Jutut | Artikkelit

Julkaistu:

Puu palaa klapeina, pelletteinä, öljynä, kaasuna

Puuenergia on yksi niistä aloista, joilla piskuisesta Finlandista kuullaan maailmalla yhä useammin. Tekniikan kehittäjille riittääkin temmellyskenttää, sillä mikään muu energianlähde ei ole yhtä monikasvoinen kuin puu.

TEKSTI:Helena Tengvall

Puuenergia on yksi niistä aloista, joilla piskuisesta Finlandista
kuullaan maailmalla yhä useammin. Tekniikan kehittäjille riittääkin
temmellyskenttää, sillä mikään muu energianlähde ei ole yhtä
monikasvoinen kuin puu.

 

Julkaistu Tiede-lehdessä 2/2000

Pienellä Suomella on hallussaan maailmanennätys. Missään muussa teollisuusmaassa ei yhtä suuri osa energiantuotannosta perustu puuhun.

Että mitä? Onko Suomessa siis jäljellä ennätysmäisen paljon idyllisesti rapistuvia mummonmökkejä, joissa harmaahapsinen muori työntää risua hellaan?

Jokunen on niitäkin, mutta suurimmaksi osaksi puuenergian käyttö on yhtä kuin uudet innovaatiot ja uusi tekniikka, jota vienti imee maailmalle - oli kyse sitten pientalon lämmönlähteenä hohkavasta vuolukiviuunista tai kokonaisen voimalaitoksen sydämenä humisevasta leijukerroskattilasta.

Suomalainen puuenergiatekniikka on maailman huippuluokkaa sekä energiantuotannon hyötysuhteeltaan että polton puhtaudeltaan. Uutta polttotekniikkaa ja uusia puupohjaisia polttoaineita kehitetään koko ajan. Tulevaisuudessa yhä suurempi osa energiapuusta jalostetaan ensin johonkin muuhun muotoon - kuten lämmitysöljyn kaltaiseksi pyrolyysiöljyksi - joka sitten saa roihuta lämmityskattilassa.

Millä Suomi pyörii?

Primäärienergialähteet suomessa 1998

1. Puu 19 %

2. Turve 6 %

3. Vesivoima 4 %

4. Muu uusiutuva 1 %

5. Maakaasu 10 %

6. Hiili 11 %

7. Öljy 27 %

8. Ydinvoima 18 %

9. Sähkön tuonti 3 %

(Puu tarkoittaa polttopuuta, teollisuuden puutähdettä ja selluteollisuuden jäteliemiä.)

Teollisuuden polttoaineiden käyttö 1998

1. Puu 46 %

2. Turve 5 %

3. Muu kotimainen 1 %

4. Hiili 9 %

5. Maakaasu 17 %

6. Muut (tuonti) 6 %

7. Öljy 11 %

8. Prosessikaasut 6 %

Nyt pölkky muuntuu moneksi

Pientaloissa ja maatiloilla puu poltetaan yleensä halkoina, klapeina tai hakkeena, jota silputaan metsänhakkuiden jälkeensä jättämistä oksaröykkiöistä.

Pientalon keskuslämmityskattilaa voi ruokkia myös puupelleteillä. Pelletit ovat teollisesti tuotettuja lakritsipalan kokoisia rakeita, joiden syöttö ja poltto luistaa automatisoidusti samalla tavalla kuin öljylämmitys.

Isommissa uuneissa, sähköä ja kaukolämpöä tuottavissa voimalaitoksissa, loimuaa yhä useammin hake ja rakennustyömaiden puujäte.

Puuhun perustuvia energiasampoja löytyy yllättävistäkin paikoista, kuten puunjalostusteollisuuden jäteliemestä. Nykyiset sellutehtaat toimivat samalla voimalaitoksina: ne polttavat jäteliemen sisältämän puuaineksen, jolloin syntyy lähes tuplasti se määrä energiaa, jonka tehdas tarvitsee omaan kulutukseensa.

Oma lukunsa ovat tämän päivän kokeilut, jotka voivat olla huomispäivän arkea. Niissä puu taipuu kaikkiin mahdollisiin olomuotoihin. Nestemäisyyttä edustaa "2000-luvun terva" eli puusta tehty tervantuoksuinen pyrolyysiöljy, joka on parhaillaan koekäytössä ja jonka uskotaan sopivan suurkiinteistöihin raskaan polttoöljyn tilalle.

Jopa kaasuksi muuttuu suomalaisen insinöörin käsissä puupölkky. Kaasutetun puun poltto on jo nyt osa sitä menetelmien mosaiikkia, jolla tuotetaan pistorasiasta virtaava sähkö ja patterissa kiertävä kaukolämpö.

