Maatilaluokan metanointi : maatilatason metanoinnin mahdollisuudet ja käytännön sovellukset

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää laskelmien pohjalta metanoinnin mahdollisuuksia maatilamittaluokan biokaasulaitoksissa. Maatilamittaluokan biokaasulaitoksilla on toistaiseksi pyritty vastaamaan vain tilan omaan energiankulutukseen. Tulevaisuudessa uusiutuvan polttoaineen määrä tulee kasvamaan, koska Euroopan Unionin asettamat päästötavoitteet ohjaavat siihen, että fossiilisten polttoaineiden määrää on pienennettävä merkittävästi. Näin ollen uusiutuvan energian tarve toimintaympäristössä kasvaa, jolloin maatalousyritykset voisivat hankkia lisää tulovirtoja energian ulosmyynnillä. Metanoinnilla on mahdollista kasvattaa ulosmyytävän energian osuutta varsinkin halvan pörssisähkön aikaan. Tämän työn laskelmat pohjautuvat Luken biokaasulaskurilla tehtyihin laskelmiin. Laskelmissa vertailtiin kolmen erikokoisen, maatilamittaluokanbiokaasulaitoksen kaasuntuottoa. Teoreettisista raakakaasun tuotantomääristä on laskettu maksimimäärä hiilidioksidia, joka voitaisiin syöttää mahdolliseen ex-situ-metanointiyksikköön. Tuotantomääristä on tehty arviot, paljonko maatalousyritys pystyisi metanoinnin jälkeen myymään kaasuenergiaa, ja sen pohjalta on arvioitu metanoinnin mahdollisuuksia maatilaluokan biokaasulaitosten kaasuntuotannon lisäämisessä. Laskelmien pohjalta havaittiin, että metanoinnin kannattavuus riippuu paljolti sähköenergian hinnasta sekä investoitavan metanointilaitteiston kustannuksesta. Toistaiseksi metanointilaitteistoja ei ole maatilaluokan biokaasulaitoksille hankittu, joten laitteistojen kustannuksesta sekä käytöstä on hankala saada vertailukelpoista tietoa. Vedyn tuottaminen elektrolyysillä vaatii myös omat erilliset laitteistonsa. Laitteiston kuluttaman sähköenergian määrä saattaa olla suurimalle osalle maatalousyrityksistä liian iso kuluerä, tai energian saaminen voi ylipäätään olla haaste, ellei lähellä ole vahvaa kantaverkkoa.

The aim of this thesis was to investigate, based on calculations, the possibilities of methanation in farm scale biogas plants. For now, farm scale biogas plants have only aimed to meet the farm's own energy consumption. In the future, theneed for renewable fuel will increase, because the emission targets set by the European Union lead to the fact that the amount of fossil fuels must be reduced significantly. Farms could acquire more income streams by selling off energy. With methanation, it is possible to increase the portion of energy that can be sold out from the farm, especially when electricity prices are low. The calculations in this thesis are based on calculations made with Luke's (Natural Resources Institute of Finland) biogas calculator. The calculations compared the gas production of three farm scale biogas plants of different sizes. The maximum amount of carbon dioxide that could be fed into a possible ex-situ methanation unit has been calculated from the theoretical raw gas production quantities. Estimates have been made of the production volumes, how much the farm could sell gas energy after methanation, and finally the possibilities of methanation in increasing the gas production of farm-scale biogas plants have been estimated. Based on the calculations, it was found that the profitability of methanation depends a lot on the price of electrical energy and the cost of the methanation equipment to be invested. So far, methanation systems have not been invested for farm-size biogas plants, so it is difficult to get comparable information about the cost and use of the equipment. Producing hydrogen by electrolysis also requires its own separate equipment. The amount of electrical energy consumed by electrolysis may be too large for the majority of farms, or obtaining energy may be a challenge in general, unless the transmission network nearby is strong enough.