut syksyllä 2016 noin 5 €/tCO2 (Energiavirasto 2016). Ominaispäästökerroin
jyrsinturpeelle on 0,381 tCO2/MWh ja kivihiilelle 0,341 tCO2/MWh (Motiva Oy 2010b, 4). Lasketaan maksukyky biohiilipelletistä nykyisellä päästöoikeuden hinnalla, kun ver- tailupolttoaineena on jyrsinturve.
𝑀 = 13,5 €
MWh+ 5 €
tCO2∙ 0,381 tCO2
MWh+ 1,90 €
MWh= 17,31 € MWh
Nykyisellä päästöoikeuden hinnalla maksukyky biohiilipelletistä on siis melko heikko, kun vertailupolttoaineena on jyrsinturve. Lasketaan maksukyky biohiilipelletistä myös kahdelle muulle vertailupolttoaineelle. Kuvassa 6 on laskettu maksukyky biohiilipelle- tistä päästöoikeuden hinnan suhteen kolmen eri polttoaineen osalta.
Kuva 6. Maksukyky biohiilipelletistä päästöoikeuden hinnan suhteen.
Kuvasta nähdään, että päästöoikeuden hinta vaikuttaa melko voimakkaasti maksuky- kyyn. Maksukyky biohiilipelletistä on nykyisen päästöoikeuden hinnalla noin 17
€/MWh jyrsinturvetta korvattaessa, 34 €/MWh kivihiiltä korvattaessa ja noin 44 €/MWh kevyttä polttoöljyä korvattaessa. Tällä hetkellä lähinnä kevyen polttoöljyn korvaaminen biohiilipelletillä vaikuttaisi kannattavalta, mikäli korvataan päästökaupan piiriin kuulu-
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30
Maksukyky biohiilipelletistä [€/MWh]
Päästöoikeuden hinta [€/tCO2]
Kivihiili
lämmöntuotannossa Jyrsinturve
lämmöntuotannossa Kevyt polttoöljy lämmöntuotannossa
vaa polttoainetta. Jotta biohiilipelletillä olisi kannattavaa korvata kivihiiltä tai erityisesti jyrsinturvetta, pitäisi päästöoikeuden hinnan nousta huomattavasti.
3.2.2
Tyypillinen biohiilipellettilämpökeskusMikäli biohiilipelletille saadaan luotua markkinat samaan tapaan kuin vaalealle puupel- letille, voisi biohiilipelletti yleistyä pelletin kaltaisesti myös lämpökeskusmarkkinoilla.
Esimerkiksi Turussa, Tampereella, Espoossa ja Juvalla energiayhtiöt ovat korvanneet tai muuttaneet öljyä polttavia lämpölaitoksia pellettejä polttaviksi. Turussa on otettu vuo- den 2016 alusta käyttöön pellettejä polttava kaukolämmön vara- ja huippulaitos. Laitos tuottaa noin 20-50 GWh lämpöä vuodessa ja polttotapa on pellettien pölypoltto. (Turku Energia 2016). Tampereella tehtiin samankaltainen ratkaisu vuonna 2012, jolloin sinne rakennettiin pellettilämpölaitos korvaamaan fossiilisilla polttoaineilla tuotettua lämpö- energiaa (Tampereen sähkölaitos 2012). Espoossa ja Juvalla on muutettu öljyä polttoai- neenaan käyttäneet huippulämmöntuotantolaitokset pellettejä polttaviksi. Käytännössä pelleteille on rakennettu varastosiilot ja kattiloiden öljypolttimet on muutettu pelletti- polttimiksi. (Fortum 2016) (Suur-Savon Sähkö 2015)
Pelletin käyttö Etelä-Savossa oli vuonna 2015 yhteensä 25 GWh. Vuonna 2006 pellettiä käytettiin 24 GWh, joten pelletin käytössä ei ole tapahtunut suurta muutosta. Arvioiden mukaan pelletin käyttö Etelä-Savossa vuonna 2030 olisi 50 GWh eli käyttö kaksinker- taistuisi nykyisestä. Pellettiä käytettäisiin erityisesti lämmöntuotantoon öljyä korvaa- maan. Kotitalouksien ja yritysten lämmöntuotantoon kevyttä ja raskasta polttoöljyä käy- tettiin vuonna 2015 noin 312 GWh. (Laihanen & Karhunen 2016) Tämä voisi avata markkinoita myös biohiilipelletille, jota voitaisiin käyttää lämpökeskuksissa öljyn si- jaan.