Energiapuu hillitsee ilmastonmuutosta

Puuenergia on kova sana nykymaailmassa, jossa valtiot joutuvat etsimään hiilidioksidipäästöjä vähentäviä ratkaisuja. Ilmastonmuutosta pitäisi hidastaa ja ilmastosopimusten velvoitteet täyttää.

Kivihiilen ja öljyn korvaaminen puulla on tehokas keino keventää maan hiilidioksiditaakkaa, sillä puun hiilidioksidipäästöt katsotaan käytännössä olemattomiksi. Vaikka puutakin poltettaessa piipun nokasta kohoaa hiilidioksidia, sitä vapautuu ilmakehään vain sama määrä kuin puun jäädessä metsään ja lahotessa vähitellen siellä. Päästöttömyys johtuu myös siitä, että metsästä otetun polttopuun paikalle kasvaa aikanaan uusi puu, joka kasvaessaan sitoo ilmakehästä jokseenkin saman määrän hiilidioksidia kuin sinne poltetusta puusta tuprusi.

Puun toinen etu on uusiutuvuus. Fossiiliset polttoaineet, kuten öljy ja kivihiili, ja muut uusiutumattomat energianlähteet ovat jo käytännön syistä tuomittuja päätymään ennemmin tai myöhemmin kulttuurisestikin fossiileiksi. Tulevien vuosisatojen maapallolla energia otetaan puusta ja muista ehtymättömistä lähteistä: pelloilla kasvatetusta biomassasta, maalämmöstä, auringosta ja tuulesta.

Seuraavassa edustavia esimerkkejä puun monista mahdollisuuksista.

Kotiuunissa täsmälämmitystä

Nyt sekin on tutkittu: millä tavalla puu kannattaa polttaa kodin takassa, kiukaassa tai muussa tulisijassa, jotta se antaa eniten lämpöä ja pienimmät päästöt.

Vanhan kansanuskomuksen mukaan puu pitää polttaa niukassa vedossa kituuttamalla. Uskomus saa tuomion insinööri Jyrki Koukilta, jonka työnantaja Työtehoseura on selvittänyt polttotapojen vaikutuksia palamistulokseen.

- Puu kannattaa polttaa hyvässä vedossa, ahtamatta tulipesää täyteen, Kouki neuvoo. - Puun pitäisi myös olla mahdollisimman kuivaa, joten polttopuut kannattaa säilyttää kuivassa liiterissä eikä ulkona.

Suomen kodeissa on noin miljoona tulisijaa. Niiden yhteen laskettu lämmöntuotanto on kansantaloudelliselta merkitykseltään ydinvoimaloiden tasolla. Oma etunsa on siinä, että kotien tulisijat ovat täsmälämmitystä - niitä käytetään eniten talvella eli juuri silloin, kun energiantarve on suurimmillaan. Tavallisten kakluunien ja varaavien takkojen ansiota siis on, että Suomen perusenergiantuotannon ei pohjoisesta sijainnistamme huolimatta tarvitse olla huiman suuri.

Pientaloissa suuntaus on nyt kohti taloon rakennettavaa keskusmuuria, johon sijoitetaan yksi lämmitysuuni - se riittää pitämään koko asunnon lämpimänä. Tehokkain tapa jakaa lämpöä on lattialämmitys, jonka putkisto lähtee uuniin liitetystä vedenvaraajasta. Jo mennyttä maailmaa ovat hellapoliisit, emännät, joiden oli lykättävä klapeja pesään pitkin päivää.

Lämmitysuuneja on monenlaisia, mutta yksi niistä on kasvanut vientituotteeksi: vuolukiviuuni. Vuolukivi varastoi lämpöä poikkeuksellisen tehokkaasti, koska se on rakenteeltaan harvinaisen homogeenista, sisäisiä murtumia on hyvin vähän ja lämpölaajeneminenkin on minimaalista. Suomen maaperässä sattuu olemaan hyvää vuolukiveä, ja suomalaisyritykset osaavat tehdä siitä hyviä uuneja, joita myydään ulkomaille hyvään hintaan.

Yksittäistenkin keksijöiden kädenjälki näkyy markkinoilla olevissa lämmitysratkaisuissa. Uusimpia suomalaiskeksintöjä on kiuas, jonka jälkilämpö riittää lämmittämään kokonaisen omakotitalon.

