Biolämmitys Projektianalyysi Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi Biomassa kaukölämpölaitos, Ruotsi Kuva: Bioenerginovator

Tavoitteet Tarkastella biomassaan perustuvien lämmitys- järjestelmien perusteita Kuvata biolämmityksen projektianalyysin avainkohtia Esitellä RETScreen® Biolämmityksen projektimalli

Mitä biolämpöjärjestelmät tarjoavat ? Rakennuksiin Yhteisöihin Teollisiin prosesseihin …mutta myös… lisää työpaikkoja jätemateriaalien hyödyntämis- mahdollisuuksia mahdollisuuden hyödyntää kaukolämpöä ja jätteistä saatavan lämmön talteenottamista Kaukolämpölaitos, lämpö rapsinsiemenistä, Saksa Kuva: Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwork

Biolämpöjärjestelmän kuvaus Lämpölaitos Hukkalämmön talteenotto Biomassapolttojärjestelmä peruskuormalle Huippukuorman lämmitys- järjestelmä Mahdollinen lisäjärjestelmä Lämmönjakojärjestelmä Kuuma vesi jakeluun, paluuvesi kylmää Yksittäiseen rakennukseen tai kaukolämpöjakeluun Polttoaineen toimitus Polttoaineen vastaanotto, varastointi, ja kuljetuspalvelut Polttoaineen syöttö päiväsäiliöstä polttoon tyypillisesti automatisoitu Metsätähteen pakkaaminen risutukeiksi, Suomi Kuva: Bioenergia Suomessa

Biolämpöjärjestelmän kuvaus (jatkuu) Biopolttoaine (Syöttö) toimitus Vara- ja huipputeho kattila Poistojärjestelmä ja savupiippu Kuuma vesi jakeluun Lämmönvaihdin Pienhiukkasten keräys/poisto Biopolttoaine (Syöttö) varasto Siirto Biopolttoaine (Syöttö) talteenotto Polttotila Tuhkan poisto ja varastointi Graafi: Pienten kaupallisten biolämpöjärjestelmien ostajan opas, NRCan

Huippu- vs. peruskuorman järjestelmät Biolämpöjärjestelmä voidaan mitoittaa: Huippukuorma Biomassan käyttö maksimoitu ja fossiilisten polttoaineiden käyttö minimoitu Laajempi, kalliimpi järjestelmä Osittainen kuormitus alentaa tehokkuutta jos kuorma vaihtelee Peruskuorma Tuotanto lähellä suunniteltua kapasiteettia, tehokkaampi Pääomakulut alemmat Tavanomainen järjestelmä tarvitaan huippukuormille Järjestelmän mitoitusgraafi JLTO Biomassa Huippu Kuorma (Teho) Tarve (Energia) Järjestelmän mitoitusgraafi JLTO Biomassa Huippu Kuorma (Teho) Tarve (Energia)

Kaukolämpöjärjestelmät Keskuslaitokselta jaellaan läheisiin rakennuksiin lämpöä ja kuumaa vettä Eristetyt teräsputket kaivetaan 0,6 - 0,8 m syvyyteen Etuja verrattuna omaan laitokseen: Korkeampi tehokkuus Alemmat päästöt Turvallisuus Viihtyisyys Käyttömukavuus Kaukolämpölaitos Kaukolämmön kuumavesiputket Korkea perustamis- kustannus Vaatii enemmän huolen- pitoa kuin fossiilinen järjestelmä Kuva: SweHeat Kuva: SweHeat

Pähkinänkuoria biopolttoon Biopolttoaineet Biopolttoaineet (syöttö) Puu ja puumassat (tukki, sahanpuru, pelletit, hake) Maatalousjätteet (olki, akanat, kuoret, pahnat ja lanta) Energiakasvit (hybridi poppeli, switchgrass, pajut) Kiinteä yhteiskuntajäte Syöttöpolttoaineen avainnäkökohtia Lämpöarvo ja kosteuspitoisuus Luotettavuus, turvallisuus ja toimitushinnan vakaus Kuljetus ja varastointi Puuta biopolttoon Kuva: ECOMatters Inc Pähkinänkuoria biopolttoon Kuva: Warren Gretz/ NREL Pix

Biopolttoaineiden ympäristönäkökohtia Jos keruu kestävin menetelmin: Netto kasvihuonekaasupäästöt = nolla Alhainen rikkipitoisuus vähentää happosadetta Paikalliset päästöt Pienhiukkaset (noki) Kaasumaiset päästöt Vähäiset karsinogeenit Mahdollisesti säännösten alaista Puuhake Kuva: Bioenerginovator Sokeriruokojäte Kuva: Warren Gretz/NREL Pix

