1Biohiilen raaka-aineet ja niiden saatavuus Pohjois-Karjalassa Perttu Anttila, Vesa Nivala, Juha Laitila, Eeva Lehtonen & Lauri Sikanen 29.6.2022 Tausta ja tavoitteet 3• BlackGreen-hankkeessa yhtenä tavoitteena oli arvioida biohiilen tuotantoon soveltuvien raaka-aineiden saatavuutta ja hankintakustannuksia • Raaka-ainevaihtoehtoina tarkastelussa olivat metsähake, olki sekä mekaanisen metsäteollisuuden sivuvirrat (kuori, hake & puru) • Saatavuus ja hankintakustannukset arvioitiin kolmelle esimerkkilaitokselle Pohjois-Karjalassa • Työssä hyödynnettiin Bioscope-hankkeen tuloksia Aineisto ja menetelmät 5Laitokset ja laskenta-alue • Joensuu Biocoal tuotanto 60 000 t ja raaka-aineen käyttö 250 000 m3 • Novactorin ilmoitettu tuotantokapasiteetti 5000 t • Nurmeksen laitossijainti hypoteettinen • Raaka-aineiden saatavuus arvioitiin viiden Itä-Suomen maakunnan alueelta ! ! ! Joensuun Biohiili Nurmeksen Biohiili Novactor Ilomantsi Esri, HERE, Garmin, (c) 50 km 6Metsähakepotentiaalit • Latvusmassan ja harvennusten energiapuun tekninen hankintamahdollisuus • Harvennusten energiapuusta vain 5-6 % alle ainespuukokoista • Kaksi hakkuukertymäarviota • Kaksi kymmenvuotiskautta TH =Toteutunut hakkuukertymä SY = Suurin ylläpidettävissä oleva aines- ja energiapuun hakkuukertymä ks. http://mela2.metla.fi/mela/tupa/index.php 7Metsähaketaseet • Skenaariot • hakkuutasot TH ja SY • kysyntätasot Turve50, Turve100 ja Turve50Hiili • Metsähakepotentiaalien ja – taseiden laskenta kuvattu tarkemmin aiemmissa raporteissa (Anttila ym. 2021a, b) Turve50 = metsähakkeen käyttö 2019 + 50 % turpeen käytöstä 2019 Turve100 = metsähakkeen käyttö 2019 + 100 % turpeen käytöstä 2019 Turve50Hiili = metsähakkeen käyttö 2019 + 50 % turpeen käytöstä 2019 + osa kivihiilen käytöstä 2019 8Metsähakkeen hankintaketjut • Harvennuspuun hankinta rankana • Haketus käyttöpaikalla kuorma-autoalustaisella hakkurilla • Kuljetus käyttöpaikalle 76 tonnin puutavara-autolla • Harvennuspuun hankinta kokopuuna ja latvusmassan hankinta • Haketus tienvarsivarastolla kuorma-autoalustaisella hakkurilla • Kuljetus käyttöpaikalle 69 tonnin hakeautolla 9Metsähakkeen hankintakustannukset • Puubiomassan kosteus autokuljetuksen hyötykuormia laskettaessa 50 % (tuore puu) • Harvennuspuun ja metsähakkeen kuljetus- ja haketuskustannusten laskennassa hyödynnettiin aiempia tutkimustuloksia (Prinz ym. 2019, Laitila ym. 2017) • Päivitys kustannustietojen osalta Metsäalan kone- ja autokustannusindeksien avulla • Metsähakkeen hankinnan yleiskustannuksien oletettiin vastaavan kotimaisen raakapuun hankinnan yleiskustannuksia, jotka olivat keskimäärin 3,02 €/m3 vuonna 2019 (Strandström 2021) • Latvusmassan, alle kuitupuumittaisen pienpuun sekä kokopuun tienvarsihintana käytettiin vuosina 2016-2020 tilastoituja minimi-, maksimi- ja keskihankintahintoja (Luonnonvarakeskus 2021a) • Rangalle ja kokopuulle haettiin vastaavasti kuitupuun hankintahinnat (Luonnonvarakeskus 2021b) 10 Puutuoteteollisuuden sivutuotteiden tarjontapotentiaali • Luken ylläpitämä tietokanta