Klapeilla kysyntää, pelletit peesaavat vielä

Jos puulämmittäjä haluaa pilkkoa polttopuunsa itse, se sujuu sahaan ja kirveeseen koskemattakin. Jo 1950-luvulla oli käytössä pyörivään sirkkeliin ja halkaisevaan terään perustuvia puunpilkkomislaitteita, mutta 1990-luku on tuonut kohisevan kasvun sekä laitteiden tehoon että turvallisuuteen.

- Klapintekokoneita on monenlaisia. Omakotitalon asukkaalle sopivan, hydraulisesti toimivan giljotiinityyppisen laitteen saa muutamalla tuhannella markalla. Se maksaa itsensä takaisin ajansäästönä ja työn kevenemisenä, kertoo metsänhoitaja Seppo Ryynänen Työtehoseurasta.

Ammattimaisille klapintuottajille on omat, järeämmät koneensa. Niillä pilkotaan polttopuuta niin kotimaan markkinoille kuin vientiinkin. - Sekä klapeja että klapintekokoneita viedään Suomesta muihin pohjoismaihin ja Keski-Eurooppaan. Etenkin koivuklapille olisi kysyntää valtavasti enemmänkin, Ryynänen kertoo.

Ryynänen ounastelee klapinkysynnän kuitenkin hiukan vaimenevan, kun puupelletit alkavat vallata alaa taajamissa.

- Pellettien käyttö on vaivattomampaa kuin klapien. Myös päästöt ovat pienemmät, koska pelletit ovat tasalaatuisempaa tavaraa ja kosteusprosentti on pienempi. Kuivassa klapissa on kosteutta parikymmentä prosenttia, pelletissä vajaat kymmenen.

Puupellettien tuotanto pyörähti Suomessa käyntiin vasta pari vuotta sitten. Ruotsissa pellettejä on jo pitkään käytetty kymmenen kertaa enemmän kuin Suomessa tätä nykyä, ja monessa muussakin Euroopan maassa pientalojen ja aluelämpökeskusten lämmittäminen pelleteillä on tuttua puuhaa.

- Pelletit tehdään sahanpurusta ja höyläkoneen lastusta eli kutterinpurusta, kertoo lämpöpäällikkö Seppo Tuomi pellettejä valmistavasta Biowatti Oy:stä. - Puru kuivataan, jauhetaan hienojakoiseksi pölyksi, kuumennetaan yli sataan asteeseen ja puristetaan rei'itetyn levyn läpi. Kuumuus saa puun oman ligniinin toimimaan liimana. Tuloksena saadaan kahdeksan millin paksuisia ja muutaman sentin pituisia puunvärisiä, kiiltäväpintaisia lieriöitä, jotka eivät varastoitaessa pölyä eivätkä tuoksu.

Pellettilämmitys on mukavuudenhaluisen tapa säästää ympäristöä: automatiikka syöttää pötkylät keskuslämmityskattilaan ja säätelee palamista. Vuoden 1999 aikana tapahtunut polttoöljyn kuluttajahinnan nousu teki pelleteistä yllättäen hinnaltaan kilpailukykyisiä lämmitysöljyn kanssa. Pellettilämmitys saattaakin lähivuosina yleistyä nopeasti.

Hakkeen käyttö viisinkertaiseksi

Yksi puuenergian resursseista lojuu hujan hajan maassa hakkuuaukioilla. Hakkuutähteistä eli oksista ja latvoista noin 95 % jää metsiin lahoamaan.

Oksista silputtavaa haketta käytetään polttoaineena maatiloilla ja voimalaitoksissa. Muutamat kunnat, kuten Perho ja Evijärvi Pohjanmaalla, ovat kaukolämmön tuotannossa jo vaihtaneet öljyn kokonaan hakkeeseen. Itä-Suomessa hakevoimalat puskevat lämpöä ja sähköä jo noin kymmenellä paikkakunnalla.

Teknologian kehittämiskeskus Tekes tähtää nyt metsähakkeen käytön viisinkertaistamiseen viidessä vuodessa. Jos tavoite toteutuu, Suomessa tuotetaan vuonna 2003 hakkeella kaukolämpöä sellainen määrä, että sillä lämmittäisi jo Helsingin kokoisen kaupungin.

Hakkeen käyttöä tehostavat hakkuutähteitä maastosta keräävät koneet. Maastossa on alkanut mönkiä kouralla varustettuja perävaunuja ja erinäköisiä silppureita, joita on kehitetty sekä yksittäisten keksijöiden että esimerkiksi Vapo Oy:n voimin.

