Tutkimus biokaasulaitoksen sijoittamisesta Heinolaan
Tinttunen, Riku (2023)
Tinttunen, Riku
2023
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023052915576
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023052915576
Tiivistelmä
Energiamurroksen aikana pyritään eroon fossiilisista polttoaineista korvaamalla ne uusiutuvilla. Niiden avulla ihmisen toimesta aiheutuvien päästöjen määrää pyritään vähentämään, jotta ilmaston lämpenemistä saataisiin hillittyä.
Tämän kehittämistutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa Heinolassa ja sen lähiseuduilla olevien mädätykseen soveltuvien sivu- ja jätebiomassavirtojen vuosittaisia määriä ja laskea niistä biokaasuntuotantopotentiaali. Tutkimuksella tavoiteltiin tiedon lisäämistä Heinolan ja sen lähiseutujen biomassamääristä ja biokaasuntuotantopotentiaalista.
Aineisto saatiin koottua Biomassa-atlaksen avulla, jonka lukuja tarkasteltiin kvantitatiivisin menetelmin. Biokaasun tuotannon analyysia ajatellen biomassoista rajattiin mädätysprosessiin soveltuvat sivu- tai jätebiomassavirrat.
Aineiston rajauksen jälkeen lopullisten biomassojen määrät kartoitettiin rajaamalla tarkasteltavat alueet. Alueiksi valikoituivat Heinolan kaupunki sekä laajennettu alue, jonka alue rajattiin kulkemaan 25 km säteellä tieverkostoa pitkin pisteestä, joka on 25 kilometrin etäisyydellä Heinola-Lahti-rajasta. Laajennetun alueen rajauksen perusteluina oli, ettei haluttu mennä Lahden puolelle siellä jo olevan biokaasulaitoksen takia.
Biomassojen määrät ja biokaasuntuotto laskettiin kolmella eri skenaariolla, joista kaksi olivat teoreettisia ja yksi realistisempi skenaario. Teoreettisissa skenaarioissa huomiotiin Heinolasta ja laajennetulta alueilta löydetyt biomassat kokonaisuudessaan. Realistinen skenaario huomioi puolestaan 20 prosenttia laajennetun alueen kaikista muista biomassamääristä lukuun ottamatta puhdistamolietettä ja yhdyskuntabiojätettä. Realistisen skenaarion osuudet johdetiin soveltamalla olemassa olevia tietoja Lieksaan tulevan laitoksen käsittelykapasiteetin suhteutettuna koko alueen biomassamääriin.
Biomassoja löydettiin joka skenaariossa hyvin, 15 300–58 300 tonnia, joista olisi mahdollista tuottaa noin 865 000–2 798 000 m³ biokaasua. Biokaasusta saatavien tuottojen ja biokaasulaitosten tuomien kulujen avulla tarkasteltiin myös skenaarioiden takaisinmaksuaikoja.
Tulosten perusteella mahdollisten syötemäärien, biokaasuntuotannon ja laitoksen edellyttämien resurssien takaisinmaksuajat olivat joka skenaariossa rohkaisevia. Eri skenaarioista riippuen perustettavan biokaasulaitoksen koko vaihtelee pienestä suureen, takaisinmaksuaikojen pysyen alle viidessä vuodessa. Biokaasulaitoksen perustaminen toisi Heinolaan tuloja, lisäisi kiertotalouden tasoa ja biokaasun kulutuksen mukaan nostaisi uusiutuvien polttoaineiden osuutta. In the time of energy transition humanity is trying to get rid of fossil fuels and replace those with recyclable
ones. Humans try to reduce carbon emissions with recyclable fuels to restrain climate warming even more.
One of the tasks of this development research was to chart suitable side streams or waste biomasses from
the area of Heinola and its close neighborhood and their annual amount. Another part of the task was to
calculate how much biogas could be produced from these biomasses. The purpose of this research was to
add knowledge on the number of biomasses and their biogas production potential in Heinola and its neighborhood areas.
The data was derived from Biomassa-atlas by quantitative methods. For the analysis of biogas production
biomasses were limited to the ones that were side streams or waste and suitable for the biogas production
process.
After the biomasses were narrowed down, it was time to define the areas. There were two areas: Heinola
and an expanded area. The expanded area was formed by selecting a point 25 kilometers away from the
Lahti-Heinola border and then defining it by using a 25-kilometer-long radius via a road network. The rationale for this area’s definition was due to the fact that Lahti already has a functioning biogas plant.
The volume of biomasses and biogas production were calculated in three different scenarios. The first scenario included all the biomasses of Heinola, and the second one included all the biomasses of the expanded
area. The third scenario (the realistic scenario) was calculated using 20% of all other biomasses in the expanded area, except sewage sludge and municipal biowaste which were calculated as a whole. This 20%
share was derived from apportioning the total volume of biomasses in Lieksa to its upcoming biogas plant
and its capacity. That biogas plant can handle 20 000 tons of biomasses in a year and the Lieksa’s area has a
biomass stream of 100 000 tons in a year.
Results revealed that 15 300-58 300 tons of biomasses were found in every scenario. Consequently, 865
000-2 798 000 m3 wort of biogas could be produced. Payback times were also reviewed in every scenario
using the profit from biogas and the expenses from the biogas plant.
