Biokaasu – Tulevaisuuden energiaratkaisu teollisuudessa?
Suomen tavoitteena on olla hiilineutraali hyvinvointivaltio vuoteen 2035 mennessä, joten nyt on tarvetta tarkastella teollisuudessa käytettäviä energiaratkaisuja. Biokaasun käyttö edistää pääsyä tavoitteeseen, koska sitä pystytään tuottamaan täysin kotimaisesti ja sillä voidaan korvata fossiilisia polttoaineita. Biokaasun tuottamisen avulla nostetaan myös Suomen energiaomavaraisuutta.
Tarpeelliset laitteet biokaasun hyödyntämiseen
Biometaanin metaanipitoisuus on 80 % tai enemmän, ja silloin siihen sovelletaan samaa lainsäädäntöä ja vaatimuksia kuin maakaasuun, joten biometaania ja maakaasua voidaan käyttää useimmiten samoissa laitteissa ja infrastruktuurissa.
Biokaasu voidaan jalostaa biometaaniksi, jolloin sen kuljetustavat ja käyttövaihtoehdot kasvavat. Biometaania voidaan kuljettaa biokaasulaitokselta paineistettuna biometaanina kaasukonteissa tai nesteytettynä biometaanina kuljetussäiliössä käyttöpaikalle, mutta mahdollisuuksien mukaan sitä voidaan syöttää kaupunkikaasuverkkoon, metaaninjakeluverkkoon tai kuljettaa paikallisesti biokaasuputkea pitkin. Nesteytettyä biometaania saadaan kuljetettua yhdessä kuljetussäiliössä 28 tonnia, joka vastaa 530 MW. Yhteen kaasukonttiin saadaan paineistettua biometaania 3400 kg, joka vastaa 45 MWh.
Paineistettu ja nesteytetty biometaani ovat eri olomuodossa, joten ne tarvitsevat eri prosessointilaitteet, jotta ne saadaan samankaltaiseen olomuotoon loppukäyttöä varten. Yleisimmin käytettäviä laitteita loppukäytössä ovat kaasupoltin lämmöntuotannossa ja kaasumoottori sekä kaasuturbiini sähkön ja lämmön yhteistuotannossa.
Teollisuusyritys tarvitsee seuraavat laitteet, jotta se voi hyödyntää biometaania:
Paineistettu biometaani tarvitsee yksinkertaistettuna seuraavat laitteet:
- Kaasukontit kuljetukseen ja varastointiin
- Purkualueen
- Paineenalennuslaitteiston
- Kohdekohtaiset paineenalentimet
- Lämmön tai sähkön ja lämmön yhteistuotanto laitteen
Nesteytetty biometaani tarvitsee yksinkertaistettuna seuraavat laitteet:
- Kuljetussäiliön
- Purkualueen
- Varastosäiliön
- Uudelleennesteytyspumpun
- Höyrystimen
- Kohdekohtaiset paineenalentimet
- Lämmön tai sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitteen
Laitekustannukset ovat korkeita sekä paineistetulle, että nesteytetylle biometaanille. Hankintakustannus on yli miljoona euroa jos käytössä on kaasumoottori tai kaasuturbiini, jonka energiatuotanto on yli 1 MW.
Markkinoilla on saatavilla myös valmiiksi standardoituja, asennusvalmiita sähkön- ja lämmönyhteistuotantokontteja. Nämä voivat olla kustannuksiltaan edullisimpia ja helpompia asentaa, kuin erikseen asennettavat yhteistuotantojärjestelmät. Kontteja voidaan asentaa yksittäisinä tai kytkeä samaan järjestelmään tarpeen mukaan.
Biokaasun jalostus paineistetuksi tai nesteytetyksi biometaaniksi vaatii merkittäviä investointikustannuksia jo biokaasulaitoksilta, joten kysynnän tulisi olla varmaa ja kannattavuus edellyttäisi laitoksilta suuria tuotantomääriä. Kaupallisesta näkökulmasta teollisuusyritykset ovat sopivia energiankäyttäjiä, koska kysyntä on tasaista ympäri vuoden.
Biokaasun rajallinen saatavuus
Biokaasun saatavuus on toistaiseksi ollut rajallista ja saatavuuteen kaikkina aikoina on liittynyt epävarmuutta. Useimmiten saatavuusongelmissa nesteytetyllä maakaasulla voidaan korvata nesteytettyä biometaania tai paineistetulla maakaasulla voidaan korvata paineistettua biometaania. Tavoitteena Suomessa on kasvattaa biokaasun tuotantoa yhdestä terawattitunnista neljään vuoteen 2030 mennessä, joka tarkoittaa 100-200 kpl uusia biokaasulaitoksia. Tällä hetkellä suunnitteilla ja valmistumassa on 40 biokaasulaitosta vuoteen 2025 mennessä. Teollisuusyritysten biokaasukysynnän uskotaan kasvavan tulevina vuosina, koska fossiilisista polttoaineista luopuminen on osa tulevaisuutta.
Lähde:
Pirilä, S. 2023. Biokaasun hyödyntäminen teollisuuden energiaratkaisuna – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.