Leijukattila polttaa puun puhtaasti

Pietarsaaressa käynnistyy syksyllä 2001 maailman suurin biopolttoaineita käyttävä voimalaitos. Ahlholms Kraftin voimala tuottaa sähköä ja kaukolämpöä järeällä 550 megawatin teholla. Voimalan sydän on Kvaerner Pulping Oy:n valmistama kiertoleijukattila, jossa roihuavat puu, puunkuorijäte ja turve.

Leijukattila on puuenergian raskassarjalainen. Se on suunniteltu erityisesti voimalaitoksiin, joissa joudutaan polttamaan kosteaa puuta ja muita hankalia polttoaineita. Konstikkaasta poltettavasta huolimatta suomalaiskattiloiden savupiipuista kohoavat päästöt ovat vain noin tuhannesosa talokohtaisista tulisijoista syntyvistä päästöistä, kun lasketaan päästöt poltettua puumäärää kohti.

- Leijupoltossa polttoaine syötetään kuumaan hiekkaan, joka kiertää jatkuvasti prosessissa, kertoo tiedotuspäällikkö Jyrki Antikainen Foster Wheeler Energia Oy:stä, joka on toinen suomalainen leijukattiloiden valmistaja.

Koko maailmassa käytettävistä leijukattiloista puolet on tehty Suomessa. Esimerkiksi Ruotsin markkinat nielevät uusia kattiloita moninkertaisella vauhdilla kotimaahan verrattuna.

- Yksi syy on Ruotsissa meneillään oleva ydinvoimaloiden alasajo, jonka takia siellä rakennetaan korvaavia voimaloita, Antikainen selittää. - Ruotsissa myös verotus suosii biopolttoaineiden käyttöä.

  - puun uudet olomuodot sopivat entisiin voimaloihin

Luonnonsuojelujärjestöt ovat viime vuosikymmeninä puhuneet puun ja muiden uusiutuvien energialähteiden puolesta. Nyttemmin ajatus on alkanut ottaa tulta laajemminkin, kauppa- ja teollisuusministeriön tavoiteohjelmia myöten.

Uusiutuvien energialähteiden käyttöä jarruttaa menneisyys. Kun melkoinen osa energiantuotannosta on vuosikymmenet ollut kivihiilen ja öljyn varassa, ympäri maata on ehditty rakentaa mittavat määrät kivihiilivoimaloita ja raskaalla polttoöljyllä toimivia aluelämpökeskuksia. Ainakin lyhyellä aikavälillä tuntuu kansantaloudelliselta tuhlaukselta jättää toimintakuntoinen voimala seisomaan kummitustalona ja rakentaa viereen uusi hakevoimala.

Mutta jos Muhammedin on liian työlästä mennä vuoren luo, vuori voi laittautua Muhammedin luokse. Kivihiilivoimaloissa hiili poltetaan hienon hienona pölynä, joka puhalletaan polttokattilaan. Miksipä ei siis puukin olisi loihdittavissa samantapaiseen olomuotoon? Lahdessa on koekäytössä voimala, jossa näin jo tehdään.

- Puuta, haketta ja rakennustyömaiden puujätettä voidaan hyvin käyttää kivihiilivoimalassa, kunhan ne ensin muutetaan kaasuksi, kertoo polttotekniikkaa kehittäneen Foster Wheeler Energia Oy:n tiedotuspäällikkö Jyrki Antikainen.

- Käytettävä menetelmä, kiertoleijukaasutus, on 1990-luvun tuote. Kun puupolttoaine syötetään leijukerroskattilassa kiertävän kuuman hiekan sekaan, korkea lämpötila saa puun kaasuuntumaan, jolloin se voidaan polttaa samalla tekniikalla kuin kivihiili.

Aluelämpökeskuksissa raskaan polttoöljyn taas voisi korvata pyrolyysiöljyllä, uusiutuvalla vaihtoehdolla.

Kun puruksi jauhettu kuiva puu kuumennetaan leijukerroskattilassa hyvin nopeasti 500-600 asteeseen, 70-80 prosenttia siitä muuttuu pyrolyysiöljyksi. Se on tervan näköistä ainetta, joka tuoksuukin suksitervalta. Pyrolyysiöljyä voi tuottaa yhdessä paikassa ja kuljettaa toisaalle säiliöautossa kuin tavallista polttoöljyä tai bensiiniä.

Valttinaan tällä 2000-luvun tervalla on myös suhteellisen puhdas palaminen. Kun sama määrä puuta poltetaan hakkeena, muun muassa häkäpäästöt ovat suuremmat.

Suomi on EU:n johtava puunpolttaja

Suomessa käytetään suhteessa enem-män bionergiaa - joka meillä on lähinnä puuta - kuin missään muussa EU-maassa. Taulukko esittää bioenergian osuutta kokonaisenergian- kulutuksesta EU-maissa vuonna 1995.