The possible biomass volumes, biogas production, and payback times in every scenario ended up being encouraging. Depending on the scenario, it would be profitable to build a biogas plant in Heinola (small, medium, or big), and the payback time would stay under five years. By establishing a biogas plant in Heinola,
increases in incomes, a circular economy, and the use of sustainable fuels could be obtained.
Tämän kehittämistutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa Heinolassa ja sen lähiseuduilla olevien mädätykseen soveltuvien sivu- ja jätebiomassavirtojen vuosittaisia määriä ja laskea niistä biokaasuntuotantopotentiaali. Tutkimuksella tavoiteltiin tiedon lisäämistä Heinolan ja sen lähiseutujen biomassamääristä ja biokaasuntuotantopotentiaalista.
Aineisto saatiin koottua Biomassa-atlaksen avulla, jonka lukuja tarkasteltiin kvantitatiivisin menetelmin. Biokaasun tuotannon analyysia ajatellen biomassoista rajattiin mädätysprosessiin soveltuvat sivu- tai jätebiomassavirrat.
Aineiston rajauksen jälkeen lopullisten biomassojen määrät kartoitettiin rajaamalla tarkasteltavat alueet. Alueiksi valikoituivat Heinolan kaupunki sekä laajennettu alue, jonka alue rajattiin kulkemaan 25 km säteellä tieverkostoa pitkin pisteestä, joka on 25 kilometrin etäisyydellä Heinola-Lahti-rajasta. Laajennetun alueen rajauksen perusteluina oli, ettei haluttu mennä Lahden puolelle siellä jo olevan biokaasulaitoksen takia.
Biomassojen määrät ja biokaasuntuotto laskettiin kolmella eri skenaariolla, joista kaksi olivat teoreettisia ja yksi realistisempi skenaario. Teoreettisissa skenaarioissa huomiotiin Heinolasta ja laajennetulta alueilta löydetyt biomassat kokonaisuudessaan. Realistinen skenaario huomioi puolestaan 20 prosenttia laajennetun alueen kaikista muista biomassamääristä lukuun ottamatta puhdistamolietettä ja yhdyskuntabiojätettä. Realistisen skenaarion osuudet johdetiin soveltamalla olemassa olevia tietoja Lieksaan tulevan laitoksen käsittelykapasiteetin suhteutettuna koko alueen biomassamääriin.
Biomassoja löydettiin joka skenaariossa hyvin, 15 300–58 300 tonnia, joista olisi mahdollista tuottaa noin 865 000–2 798 000 m³ biokaasua. Biokaasusta saatavien tuottojen ja biokaasulaitosten tuomien kulujen avulla tarkasteltiin myös skenaarioiden takaisinmaksuaikoja.
Tulosten perusteella mahdollisten syötemäärien, biokaasuntuotannon ja laitoksen edellyttämien resurssien takaisinmaksuajat olivat joka skenaariossa rohkaisevia. Eri skenaarioista riippuen perustettavan biokaasulaitoksen koko vaihtelee pienestä suureen, takaisinmaksuaikojen pysyen alle viidessä vuodessa. Biokaasulaitoksen perustaminen toisi Heinolaan tuloja, lisäisi kiertotalouden tasoa ja biokaasun kulutuksen mukaan nostaisi uusiutuvien polttoaineiden osuutta.
ones. Humans try to reduce carbon emissions with recyclable fuels to restrain climate warming even more.
One of the tasks of this development research was to chart suitable side streams or waste biomasses from
the area of Heinola and its close neighborhood and their annual amount. Another part of the task was to
calculate how much biogas could be produced from these biomasses. The purpose of this research was to
add knowledge on the number of biomasses and their biogas production potential in Heinola and its neighborhood areas.
The data was derived from Biomassa-atlas by quantitative methods. For the analysis of biogas production
biomasses were limited to the ones that were side streams or waste and suitable for the biogas production
process.
After the biomasses were narrowed down, it was time to define the areas. There were two areas: Heinola
and an expanded area. The expanded area was formed by selecting a point 25 kilometers away from the
Lahti-Heinola border and then defining it by using a 25-kilometer-long radius via a road network. The rationale for this area’s definition was due to the fact that Lahti already has a functioning biogas plant.
The volume of biomasses and biogas production were calculated in three different scenarios. The first scenario included all the biomasses of Heinola, and the second one included all the biomasses of the expanded
area. The third scenario (the realistic scenario) was calculated using 20% of all other biomasses in the expanded area, except sewage sludge and municipal biowaste which were calculated as a whole. This 20%
share was derived from apportioning the total volume of biomasses in Lieksa to its upcoming biogas plant
and its capacity. That biogas plant can handle 20 000 tons of biomasses in a year and the Lieksa’s area has a
biomass stream of 100 000 tons in a year.
Results revealed that 15 300-58 300 tons of biomasses were found in every scenario. Consequently, 865
000-2 798 000 m3 wort of biogas could be produced. Payback times were also reviewed in every scenario
using the profit from biogas and the expenses from the biogas plant.
The possible biomass volumes, biogas production, and payback times in every scenario ended up being encouraging. Depending on the scenario, it would be profitable to build a biogas plant in Heinola (small, medium, or big), and the payback time would stay under five years. By establishing a biogas plant in Heinola,
increases in incomes, a circular economy, and the use of sustainable fuels could be obtained.