Lasketaan seuraavaksi tyypillisen kokoisen pellettilämpölaitoksen kuluttama biohiilipel- letin määrä tonneina. Pellettilämpölaitokset ovat tyypillisesti alle 1 MW:n teholtaan (Koskelainen et al. 2006, 325). Valitaan esimerkkilaitoksen keskimääräiseksi kattilate- hoksi 400 kW eli 0,400 MW. Se voisi olla esimerkiksi pienen kylän tai maatilan läm- möntuotantolaitos. Tällöin laitoksen tuottama energia vuodessa saadaan yhtälön 2 mu- kaan (Koskelainen et al. 2006, 319).
𝐸𝑎 = 𝑃𝑘𝑡𝑎 (2) missä Ea laitoksen tuottama vuosienergia [MWh]
Pk keskimääräinen kattilateho [MW]
ta vuoden tunnit [h]
Tällöin tuotetuksi vuosienergiaksi saadaan
𝐸𝑎 = 0,400 MWh ∙ 8760 h = 3504 MWh
Taulukossa 1 biohiilipelletin teholliseksi lämpöarvoksi ilmoitettiin noin 20 MJ/kg eli likimain 5,56 MWh/t. Vuodessa käytetyn biohiilipelletin massa saadaan tällöin yhtälön 3 mukaan (SFS-EN ISO 1716. 2011, 10).
𝑚 = 𝐸𝑎
𝑞𝐿𝐻𝑉 (3)
missä m laitoksen tarvitseman polttoaineen massa vuodessa [t]
qLHV polttoaineen alempi lämpöarvo [MWh/t]
Tällöin biohiilipellettiä kuluu vuodessa 𝑚 = 3504 MWh
5,56 MWh/t = 630,2 t ≈ 630 t
Tyypillisen pienen kylän lämmöntarpeen tyydyttävä biohiilipellettiä käyttävä lämpö- keskus kuluttaisi polttoainetta laskelman mukaan joitakin satoja tonneja. Tämä vastaisi noin 16:tä täysperävaunurekkakuormaa vuodessa, mikäli yhteen autoon menee hyöty- kuormaa 40 tonnia. Yli megawatin lämpökeskusten osalta puhuttaisiin yli tuhannen ton- nin vuosikulutuksesta ja pienimpien osalta kymmenistä tonneista. Pienissä lämpökes- kuksissa voisi riittää helposti jopa yksi rekkakuorma polttoainetta vuodessa, suurissa lämpökeskuksissa kuljetustarve voi olla yli satakin kuormaa vuodessa. Metsäpuupoltto- aineiden lämpöarvo on tyypillisesti kahdesta kolmeen kertaan pienempi kuin biohiilipel- letin (Motiva 2013a). Tämä tarkoittaisi kaksinkertaista tai jopa kolminkertaista kuljetus- tarvetta vastaavan kokoiseen lämpölaitokseen vuodessa.
Laadukkaana polttoaineena biohiilipelletti sopii erityisesti teholtaan pieniin lämpökes- kuksiin. Mikäli muutama pieni lämpökeskus valitsisi biohiilipelletin polttoaineekseen, puhuttaisiin useiden satojen tonnien, kuitenkin alle tuhannen tonnin vuosikulutuksesta.
4 KYSELY ETELÄ-SAVON LÄMMÖN- JA SÄHKÖNTUOTTA- JILLE
Kandidaatintyön yhtenä osana toteutettiin kyselytutkimus. Kyselytutkimuksen tarkoi- tuksena on selvittää eteläsavolaisten sähkön- ja lämmöntuottajien asenteita biohiilipel- lettiä kohtaan sekä heidän potentiaalista tarvettaan biohiilipelletille. Kyselytutkimuksen perusteella voidaan siten lopuksi arvioida sähkön- ja lämmöntuottajien kiinnostusta ja tarvetta biohiilipelletille Etelä-Savon alueella.