Esimerkkejä biolämpöjärjestelmien kustannuksista Öljy Puuhake 150 kW järjestelmä lämmittää 800 m2 rakennusta: Perustamis-kustannus 21 000$ 80 000$ O&M (a) 1 000$ 8 000$ Polttoaine (a) 18 000$ 1 700$ Hinta Lämmön hinta ($/GJ) Korkeat perustamis-kustannukset, potentiaalisesti alhaiset polttoainekulut: Sähkö 0,08$/kWh 22,50 Propaani 0,40$/L 15,60 Polttoöljy 0,30$/L 8,50 Kaasu 0,20$/m3 5,80 Sahausjäte 10$/tonni 1,70 Puuhake 40$/tonni 6,70

Biolämmitysprojektin näkökohtia Biopolttoaineiden saatavuus, laatu ja hinta vs fossiiliset polttoaineet Biomassan tuleva ei-energiakäyttö (esim. sellu) Pitkäaikaiset sopimukset Polttoaineen toimituksen, varastoinnin ja suuren boilerin tilan tarve Sitoutuneet ja luotettavat toimijat tarpeen Polttoaineen hankinta ja tuhkan poisto Ilman laadun ja tuhkan hävityksen ympäristösäädökset Vakuutus- ja turvallisuusasiat

Esimerkit: Itävalta, Saksa ja Slovenia Yhteisöjen energiajärjestelmät Automaattinen syöttökoura Rakennusryhmät; koulut, sairaalat ja asuinkiinteistöt KL fossiilisista polttoaineista biomassaan, Slovenia Puukattila Kuva: Centrales Agrar-Rohstoff- Marketing-und Entwicklungs-Netzwerk Kuva: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST

Esimerkki: Kanada Julkiset ja kaupalliset kiinteistöt Yksittäiset kiinteistöt voivat tuottaa lämmön biomassalla Julkiset: koulut, sairaalat, kunnalliset kiinteistöt Kaupalliset: kaupat, korjaamot, jne. Pieni kaupallinen biolämpöjärjestelmä, Kanada Kuva: ECOMatters Inc. Kuva: Grove Wood Heat

Esimerkit: Brasilia ja USA Prosessilämpö Käytetään usein siellä missä sekä tuotetaan biomassaa että tarvitaan prosessilämpöä Sahat, sokeri- ja alkoholitehtaat, huonekalutehtaat, ja maatalouden kuivaamot. Sokeriruokoa prosessilämpöön, Havaiji Sokeriruokojätettä prosessi- lämpöön tehtaalla, Brasilia Palotilan sisus Kuva: Warren Gretz/ NREL Pix Kuva: Ralph Overend/ NREL Pix Kuva: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST

RETScreen® Biolämmitys projektimalli Maailmanlaajuinen analyysi energiatuotannosta, elinkaarikustannuksista ja kasvi- huonekaasupäästöjen vähennyksistä Yksittäisistä rakennuksista laajoihin kaukolämmitettäviin rakennusryhmiin Biomassa, huippu, vara ja jätelämmön talteenotto Kaukolämpöverkoston mitoitus ja hinnoittelu Malli ei sovellu seuraaviin: Laajamittainen kaukolämpö (>2,5 MW) Käytä CHP-mallia

RETScreen® Biolämmitys energialaskenta Laske vastaavat astepäivätluvut kotitalouden veden lämmitykseen Laske huipputehon lämpökuorma Laske kuorman ja energian kestokäyrät sekä vastaavat täyden kuorman tunnit Laske energian kokonaistarve Määrittele polttoaineseos /energiamixi Päätä verkoston putkikoot Katso e-Käsikirja Clean Energy (CE) projektianalyysi: RETScreen® Suunnittelu ja esimerkit Biolämpö projektianalyysi osio Laske polttoaineen vaatimustaso

Esimerkki RETScreen® Biolämmitys projektianalyysimallin varmentamisesta Kuormituksen kestokäyrän laskenta Verrattuna ruotsalaiseen DD-IL malliin toteutettuna 4 kaupungissa Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa Kaukolämpö-verkoston putkien mitoitus Verrattuna ABB R22 -ohjelmaan – hyvät tulokset Kuorman pysyvyyskäyrä Uppsala, Ruotsi 100 80 RETScreen 60 DD-IL Prosenttia huippukuormasta 40 20 2000 4000 6000 8000 Tunteja Puun lämpöarvo Verrattuna 87 puunkuorinäytteeseen Itä-Kanadasta RETScreen® -arvion virhemarginaali hakkuutähteestä on 5 % näytedatasta

Johtopäätökset Biolämmön lämmityskulut voivat olla paljon alhaisemmat kuin tavanomaisen järjestelmän, vaikka biojärjestelmän perustamiskustannukset ovat korkeammat. RETScreen® laskee kuormanpysyvyyskäyrästön, tarvittavan biomassan tarpeen ja laitoksen huipputehon, sekä kaukolämpöverkoston mitoituksen minimimäärällä syöttötietoja RETScreen® tarjoaa merkittäviä säästöjä esiselvitys- ja kannattavuustutkimusvaiheissa

Kysymyksiä? www.retscreen.net Biolämmityksen projektianalyysiosio RETScreen® International Clean Energy Projektianalyysi kurssi Lisätietoja RETScreen www-sivustolta: www.retscreen.net