Suomi 17,4 %

Ruotsi 13,9 %

Itävalta 12,4 %

Portugali 11,8 %

Tanska 6,8 %

Ranska 4,1 %

Espanja 3,7 %

koko EU 3,3 %

Italia 2,0 %

Saksa 1,3 %

Alankomaat 1,3 %

Kreikka 1,0 %

Belgia 0,9 %

Britannia 0,5 %

Luxemburg 0,5 %

  0,1 %

Taikatemppu sellukattilassa: energiasyöpöstä voimanlähteeksi

Vain pieni osa Suomen metsistä korjatusta puusta päätyy polttopuuksi. Valtaosan, yli 80 prosenttia, haukkaa puuteollisuus eli lautojen, paperin ynnä muun tuotanto. Silti teollisuudenkin käyttämä puu voi viime hetkillään vielä palvella myös energiapuuna: tulemalla poltetuksi sellutehtaan jäteliemessä.

Suomalaiset sellutehtaat ovat kulkeneet huikean tien vesistöjen pilaajista ympäristöä säästäviksi, lähes kaikki jätteensä talteen ottaviksi biovoimaloiksi. Kehityksen moottorina on suurelta osin ollut yksi sinnikäs mies, selluloosatekniikan professori Johan Gullichsen Teknillisestä korkeakoulusta Espoosta.

- Moderni sellutehdas tuottaa tarvitsemansa sähkö- ja lämpöenergian polttamalla sellunkeittoprosessin jäteliemen, joka sisältää muun muassa puusta irronnutta ligniiniä, Gullichsen kertoo. - Samalla syntyy energiaa yli tehtaan oman tarpeen. Parhaat sellutehtaat tuottavat 500 kilowattituntia ylimääräistä sähköä kutakin tuotettua sellutonnia kohti.

- Jos sovellettaisiin parasta nykytekniikkaa, jota on erillisinä osina käytössä eri tehtaissa, ylimäärä nousisi lähelle 1 000 kilowattituntia. Ja kun meillä parhaillaan kehitteillä oleva jäteliemen kaasutus saadaan kaupallisesti sovellettavaksi, energiaylijäämä nousee 1 500 kilowattituntiin sellutonnia kohti.

Gullichsen huomauttaa, että poliittisten päätösten takia energia on Suomessa teollisuudelle halpaa eikä selluteollisuus siksi ole käyttänyt läheskään kaikkia tehostamisen mahdollisuuksiaan. Metsäteollisuus on kuitenkin Suomen suurin prosessiteollisuuden ala, joten jo pienikin tehostus toisi vaikuttavan lisäyksen energiantuotannon kokonaismäärään.

Nähtäväksi jää, polkaiseeko Kioton ilmastosopimus käyntiin muutoksen. - Kun fossiilisten polttoaineiden käyttöä joudutaan vähentämään, selluteollisuuden energiantuotantoa tehostamalla voitaisiin kasvattaa energiantuotantoa huomattavasti ilman, että raaka-aineen eli puun kulutusta tarvitsee lisätä lainkaan, Gullichsen muistuttaa.

Selluteollisuudesta monta Vuotosta

Uusiutuvista energialähteistä juuri puun käytön ennustetaan kasvavan lähivuosikymmeninä kaikkein nopeimmin. Hakkeen käyttö moninkertaistuu jo tällä vuosikymmenellä. Ehkä huimimmat kasvunäkymät tarjoavat kuitenkin selluteollisuuden jäteliemet. Niitä polttamalla tuotetaan Suomessa jo nyt noin 3,1 terawattituntia sähköä vuodessa. Jos kaikkiin sellutehtaisiin asennettaisiin parasta nykytekniikkaa edustavat polttolaitteet, tuotettu sähkömäärän kasvaisi noin kaksinkertaiseksi, runsaaseen 6 terawattituntiin vuodessa.

Näihin lukemiin verrattuna esimerkiksi Vuotoksen tekoaltaan toteuttaminen on vaatimaton hanke. Uusi voimala ja altaan mahdollistama vanhojen voimaloiden tehon nosto kasvattaisivat sähköntuotantoa yhteensä vain noin 0,55 terawattituntia vuodessa.

Jos siis sellutehtaiden sähköntuotantoa tehostetaan vaivaiset 20 prosenttia, Vuotoksen allashanke on tarpeeton.

Kommentoi kirjoitusta

Kommentit

Keskusteluun osallistuminen vaatii kirjautumista.
Tieteen tarjous
MBnet
Me Naiset