Ruokohelven tuotanto- ja toimitusketju ja käyttö polttoaineena voimalaitoksissa

Authors

• Teuvo Paappanen
• Tuulikki Lindh
• Janne Kärki
• Risto Impola VTT, PL 1603, 40101 Jyväskylä
• Samuli Rinne YTY-­konsultointi, Teljintie 4, 40530 Jyväskylä

DOI: https://doi.org/10.33354/smst.75869

Keywords:

bioenergia, peltoenergia, ruokohelpi, voimalaitospolttoaine

Abstract

Ruokohelven  käyttö  voimalaitoksissa  polttoaineena  on  voimakkaasti  lisääntymässä.  Helven tuotanto­ ja toimitusketjua on kehitetty, mutta teknisiä ratkaisuja ja toimintatapoja voidaan vielä tehos­taa. Suurimmat kehityskohteet ovat korjuutappioiden pienentäminen, kaukokuljetuksen tehostaminen, paalien murskauksen kehittäminen (silpun laatu ja murskauksen kapasiteetti) sekä voimalaitosten tek­niikan ja toimintatapojen parantaminen.
Ruokohelven tiheys kuljetuksissa on pieni ja tästä johtuen rekka­auton täyttä kantavuutta, 35 –37 tonnia ei useinkaan saavuteta. Irtotavaran tiheys on korkeintaan 75 kg/m³. Kiinteäkammioisen pyö­röpaalaimen paalien tiheys on noin 140 kg/m³. Muuttuvakammioisilla paalaimilla tiheydet ovat 145 –180 kg/m³. Joissakin tapauksissa on suurkanttipaalaimilla saavutettu jopa yli 200 kg/m³ tiheyksiä. Irtotavarakuorman massa on korkeintaan 10,5 tonnia. Pyöröpaalikuorman massat ovat 15 – 18 tonnia ja suurkanttipaalien 20 – 22 tonnia. Esimerkiksi irotavaran kuljetus 50 km matkalla maksaa noin 6€/MWh ja eri tyyppisten paalien 3 – 4,5 €/MWh.
Paalien  murskauksen  neljä  ongelmakohtaa  ovat  murskainta  tukkivat  paalinarut,  pitkä  silpun pituus, pölyäminen ja murskauksen kustannus. On olemassa murskaimia, joissa teknisen ongelmat on voitu ratkaista, mutta murskaus on suhteellisen kallista, 3 – 4 €/MWh. Tällaisia ovat esimerkiksi kuorma­autoalustaiset vasaramurskaimet ja kaukolomurskaimet. Halvimmillaan murskaus voidaan tehdä voimalaitoksen kiinteällä murskalla, mutta tällöin murskain on pois puun murskauksesta, jossa se on tehokkaimmillaan. Maatalouden paalisilppurit soveltuvat vaihtelevasti paalien murskaukseen: joissakin malleissa paalinarujen kietoutuminen roottorin ympärille on todellinen ongelma, joissakin vähäisempi ongelma.
Suomessa on yli 75 voima­ ja lämpölaitosta, jotka arvion mukaan pystyisivät käyttämään helpeä 4,1 TWh, mikä viljelypinta­alana on 140 000 – 190 000 ha. Yli 20 voimalaitoksella on Suomessa ko­kemusta ruokohelven soveltuvuudesta energiantuotantoon. Hetkellinen helven maksimiosuus on ollut 10 – 15 % energiasisällöstä ja keskimääräinen osuus 1 – 3 %. Käytön ensikokemusten perusteella ruo­kohelpi ei ole aivan ongelmaton polttoaine. Erilaiset tukkeentumiset ja holvaantumiset ovat ongelma­na. Pienestä energiatiheydestä johtuen helpeä ei aina voida käyttää maksimitehon aikana, ja helven epäillään likaavan ja syövyttävän kattiloita. Yksi ratkaisu ongelmiin voi olla Tanskan mallin mukainen hidaskäyntinen, kevyt murskain ja pneumaattinen siirto kattilaan. Tätä on tarkoitus kokeilla Kokkolan Voima Oy:n laitoksella loppuvuodesta 2007.
Helven  tyyppillinen  kokonaistuotantokustannus  pyöröpaaleina  on  noin  26  €/MWh.  Kustannus sisältää viljelyn, korjuun, kaukokuljetuksen (70 km) ja paalien murskauksen voimalaitoksella. Viljeli­jän kustannus on noin 24 €/MWh. Kun otetaan huomioon maataloustuet on viljelijän saatava vähintään 3 €/MWh voimalaitokselta. Tämä ei vielä tuo voittoa viljelijälle. Jos viljelijä haluaa 170 €/ha voittoa (6 €/MWh), olisi voimalaitoksen maksama hinta oltava 9 €/MWh. Päästökauppatilanteessa, kun helpi korvaa kivihiiltä tai turvetta, tulisi voimalaitoksen hyvinkin pystyä maksamaan tämä hinta, olettaen että helvestä ei aiheudu ylimääräisiä kustannuksia voimalaitokselle.