4.1 Kyselyn rajaukset
Etelä-Savossa Mikkelissä on ollut Torrec Oy:n biohiilipellettiä tuottava pilottilaitos, jossa biohiilipelletin valmistusprosessia on testattu ja tutkittu. Lisäksi Etelä-Savoon on ollut jo muutamia vuosia suunnitteilla teollisen mittakaavan biohiilipelletin tuotantolai- tos, jonka tuotantokapasiteetti olisi 100 000 tonnia vuodessa. (Biosaimaa 2014) Täten onkin luontevaa kohdistaa kysely Etelä-Savon alueen yrityksille, jotka tuottavat liike- toimintaansa liittyen sähköä tai lämpöä. Nämä yritykset voisivat olla biohiilipelletin potentiaalisia käyttäjiä tulevaisuudessa.
4.2 Kyselyn toteutus
Kysely lähettiin kaikkiaan 18:lle Etelä-Savon maakunnassa toimivalle yritykselle. Jou- kossa oli mm. kunnallisia energiayhtiöitä, lämpöyrittäjiä, kasvintuottajia ja muuta liike- toimintaa harjoittavia yrityksiä.
Ennen kyselyn lähettämistä tehtiin soittokierros yrityksiin, joihin kysely oli tarkoitus lähettää. Näin suurimmalle osalle yrityksistä saatiin tieto kyselystä ja sen tarkoituksesta etukäteen. Varsinainen kysely lähettiin yrityksille sähköpostilla kesäkuussa 2016. Säh- köpostiviestissä oli saatetekstinä vielä kerrottu kyselyn tavoite ja tarkoitus sekä kyselyn lähettäjän yhteystiedot. Sähköpostin lopussa oli linkki Webropol 2.0 - kyselysovellukseen, jossa kyselyyn vastattiin.
Heinäkuussa niille, jotka eivät vielä olleet vastanneet kyselyyn, lähetettiin muistutus- viesti sähköpostilla. Kyselyyn saatiin vastauksia myös puheluiden ja sähköpostiviestien avulla.
4.3 Kyselylomake
Kyselylomake oli sähköisessä muodossa Webropol 2.0 -kyselysovelluksessa. Kyselyn alussa oli monivalintakysymyksiä ja -väittämiä seitsemän kappaletta. Nämä kohdat oli- vat vastaajille pakollisia, ja ne sisälsivät kysymyksiä ja väittämiä mm. biohiilipelletin käyttöaikomuksiin ja kustannustehokkuuteen liittyen.
Tämän jälkeen kyselyssä oli yhdeksän kysymystä, joihin vastaaminen tapahtui omin sanoin. Nämä kysymykset olivat vastaajille vapaaehtoisia ja ne käsittelivät mm. biohii- lipelletin hintaa, potentiaalista käyttömäärää ja epävarmuustekijöitä, joita biohiilipelle- tin käyttöönottoon voi liittyä. Vapaaehtoisiin kysymyksiin vastattiin lähes yhtä aktiivi- sesti kuin pakollisiinkin.
4.4 Kyselyn tulokset
Kyselyyn saatiin lopulta kuusi vastausta eli vastausprosentiksi muodostui 33 %. Vastaa- jat olivat pääosin energiantuotantoon keskittyneitä yrityksiä, mutta myös muiden toimi- alojen yrityksiltä saatiin vastauksia.
Kyselyn kuuden ensimmäisen väittämän tulokset on esitetty kuvassa 7.
Kuva 7. Vastaajien vastaukset kuuteen ensimmäiseen väittämään.
Kuvasta nähdään, että puolet vastaajista ei pitänyt biohiilipellettiä kustannustehokkaana polttoaineratkaisuna. Kolmannes piti kustannustehokkuutta neutraalina ja viidennes ei osannut sanoa kantaansa. Väittämän ”Biohiilipelletit ovat hyvä ratkaisu pienentämään yhtiömme CO2-päästöjä” kanssa olivat kaikki vastaajat joko jokseenkin eri mieltä tai eri mieltä. Tähän voi olla syynä esimerkiksi kustannustehokkuuteen liittyvät asiat tai se, että biohiilipelletin käyttöön liittyy teknisiä haasteita tai muita epävarmuustekijöitä.
Vastaajat eivät nähneet myöskään biohiilipelletin markkinapotentiaalia merkittävänä.
