Opinnäytetyö aluelämmöntuotannon elinkaariympäristövaikutuksista on julkaistu.
Opinnäytetyön tavoitteena oli havainnollistaa hakkeella tuotetun aluelämmöntuotannon päästöjä yhdelle tyypilliselle laitokselle sekä miten päästöt kertyvät hakeketjun eri vaiheissa. Tutkimustyön on tehnyt Karelia ammattikorkeakoulun insinööriopiskelija Matti Turunen UusiutuWat hankkeen toimeksiantona. Tutkimuksessa käytettiin elinkaarianalyysin metodeja, joiden avustamana luotiin Enon Energia osuuskunnan aluelämpölaitokselle päästökerroin tuotettua MWh:a kohden. Aineistoina käytettiin haastatteluja ja valmisaineistoja, joiden pohjalta luotiin SimaPro-ohjelmalla elinkaari, jolla laskettiin hakeketjun kuluttama energia sekä hiilidioksidiekvivalentti tuotettua MWh:a kohden. Tutkimuksessa on tehty myös päästö- ja hiukkasmittaukset Enon Energia osuuskunnan alakylän lämpölaitokselle.
Työn tulokset
Elinkaarianalyysissä käytettiin GWP 20a ja GWP 100a-menetelmiä laskemaan kokonaispäästöjen vaikutuksia ilmaston lämpenemiseen. GWP (global warming potential) eli lämmityspotentiaali, ilmaisee kasvihuonekaasun päästöjen aiheuttaman lämmitysvaikutuksen suhteellisen voimakkuuden tietylle ajanjaksolle verrattuna hiilidioksidiin massayksikköä kohden. GWP 20a laskee päästöt 20 vuoden jaksolle ja GWP 100a 100 vuoden jaksolle.
Hiilijalanjälkeä mallintavalla GWP 20a metodilla tuotettaessa 1 MWh aluelämpöenergiaa, hakeketjussa syntyy 22,3 kg hiilidioksidiekvivalentteja päästöjä, vastaavasti GWP 100a metodilla hiilidioksidiekvi-valentteja päästöjä syntyy 20,5 kg. 100 vuoden mallissa painottuvat pitkäaikaiset päästöt, jolloin esimerkiksi metaani ei vaikuta laskentaan samalla tavalla kuin 20 vuoden mallissa. Mallinnuksella saadut päästöt ovat vähäiset (Suomen keskimääräinen kaukolämmön CO2-päästö: 164 kg CO2/MWh).
Opinnäytetyön mukaan hakkeella tuotetussa aluelämmössä päästöjä syntyy jokaisessa hakeketjun vaiheessa, mutta varsinkin polttolaitoksen merkitys korostuu, sillä se kulutti noin puolet hakeketjussa käytetystä energiasta ja käytetty energia tuotti myös suurimman osan päästöistä. Täten eniten energiankulutukseen ja päästöjen määrään voidaan vaikuttaa polttolaitoksella, sillä sen energian kulutus on suurin ja tämän energian tuotosta koostuu suurin osa päästöistä.
Koko hakeketju vaatii 393 MJ energiaa tuottaakseen yhden MWh:n aluelämpöenergiaa, kulutetusta 393 MJ:sta 199 MJ kuluu polttolaitoksella. Huomioitavaa tutkimuksessa on, että laitteiden kulumista ja valmistamista ei ole otettu huomioon laskennassa, vaan niiden kuluttamat polttoaineet, voiteluaineet sekä energia.
Mikäli laitos käyttäisi täysin uusiutuvista energianlähteistä peräisin olevaa sähköä lämmöntuotantoprosesseissaan, laskisivat päästöt huomattavasti. Lämpölaitokselle on asennettu vuonna 2017 aurinkosähköpaneelit, joilla on huomattava vaikutus päästöjen laskemiseen. Mahdollisia parannuksia päästöjen laskemiseksi olisivat mahdolliset aurinkopaneelien lisäykset jo valmiiksi asennettujen lisäksi sekä ostosähkön vaihtaminen uusiutuvilla energianlähteillä tuotettuun sähköön. Ilmaan pääseviin päästöihin voi olla hyvin vaikea vaikuttaa kustannustehokkaasti, jo asennetun syklonin lisäksi, kun otetaan huomioon laitoksen pieni kokoluokka, sillä pesurit vaativat varsin isoja investointeja.
Kokonaisuutta tarkasteltaessa hakeketjun osalta suurimmat päästöt muodostuvat häkäpäästöistä, typenoksidipäästöistä sekä pienhiukkaisista. Erityisesti häkäpäästöjä seuramaalla voidaan estää muidenkin päästöjen lisääntymistä, koska CO-pitoisuuden kasvaessa suureksi, hiilivetyjen ja N2O:n päästöt lisääntyvät. Alle 5 MW:n laitoksissa häkäpitoisuuden hallinta on kokonaispäästöjen osalta tärkeässä roolissa.
Euroopan parlamentti ja neuvosto antoivat direktiivin 2015/2193, joka koski tiettyjen keskisuurista polttolaitoksista ilmaan joutuvien epäpuhtauksien rajoittamista. Suomen valtioneuvosto sääti uuden pienpolttoa koskevan asetuksen (PIPO) (1065/2017) pohjautuen EU direktiiviin ja ympäristönsuojelulakiin (527/2014). Asetukset määräävät rajat sallituille päästömäärille 1 – 50 MW:n energiantuotantolaitoksissa. PIPO ja MCP-direktiivi asettavat polttolaitosten hiukkas-, typenoksidi- ja rikkidioksidipäästöille aikaisempaa tiukempia päästöraja-arvoja. Riippuen laitoksesta, päästörajat voivat vaatia polttolaitoksen polttoaineen vaihtamisen, savukaasujen puhdistuksen, uuden kattilan, tai muita puhdistuskeinoja sekä polttotekniikoita.
Alle 50 MW:n polttolaitokset siirtyvät direktiiviin piiriin vuoden 2025 tai 2030 alussa riippuen laitoksen polttoainetehosta. Arvioitavaksi jää, onko niihin kattiloihin, joissa elinkaarta on vielä siirtymäajan puitteissa jäljellä, järkevää asentaa esimerkiksi sähkösuodattimia pienhiukkaspäästöjen torjuntaan. Kattilavalmistajat ovat reagoineet asetuksiin ja uudet kattilat täyttävät asetusten mukaiset raja-arvot kokoluokissa 1 – 50 MW. 1 – 5 MW:n kokoluokassa siirtymäaika on vuoteen 203 (yli 5 MW, siirtymäaika on vuoteen 2025). Suurin osa Pohjois-Karjalan lämpölaitoksista ovat teholtaan alle 5 MW:a sekä niistä suurin osa alkaa olla elinkaarensa loppupuolella vuoteen 2030 mennessä.
Pienpolton kannalta suurimmat ja merkittävimmät pienhiukkaspäästöt tapahtuvat kuitenkin alle 1 MW:n kattiloissa, joita asetus ei tällä hetkellä koske. Alle 1 MW:n kattiloiden osalta sähkösuodattimilla voitaisiin saavuttaa hyviä tuloksia, mutta pienessä kokoluokassa taloudelliset intressit suorittaa investointi ovat vähäiset, mikäli määräykset eivät tule koskemaan jatkossa alle 1 MW:n tehoisia kattiloita.
Lue opinnäytetyö kokonaisuudessaan TÄSTÄ