Teknologiasta liiketoimintaa

Tulosta Lähetä linkki

Ruokohelven poltto kilpailukykyisemmäksi

24.11.2008

Paalien suora toimitus voimalaitoksille kustannustehokkainta

Keväällä korjattavan ruokohelven sato saadaan talteen polton kannalta edullisesti kuivana ja hyvälaatuisena. Se on myös ilmaston kannalta hyvä polttoaine, sillä ruokohelpi sitoo kasvustoon ja juuristoon hiiltä enemmän kuin poltossa hiilidioksidina vapautuu. Tuotanto- ja kuljetusketjun energiankulutus on noin 6–8 % poltossa syntyvästä energiasta.

Ruokohelven viljelyala Suomessa on tänä vuonna noin 20 000 hehtaaria. Maa- ja metsätalousministeriön tavoitteena on viisinkertaistaa ruokohelven viljely 100 000 hehtaariin (2,2 TWh) vuoteen 2015 mennessä.

Hyvä seospolttoaine

Polttoaineominaisuuksien ja keveyden takia helpi soveltuu useimmilla laitoksilla parhaiten käytettäväksi turpeen ja hakkeen kanssa seospoltossa. Käyttö edellyttää hyvää sekoitusta joko kuormausvaiheessa tai laitoksen vastaanotossa ja käsittelyjärjestelmässä. Kun ruokohelpeä poltetaan melko vähäisiä määriä turpeen kanssa seospolttona, sen likaantumis- ja kloorikorroosioriskien oletetaan pysyvän alhaisina.

Ruokohelpeä käyttäviä laitoksia on Suomessa noin 30. Kokonaiskäyttö vuonna 2007 oli 60 GWh, ja käyttö kaksinkertaistui edellisestä vuodesta. Tyypillinen ruokohelven käyttäjä on sähköä ja lämpöä tuottava voimalaitos. Kolmasosalla laitoksista kattilan lämpöteho oli yli 200 MW. Pienimmät laitokset olivat teholtaan alle 5 MW:n kokoisia aluelämpölaitoksia. Suomessa arvioidaan olevan 100 laitosta, joissa ruokohelven polttaminen olisi teknisesti mahdollista.

Paalit suoraan pellolta voimalaitokselle

Kokonaiskustannuksiltaan edullisinta on korjata ruokohelpi paaleina ja toimittaa paalit voimalaitokselle suoraan pellolta rekka-autolla. Voimalaitoksella paalit murskataan alle viiden sentin silpuksi, ja silppu sekoitetaan laitoksen käsittely- ja kuljetinjärjestelmässä turpeeseen tai puupolttoaineisiin.

Tällä hetkellä vain muutama laitos ottaa ruokohelven vastaan paaleina. Paalien vastaanotto edellyttää voimalaitoksen vastaanottotekniikan kehittämistä.  Kehitystyötä voidaan tehdä laitoksen olemassa oleviin järjestelmiin tai lisätä täysin uusia järjestelmiä. Kiinnostava vaihtoehto on ruokohelven erillinen pneumaattinen syöttölinja, joka käsittää hitaasti pyörivän paalimurskaimen sekä murskeen syötön suoraan kattilaan putkistoa pitkin ohi laitoksen pääpolttoaineiden käsittely- ja kuljetusjärjestelmän. Näin vältetään mahdolliset ongelmat laitoksen käsittelyjärjestelmässä, sillä turvetta ja haketta huonommin juokseva ruokohelpisilppu voi tukkia seuloja ja kuljettimia. Kokkolan Voima Oy on ensimmäisenä Suomessa hankkinut erillisen linjan ja on testaamassa sitä.

Myös kuljetuskustannuksia voidaan alentaa merkittävästi, jos paalien kuljetukseen käytetään suurimpia rekka-autoja, rekat on mitoitettu ruokohelven kuljetuksiin ja paalit ovat mahdollisimman tiiviitä.

Seoskuljetukset vaihtoehtona

Vaihtoehtona suorille toimituksille ovat seoskuljetukset. Tällöin helpi murskataan ja sekoitetaan turpeen joukkoon jo ennen voimalaitokselle tuomista. Seoskuljetukset ovat voimalaitoksen kannalta helppo tapa vastaanottaa helpeä, erillisiä murskaus ja seoslaitteita ei tarvita.

Seoskuljetusketju puoltaa paikkaansa, mikäli helpiviljelmä sijaitsee valmiiksi turvetuotantoalueella, korjuu tehdään tarkkuussilppurilla ja silppu seostetaan rekan lastauksen yhteydessä jyrsinturpeeseen. Peltoviljelmillä kustannuksia lisäävät välikuljetukset turvetuotantoalueille.

Myös korjuutekniikkaan kannattaa kiinnittää huomiota. Kuivan ja varisevan ruokohelven korjuussa voidaan sadosta menettää jopa puolet. Saanto voidaan nostaa 70 – 80 %:iin käyttämällä niittoon lautasniittokonetta tai niittomurskainta, jonka murskainosa on säädetty väljäksi ja kierrosnopeutta on alennettu. Myös pieni leikkuukorkeus ja jyrkkä teräkulma ovat tärkeitä.

VTT, Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus ja Työtehoseura etsivät ruokohelven tuotanto- ja käyttöketjun ongelmakohtiin teknisiä ratkaisuja ja hyviä toimintatapoja. Tekesin Climbus - Ilmastonmuutoksen hillinnän liiketoimintamahdollisuudet ohjelmassa. Yritysrahoittajina olivat Vapo Oy, Jyväskylän Energiantuotanto Oy, Turveruukki Oy, Kuopion Energia Oy, Oulun Energia Oy, Nurmijärven Sähkö Oy, Oy Elho Ab ja Agrimarket. Tietoa haettiin myös Tanskasta oljen polttoaineketjuista.

Tutkimusraportti verkossa: http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2008/T2452.pdf

Kuva 1: Suurkanttipaalaimeen perustuvat korjuu-tuotantoketjut ovat edullisimpia, mutta koneet ovat harvinaisia Suomessa (Kuva: Timo Lötjönen).

Kuva 2: Ruokohelpiketjun kustannukset voimalaitokselle, kun on otettu huomioon maataloustukien (20 €/MWh) kokonaiskustannuksia vähentävä vaikutus. Kaukokuljetusmatka on 70 km ja seoskuljetuksissa pellolla helven siirto sekoituspaikalle on 10 km. (S-silppukorjuu, Pp-pyöröpaalit, Sk-suurkanttipaalit, mob.-helven mobiilimurskain, kiint.- voimalaitoksen kiinteä murskain).

Kuva 3 a ja b: Oljelle suunniteltu kevytrakenteinen murskain ja pneumaattinen syöttö suoraan kattilaan seospolttoaineiden syöttökohtien välissä Kokkolan voimalaitoksella (Kuvat: Samuli Rinne ja Risto Impola).