Suurin osa vastaajista oli väittämän kanssa jokseenkin eri mieltä tai eri mieltä ja kol- mannes ei osannut vastata. Suurin osa vastaajista oli eri mieltä väittämän ”Biohiilipelle-
0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % Biohiilipellettien kotimainen
tuotanto vaikuttaisi positiivisesti käyttöaikomuksiimme Voimme maksaa uusiutuvista polttoaineista enemmän kuin
fossiilisista
Biohiilipelletit kuuluvat strategiaamme tulevaisuudessa Näemme biohiilipellettien potentiaalin merkittävänä Biohiilipelletit ovat hyvä ratkaisu pienentämään yhtiömme CO2-päästöjä
Biohiilipelletit ovat kustannustehokas polttoaineratkaisu
Osuus vastaajista
samaa mieltä
jokseenkin samaa mieltä ei samaa eikä eri mieltä jokseenkin eri mieltä eri mieltä
en osaa sanoa
tit kuuluvat strategiaamme tulevaisuudessa” kanssa. Tähän väitteeseen kolmannes ei osannut antaa vastausta. Kolmannen ja neljännen väittämän perusteella biohiilipellettiin suhtaudutaan tällä hetkellä melko varauksellisesti.
Viidennessä väittämässä selvitettiin yritysten maksukykyä uusiutuvista polttoaineista suhteessa fossiilisiin. Kolmannes vastaajista pystyi maksamaan uusiutuvista polttoai- neista enemmän kuin fossiilisista. Kolmannes pystyi maksamaan saman hinnan ja loppu kolmannes ei pystynyt maksamaan uusiutuvista polttoaineista enempää kuin fossiilisis- ta. Kuudennessa väittämässä selvitettiin vaikuttaisiko biohiilipelletin kotimainen tuotan- to positiivisesti yritysten biohiilipelletin käyttöaikomuksiin. Puolet vastaajista oli väit- tämän kanssa jokseenkin eri mieltä tai eri mieltä ja puolet ei ollut samaa eikä eri mieltä.
Vastausten perusteella biohiilipelletin kotimaisella tuotannolla ei olisi juurikaan vaiku- tusta yritysten polttoaineiden käyttöön.
Seitsemännessä kysymyksessä eli viimeisessä pakollisessa kysymyksessä kysyttiin yri- tysten halukkuutta käyttää biohiilipellettiä liiketoiminnassa juuri tällä hetkellä. Noin kolmannes vastasi halukkuuden olevan melko pieni ja kaksi kolmannesta pieni. Käyttö- halukkuuteen liittyen kysyttiin syitä kahdeksantena kysymyksenä, joka oli vapaaehtoi- nen. Tähän saatiin vastaus kaikilta. Kolme vastaajaa piti hintaa liian korkeana, kaksi vastaajaa mainitsi liki kaikkien heidän käyttämiensä polttoaineiden olevan jo nyt koti- maisia ja uusiutuvia ja yksi vastaaja kertoi biohiilipelletin käytön olevan teknisesti mahdotonta tällä hetkellä.
Kahdessa seuraavassa kysymyksessä selvitettiin kohteita, joissa biohiilipelletin käyttä- minen olisi jo nyt teknisesti mahdollista. Kolme vastaajaa kertoi sen olevan mahdollista kaikissa kiinteän polttoaineen laitoksissa, yksi vastaaja ei pystyisi käyttämään biohiili- pellettiä missään ja kaksi vastaajaa ei osannut sanoa. Yhdessä vastauksessa huomioitiin, että biohiilipelletin annosteluun pitäisi rakentaa erillinen laitteisto, jotta käyttö onnistui- si järkevästi.
Kyselyssä selvitettiin myös korkeinta mahdollista hintaa, jonka yritykset olisivat valmii- ta maksamaan biohiilipelletistä. Energian hintoja lämmöntuotannossa ja maksukyky biohiilipelletistä on esitetty kuvassa 8.