Suomen puunjalostuslaitosten tuotteista, tuotantokapasiteeteista ja puunkäyttömääristä (9/21) • Puulajeittaiset puunkäyttömäärät ja sivutuotevirrat (hake, puru ja kuori) ovat laskennallisia ja perustuvat ilmoitettuun tuotantokapasiteettiin • Sivutuotekertoimet: Pellinen (1996) ja Suomen metsätilastot (2019) • Laskenta-alueella 26 sahaa ja kuusi vaneritehdasta 11 Puutuoteteollisuuden sivutuotteiden hankintakustannukset • Kuljetus käyttöpaikalle 76 tonnin hakeautolla (kuormatilan kehystilavuus 157,4 m3, pituus 25,25 m) • Kuljetusmatkan ja ajoajan ohella mukana kuormauksen ja purun ajanmenekki sekä pyöräkuormaajalla tehdyn kuormauksen kustannus • Kuljetuskustannusten laskennassa hyödynnettiin aiempia tutkimustuloksia (Laitila ym. 2016, Laitila ym. 2017) sivutuotteiden kuljetuksesta ja kuormauksesta • Päivitys kustannustietojen osalta Metsäalan kone- ja autokustannusindeksien avulla • Sahahakkeen hinnaksi oletettiin 20 €/m3, sahanpurun 10 €/m3 ja kuoren 5 €/m3 12 Olkipotentiaalit –ja taseet • Teoreettinen potentiaali satoindeksin avulla viljojen tuotantomääristä. Satoindeksi=sato/(sato+sivutuote) • Vähennettiin sadonkorjuussa peltoon jäävä osuus (30 %) • Vähennys multavuuden ylläpitämiseksi (50 %) • Vähennettiin sääolojen korjuuta rajoittava osuus (10 %) • Kolme satotasoskenaariota: 2016-2020 minimi, keskiarvo ja maksimi • Tase laskettu kuntatasolla vähentämällä oletettu kuivikekäyttö karjataloudessa Tulokset 14 Raaka-aineiden potentiaali 150 km:n kuljetusmatkalla Jae Skenaario Ilomantsi Joensuu Nurmes Latvusmassa SY2635 349 582 633 Latvusmassa TH1625 309 530 521 Latvusmassa TH2635 256 455 444 Harvennuspuu SY2635 376 563 752 Harvennuspuu TH1625 148 261 279 Harvennuspuu TH2635 150 271 285 Kuori 67 160 183 Hake 213 446 589 Puru 75 128 225 Olki 2016-2020 pienin satotaso 16 27 25 Olki 2016-2020 keskimääräinen satotaso 19 33 32 Olki 2016-2020 suurin satotaso 22 39 40 Raaka-aineiden potentiaalit skenaarioittain ja paikkakunnittain (1000 t/a) 15 16 17 18 19 20 Metsähakkeen ja oljen taseet 21 22 23 Metsähakkeen hankintakustannukset 24 Latvusmassa • Latvusmassan hankinnan keskikustannukset kiintokuutiometriä kohti ja potentiaali 150 km:n maksimikuljetusmatkalla • Skenaario TH1625 Paikka Haketus (€/m3) Kuljetus (€/m3) Organisointi (€/m3) Potentiaali (m3) minimi keskiarvo maksimi Ilomantsi 13.7 14.4 14.8 11.6 6.8 3.0 684998 Joensuu 13.7 14.5 14.9 11.6 6.9 3.0 1165896 Nurmes 13.8 14.4 14.8 11.6 6.9 3.0 1155253 Hinta tienvarressa (€/m3) 25 Pienpuu • Alle kuitupuukokoisen pienpuun hankinnan keskikustannukset kiintokuutiometriä kohti ja potentiaali 150 km:n maksimikuljetus- matkalla • Skenaario TH1625 Paikka Haketus (€/m3) Kuljetus (€/m3) Organisointi (€/m3) Potentiaali (m3) minimi keskiarvo maksimi Ilomantsi 19.4 21.1 22.2 5.8 5.0 3.0 7020 Joensuu 19.5 21.3 22.5 5.8 4.9 3.0 11089 Nurmes 19.1 20.8 22.1 5.8 5.0 3.0 12164 Hinta tienvarressa (€/m3) Hankinta rankana Paikka Haketus (€/m3) Kuljetus (€/m3) Organisointi (€/m3) Potentiaali (m3) minimi keskiarvo maksimi Ilomantsi 17.3 19.2 23.0 8.5 6.0 