Kuva 8. Energian hintoja lämmöntuotannossa, vastaajien maksukyky biohiilipelletistä ja biohii- lipelletin tuotantokustannus. (Tilastokeskus 2016a)
Biohiilipelletin maksukyky kuvassa 8 on esitetty kyselyyn vastaajien ilmoittamien alimman ja ylimmän hinnan mukaan. Nähdään, että yritysten maksukyky biohiilipelle- tistä on metsähakkeen ja kivihiilen hintaluokkaa eli noin 20-28 €/MWh. Koska maksu- kyky on näin alhainen, käyttänevät vastaajat pääosin edullisia polttoaineita, kuten met- sähaketta ja turvetta. Esimerkiksi kappaleessa 3.2 laskettiin maksukyvyksi biohiilipelle- tistä noin 44 €/MWh, kun korvattavana polttoaineena on kevyt polttoöljy. Biohiilipelle- tin tuotantokustannus on noin 32-46 €/MWh, joten ilman tukijärjestelmiä tai muita toi- menpiteitä biohiilipelletti vaikuttaa liian kalliilta polttoaineelta yrityksille. Kolmessa vastauksessa arviota maksukyvystä ei osattu antaa ja kaksi vastaajaa huomioi, että hinta ja maksukyky riippuvat tuotteen eduista ja ominaisuuksista. Mikäli biohiilipelletin hinta olisi yritysten maksukyvyn puitteissa, sitä oltaisiin valmiita käyttämään vastauksien mukaan yhteensä useita kymmeniä gigawattitunteja. Arviota käyttömääristä pidettiin luotettavina tai neutraaleina.
0 10 20 30 40 50
€/MWh
Vastaajien mukaan biohiilipelletin käyttöä puoltavat sen kotimaisuus ja uusiutuvuus.
Näin ajatteli kolme vastaajaa. Biohiilipelletin käytössä neljä vastaajaa piti saatavuutta epävarmuustekijänä, kaksi vastaajaa laitostekniikkaa, yksi vastaaja laatua ja kolme vas- taajaa hintaa. Epävarmuustekijöiden suuri määrä tietysti oli hyvin odotettavaa, koska biohiilipelletin valmistuksessa otetaan Suomessa vasta ensiaskelia. Kyselyn viimeisenä kysymyksenä kysyttiin yrittäjien yleistä suhtautumista biohiilipellettiin. Kaksi vastaajaa suhtautui biohiilipellettiin positiivisesti, kaksi vastaajaa ei ollut kiinnostunut, yksi vas- taaja ei nähnyt etua biomassan jatkojalostuksesta ja yksi vastaaja piti nykyistä polttoai- nevalikoimaa riittävänä. Vastauksien perusteella biohiilipellettiä kohtaan näyttäisi ole- van sekä kiinnostusta että ennakkoluuloja. Toisaalta vastaajien tietämys biohiilipelletis- tä vaikutti vaihtelevalta. Osa vastaajista tiesi biohiilipelletistä melko paljon ja osalle biohiilipelletti oli aivan uusi polttoaine.
5 YHTEENVETO
Tässä työssä tutkittiin biohiilipelletin potentiaalista markkinaa Etelä-Savon seudulla erityisesti kotitalouskäytössä ja pienten yhdyskuntien lämmöntuotannossa. Lisäksi teh- tiin kyselytutkimus, joka lähetettiin Etelä-Savossa toimiville sähkön- ja lämmöntuotta- jille.
Kotitalouksien pienkäytössä biohiilipelletti todettiin melko lupaavaksi polttoaineeksi saneerauskohteissa, mikäli tuotantotekniikan kehittyessä biohiilipelletin hintaa saadaan alaspäin lähelle vaalean pelletin hintatasoa. Esimerkiksi vaaleaan pellettiin perustuva lämmitysjärjestelmä todettiin sähkölämmityssaneerauskohteessa elinkaarikustannuksil- taan jopa maalämpöpumppua edullisemmaksi. Uusissa asuinrakennuskohteissa pelletti- lämmityksen osuus todettiin marginaaliseksi: ehdottomasti suosituimpia ovat lämpö- pumppuihin perustuvat lämmitysjärjestelmät.
Yhdyskuntien lämmöntuotannossa biohiilipelletin markkinapotentiaali todettiin suu- remmaksi kuin kotitalouksien pienkäytössä. Työssä tehtyjen laskelmien mukaan jo yksi lämpökeskus voisi kuluttaa biohiilipellettiä useita satoja tonneja vuodessa. Etelä- Savossa käytettiin vuonna 2015 noin 312 GWh kevyttä ja raskasta polttoöljyä lämmön- tuotantoon. Polttoöljyjen korvaaminen lämmöntuotannossa luokin suuren markkinapo- tentiaalin biohiilipelletille. Biohiilipelletin hinta on kuitenkin niin korkea, että tällä het- kellä sen käyttö ei ole taloudellisesti järkevää suuressa osassa kohteita. Maksukyky bio- hiilipelletistä todettiin melko pieneksi biohiilipelletin tuotantokustannuksiin nähden kivihiilen ja jyrsinturpeen osalta. Kun käytettiin vertailupolttoaineena kevyttä polttoöl- jyä, maksukyvyksi laskettiin noin 44 €/MWh. Biohiilipelletin tuotantokustannus on tuo- tantokonseptista riippuen noin 32-46 €/MWh, joten kevyen polttoöljyn korvaaminen biohiilipelletillä saattaisi olla jo nyt taloudellisesti kannattavaa.
Työhön kuuluneessa kyselytutkimuksessa selvitettiin Etelä-Savon alueen lämmön- ja sähkötuottajien asenteita, maksukykyä ja muita seikkoja liittyen biohiilipellettiin. Bio- hiilipellettiin suhtauduttiin pääosin positiivisesti ja neutraalisti, mutta ennakkoluuloja ja epävarmuuttakin esiintyi. Epävarmuustekijöiksi mainittiin mm. laitostekniikka, hinta ja saatavuus. Yritykset kertoivat maksukyvykseen biohiilipelletistä 20-28 €/MWh, joten tällä hetkellä biohiilipelletti on liian kallis polttoaine kyselyyn vastanneille yrityksille.
Kolmasosa kyselyyn vastanneista oli kuitenkin valmis maksamaan enemmän uusiutu- vista kuin fossiilisista polttoaineista.
Pelletin kokonaiskulutukseksi Etelä-Savossa on arvioitu 50 GWh vuonna 2030. Biohii- lipelletin osuus tästä saattaisi olla joitakin gigawattitunteja. Arviointi oli kuitenkin vai- keaa, koska polttoaineiden hinnat vaihtelevat melko paljon ja biohiilipellettiin liittyy vielä epävarmuustekijöitä esimerkiksi kotimaisen tuotannon suhteen. Työn tavoitteet kuitenkin saavutettiin: Etelä-Savon lämmön- ja sähköntuottajille kohdistettu kyselytut- kimus saatiin toteutettua ja biohiilipelletin markkinapotentiaalia saatiin arvioitua vali- tuissa käyttökohteissa.
LÄHDELUETTELO
Acharya, B., Sule, I. & Dutta, A. 2012. A review on advances of torrefaction technologies for biomass processing. [Viitattu 18.1.2016].
Saatavissa: http://link.springer.com.ezproxy.cc.lut.fi/article/10.1007/s13399-012-0058- y.
Alakangas, E. et al. 2014. Puupolttoaineiden laatuohje. VTT-M-07608-13 – Päivitys 2014. Helsinki: VTT. Bioenergia ry. Energiateollisuus ry. Metsäteollisuus ry. [Viitattu 1.1.2016] Saatavissa:
http://energia.fi/sites/default/files/paivitetty_puunpolttoaineidenlaatuohje2014_lisays_0.
pdf.
Biosaimaa. 2014. Suomen ensimmäinen biohiilen pilottilaitos toimii Mikkelissä – ta- voitteena tuotantoteknologian vienti ja biohiilipellettien teollinen tuotanto. [Viitattu 6.9.2016] Saatavissa: http://biosaimaa.fi/yleinen/suomen-ensimmainen-biohiilen- pilottilaitos-toimii-mikkelissa-tavoitteena-tuotantoteknologian-vienti-ja-
biohiilipellettien-teollinen-tuotanto.
Bioenergia ry. 2016. Selvitysraportti. Pellettitakkojen käyttö lämmityksessä Suomessa.
[Viitattu 17.7.2016] Saatavissa:
http://www.motiva.fi/ajankohtaista/muut_tiedotteet/2016/bioenergia_ry_selvitys_pellett itakat_tehokkaita_korvaamaan_sahkolammitysta.8357.news.
Energiauutiset. 2015. Energiateollisuus ry. Pelletin voimalaitoskäyttö kasvussa. [Viitat- tu 17.7.2016] Saatavissa: http://www.energiauutiset.fi/uutiset/pelletin-
voimalaitoskaytto-kasvussa.html.