3.0 14859 Joensuu 17.3 19.2 23.0 8.5 5.9 3.0 24829 Nurmes 17.3 19.2 23.0 8.5 6.0 3.0 21781 Hinta tienvarressa (€/m3) Hankinta kokopuuna 26 Ranka • Harvennusenergiarangan hankinnan keskikustannukset kiintokuutiometriä kohti ja potentiaali 150 km:n maksimikuljetusmatkalla • Skenaario TH1625 Paikka Haketus (€/m3) Kuljetus (€/m3) Organisointi (€/m3) minimi keskiarvo maksimi minimi keskiarvo maksimi minimi keskiarvo maksimi Ilomantsi 27.9 30.0 31.6 28.1 30.5 31.9 27.3 29.8 31.3 5.8 4.9 3.0 Joensuu 28.0 30.2 32.0 27.9 30.6 32.8 27.9 30.2 31.9 5.8 4.9 3.0 Nurmes 27.7 30.0 32.3 27.9 30.6 33.3 27.8 30.2 32.3 5.8 5.0 3.0 Hinta tienvarressa, mänty (€/m3) Hinta tienvarressa, kuusi (€/m3) Hinta tienvarressa, koivu (€/m3) Paikka mänty kuusi koivu muu lehtipuu yhteensä Ilomantsi 39541 16183 75006 21387 152117 Joensuu 74143 47122 129144 35423 285832 Nurmes 103122 69734 162070 36943 371868 Potentiaali (m3) 27 Kokopuu • Harvennuskokopuun hankinnan keskikustannukset kiintokuutiometriä kohti ja potentiaali 150 km:n maksimikuljetusmatkalla • Skenaario TH1625 Paikka Haketus (€/m3) Kuljetus (€/m3) Organisointi (€/m3) minimi keskiarvo maksimi minimi keskiarvo maksimi minimi keskiarvo maksimi minimi keskiarvo maksimi Ilomantsi 17.3 19.2 23.0 27.9 30.0 31.6 28.1 30.5 31.9 27.4 29.9 31.4 8.5 5.9 3.0 Joensuu 17.3 19.2 23.0 28.0 30.2 31.8 28.1 30.7 32.6 28.0 30.4 32.0 8.5 6.0 3.0 Nurmes 17.3 19.2 23.0 27.8 30.0 31.9 27.9 30.6 33.1 27.8 30.1 32.1 8.5 6.0 3.0 Hinta tienvarressa, mänty (€/m3) Hinta tienvarressa, kuusi (€/m3) Hinta tienvarressa, koivu (€/m3)Hinta tienvarressa, kokopuu (€/m3) Paikka mänty kuusi koivu muu lehtipuu yhteensä Ilomantsi 86703 15240 76100 17549 195593 Joensuu 129083 32090 131840 33758 326771 Nurmes 105906 36117 118201 22718 282941 Potentiaali (m3) 28 Oletetut tienvarsihinnat • Latvusmassa: latvusmassan keskihinta • Kokopuu: kokopuun keskihinta • Ranka: kuitupuun puulajeittaisilla potentiaaleilla painotettu keskihinta 29 Puutuoteteollisuuden sivutuotteiden kuljetuskustannukset 30 Tulosten tarkastelu ja johtopäätökset 32 Tulosten tarkastelu (1/2) • Biomassapotentiaalit eivät ole yhteismitallisia, vaikka onkin esitetty samassa kuvaajassa • Sivutuotehake, latvusmassa ja harvennuspuu mahdollisista raaka-ainelähteistä suurimmat • Puutuoteteollisuuden sivutuotteiden määrät vaihtelevat suhdanteiden mukaan • Metsähakepotentiaalit perustuvat kotimaiseen raaka-aineeseen • Puun tuonnin loppuminen Venäjältä lisää kilpailua harvennuspuusta • Kun kilpaileva energiakäyttö huomioidaan, metsähakkeessa ”vapaata” potentiaalia • Metsäteollisuuden sivuvirrat ja olki ”täyskäytössä”, mutta saatavuus ja käyttökohteet ratkeavat markkinoilla 33 Tulosten tarkastelu (2/2) • Puutuoteteollisuuden sivutuotteet ovat laskennallisesti edullisempia kuin metsähake • Edullisimpia ovat kuorijakeet ja kalleimpia hakkeet • Metsähakkeista edullisinta on latvusmassa • Metsähakkeen ja sivutuotteiden hankintakustannukseen on lisätty tilastoitu tai arvioitu raaka-aineen hinta; todellinen hinta ratkeaa kuitenkin markkinoilla • Laskelma on tehty syksyn 2021 ja kevään 2022 välillä, jolloin raakapuumarkkinat olivat geopoliittisen tilanteen vuoksi voimakkaassa muutoksessa eikä muutoksen vaikutusta hintoihin ja kustannuksiin vuoden 2022 loppua kohti ole mahdollista luotettavasti arvioida 34 Johtopäätökset • Metsähakkeen riittävyys näyttää hyvältä kaikille kolmelle laitossijainnille • Tasetarkastelun mukaan metsähakkeen kuljetusmatka Joensuuhun korkeintaan 50-80 km skenaariosta riippuen • Kuljetusmatkat lyhemmät, jos käytetään myös paikallisen mekaanisen metsäteollisuuden sivuvirtoja • Raaka-aineen saatavuuden näkökulmasta Nurmes on potentiaalisin laitoksen sijoituspaikka Lähteet 36 Anttila, Perttu; Nivala, Vesa; Hirvelä, Hannu; Laitila, Juha; Sikanen, Lauri. 2021a. Metsähakkeen riittävyys energiaturpeen korvaajana. 41 s. https://valtioneuvosto.fi/-//1410877/metsahakkeen-kysynta-lisaantyy-turpeen-ja-kivihiilen-korvautuessa Anttila, Perttu; Laitila, Juha; Sikanen, Lauri; Nivala, Vesa; Hirvelä, Hannu. 2021b. Metsähakkeen riittävyys energiaturpeen korvaajana Pohjois-Karjalassa. 35 s. https://www.luke.fi/projektit/bioscope/ Biomassa-atlas. 2022. Verkkopalvelu. https://projects.luke.fi/biomassa-atlas/ Laitila J., Asikainen A., Ranta T. 2016. Cost analysis of transporting forest chips and forest industry by-products with large truck-trailers in Finland. Biomass and Bioenergy 90: 252–261. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2016.04.011. Laitila J., Ahtikoski A., Repola J., Routa J. 2017. Pre-feasibility study of supply systems based on artificial drying of delimbed stem forest chips. Silva Fennica vol. 51 no. 4 article id 5659. 18 p. https://doi.org/10.14214/sf.5659 Luonnonvarakeskus. 2021a. Energiapuun kauppa. https://www.luke.fi/fi/tilastot/energiapuun-kauppa Luonnonvarakeskus. 2021b. Teollisuuspuun kauppa. https://www.luke.fi/fi/tilastot/teollisuuspuun-kauppa Pahkala & Lötjönen, 2015. Peltobiomassat tulevaisuuden energiaresurssina. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 55/2015. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952- 326-111-2 Pellinen M. 1996. Mekaanisen metsäteollisuuden energianhankinnan vaihtoehdot. Diplomityö. Teknillinen korkeakoulu. Konetekniikan osasto. Energiatekniikan laitos. 83 s. Prinz R., Väätäinen K., Laitila J., Sikanen L., Asikainen A. 2019. Analysis of energy efficiency of forest chip supply systems using discrete-event simulation. Applied Energy 235: 1369-1380. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.11.053 Strandström M. 2021. Puunkorjuu ja kaukokuljetus vuonna 2019. Metsätehon tuloskalvosarja 9/2021 https://www.metsateho.fi/wp- content/uploads/Tuloskalvosarja-2021-09-Puunkorjuu-ja-kaukokuljetus-vuonna-2019.pdf Suomen metsätilastot 2019. Luonnonvarakeskus. Peltola A. (päätoim). 200 s. https://stat.luke.fi/sites/default/files/suomen_metsatilastot_2019_verkko2.pdf Suomen virallinen tilasto (SVT): Satotilasto [verkkojulkaisu]. Helsinki: Luonnonvarakeskus [viitattu: 21.3.2022]. http://www.stat.fi/til/satot/index.html Kiitos!