Energiavirasto. 2016. Päästökauppa, toteutuneet huutokaupat: Yleisten päästöoikeuksi- en EUA-huutokaupat 2013-2020. [Viitattu 9.10.2016] Saatavissa:
http://www.energiavirasto.fi/toteutuneet-huutokaupat.
Fortum Oyj. 2016. Lämpö: Pelletti palaa Kivenlahdessa. [Viitattu 23.2.2016] Saatavis- sa: http://www.fortum.com/countries/fi/lampo/tulevaisuuden-lampo/pelletti-
kivenlahti/pages/default.aspx.
Föhr, J., Seppänen, T., Suikki, J., Soininen, H. & Ranta, T. 2015. Torrefioidun biohiili- pelletin kirjallisuustutkimus ja koeajot pilottilaitoksessa. LUT Scientific and Expertise Publications. Tutkimusraportit – Research Reports, 46. ISBN 978-952-265-880-7.
Hämäläinen, E. & Heinimö, J. 2006. Esiselvitys puupolttoaineen jalostamisesta torrefi- ointitekniikalla. Lappeenrannan teknillinen yliopisto. 21 s. Tutkimusraportti EN B-170.
ISBN 952-214-243-3.
Kara, M. et al. 1999. Energia Suomessa. Helsinki: VTT Energia. 386 s. ISBN 951-37- 2745-9.
Kiel, J. 2007. Torrefaction for biomass upgrading into commodity fuels. ECN. Berliini.
7. Toukokuuta. 12 s.. [Viitattu 1.1.2016] Saatavissa:
http://www.ieabcc.nl/workshops/task32_Berlin_ws_system_perspectives/03_Kiel.pdf.
Kukkonen, O. 2014. Biohiilen teknillistaloudelliset käyttömahdollisuudet meesauuneis- sa. Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Diplomityö. [Viitattu 22.1.2016] Saatavissa:
https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/102138/Diplomityo_kukkonen.pdf?sequen ce=2.
Kontiainen, T. Pelletti-into hiipunut. Maaseudun Tulevaisuus. 6.7.2016. 20 s. ISSN 1458-8021.
Laihanen, M. & Karhunen, A. 2016. Etelä-Savon energiatase 2015. Lappeenrannan tek- nillinen yliopisto. [Viitattu 30.9.2016] Saatavissa:
http://www.esavoennakoi.fi/energiatase2015.
Motiva Oy. 2013a. Biopolttoaineiden lämpöarvoja. [Viitattu 8.10.2016] Saatavissa:
http://www.motiva.fi/toimialueet/uusiutuva_energia/bioenergia/tietolahteita/biopolttoai neiden_lampoarvoja.
Motiva Oy. 2010b. Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominais- päästökertoimet sekä energian hinnat. [Viitattu 9.10.2013] Saatavissa:
http://www.motiva.fi/files/3193/Polttoaineiden_lampoarvot_hyotysuhteet_ja_hiilidioksi din_ominaispaastokertoimet_seka_energianhinnat_19042010.pdf.
Pöyry Management Consulting. 2012. Bio Coal Market Perpectives in Europe. [Viitattu 2.1.2015] Saatavissa: http://www.vtt.fi/files/projects/biohiili/antti_kokko.pdf.
Ranta, T. 2015. Energiatalous –kurssimateriaali. Lappeenrannan teknillinen yliopisto.
[Viitattu 20.10.2016] Saatavilla: http://moodle.lut.fi/course/view.php?id=1908. (Vaatii käyttäjätunnuksen)
Rouvinen, S., Ihalainen, T., Matero, J. 2010. Pelletin tuotanto ja kotitalousmarkkinat Suomessa. Vantaa, Metsäntutkimuslaitos. 47 s.
SFS-EN ISO 1716. 2011. Reaction to fire tests for products. Determination of the gross heat of combustion. (Calorific value). Helsinki: Suomen standardoimisliitto 2011. 28 s.
Suur-Savon Sähkö Oy. 2015. Juvan kaukolämmöntuotannossa siirryttiin kotimaisiin puupelletteihin. [Viitattu 1.3.2016] Saatavissa:
http://www.sssoy.fi/Yritys/Tiedotearkisto/Juvan-kaukolammontuotannossa-siirryttiin- kotimaisiin-puupelletteihin/.
Tampereen sähkölaitos Oy. 2012. Sarankulmaan nousee Suomen suurin pellettilämpö- laitos. [Viitattu 1.3.2016] Saatavissa:
https://www.tampereensahkolaitos.fi/yritysjaymparisto/ajankohtaista/Sivut/Sarankulma an_nousee_Suomen_suurin_pellettilampolaitos.aspx#.VtVvT49OLIU.
Tilastokeskus. 2016a. Energian hinnat, 2016, 2. vuosineljännes. Voimalaitospolttoainei- den hinnat lämmön tuotannossa. [Viitattu 20.9.2016] Saatavissa:
http://tilastokeskus.fi/til/ehi/2016/02/.
Tilastokeskus. 2016b. Energian hinnat, 2016, 2. vuosineljännes. Voimalaitospolttoai- neiden hinnat sähköntuotannossa. [Viitattu 9.10.2016] Saatavissa:
http://tilastokeskus.fi/til/ehi/2016/02/ehi_2016_02_2016-09-07_kuv_004_fi.html.
Tilastokeskus 2016c. Rakennukset (lkm, m2) käyttötarkoituksen ja lämmitysaineen mu- kaan 31.12.2015. [Viitattu 20.7.2016] Saatavissa:
http://pxnet2.stat.fi/PXWeb/pxweb/fi/StatFin/StatFin__asu__rakke/020_rakke_tau_102.
px/?rxid=545ecbf9-84f8-46f6-9f36-bd48f11e2e33.
Torrec Oy. 2016. Yhtiö. Uutiset. [Viitattu 23.2.2016] Saatavissa:
http://www.torrec.fi/index.php/fi/.
Tulli. 2016a. Sähkön ja eräiden polttoaineiden verotaulukot. [Viitattu 9.10.2016] Saata- vissa: http://www.tulli.fi/fi/yrityksille/verotus/valmisteverotettavat/energia/.
Tulli. 2016b. Nestemäisten polttoaineiden verotaulukko. [Viitattu 9.10.2016] Saatavis- sa: http://www.tulli.fi/fi/yrityksille/verotus/valmisteverotettavat/energia/.
Turku Energia. 2016. Turku Energian Luolavuoren pellettilaitos on otettu käyttöön.
[Viitattu 1.3.2016] Saatavissa:
http://www.turkuenergia.fi/kotitalouksille/ajankohtaista/2016/turku-energian- luolavuoren-pellettilaitos-otettu-kayttoon/.
Valtioneuvosto. 2015a. EU:n Energia- ja ilmastopolitiikka. Artikkeli. [Viitattu
2.11.2016] Saatavissa: http://valtioneuvosto.fi/artikkeli/-/asset_publisher/eu-n-energia- ja-ilmastopolitiik-1?_101_INSTANCE_3wyslLo1Z0ni_groupId=1410837.
Valtioneuvosto. 2016b. Pariisin ilmastosopimus voimaan marraskuun alussa. Tiedote.
[Viitattu 7.10.2016] Saatavissa: http://valtioneuvosto.fi/artikkeli/- /asset_publisher/pariisin-ilmastosopimus-voimaan-marraskuun-alussa.
Vihola, J., Heljo, J. 2012. Lämmitystapojen kehitys 2000-2012 – aineistoselvitys. Tam- pereen teknillinen yliopisto. Rakennustekniikan laitos. 64 s. ISBN: 978-952-15-2857-6.
Wilen, C. et al. 2013. Wood torrefaction – pilot tests and utilisation prospects. VTT Technology 122. 73 s. ISBN 978-951-38-8046-0.
World Bioenergy association. 2014. Pellets – A Fast Growing Energy Carrier. [Viitattu 8.1.2016] Saatavissa:
http://www.worldbioenergy.org/sites/default/files/WBA%20Factsheet_Pellets_141021.
pdf.
Ympäristöministeriö. 2015. Ilmastonmuutoksen hillitseminen: Kansainväliset
ilmastoneuvottelut. Euroopan Unionin ilmastopolitiikka. [Viitattu 5.1.2016] Saatavissa:
http://www.ym.fi/fi-
FI/Ymparisto/Ilmasto_ja_ilma/Ilmastonmuutoksen_hillitseminen/Euroopan_unionin_il mastopolitiikka
Liite I. Kyselytutkimuksessa käytetty kyselylomake.
