Biokaasu liikennepolttoaineena

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia syitä, miksi biometaanin käyttö liikennepolttoaineena Suomessa ei ole yleistynyt, vaikka biokaasusta tuotetaan jo gigawattitunneittain energiaa sähkön ja lämmön muodossa. Lisäksi luotiin malli biometaanin jakeluverkostosta Keski-Suomessa. Malli rajattiin koskemaan maatilojen karjanlannasta tuotettua biometaania. Jäteperäisestä biokaasusta jätevedenpuhdistamoiden ja kaatopaikkojen osalta suurin osa on jo hyödynnetty sähkön- ja lämmöntuotannossa. Maatilojen potentiaalia on sen sijaan paljon hyödyntämättä: Suomessa on tällä hetkellä yksi biometaanin maatilatankkausasema ja seitsemän muuta biokaasusta yli 200 MWh/a lähinnä lämpöä tuottavaa maatilareaktorilaitosta. Suomen nauta- ja sikatilojen liikennebiokaasun tekninen tuotantopotentiaali olisi kuitenkin 51 120 milj. m3 eli 510-1200 GWh, mistä riittäisi energiaa 38000-89000 autolle. Keski-Suomessa on ympäristölupien perusteella 55 yli 50 nautayksikön suuruista tilaa. Näistä saataisiin muodostettua kahdeksan yhteismädättämöä ja kolme yksittäistä mädättämöä, joiden tuotanto olisi vähintään 200 nautayksikön eli energiana liikennepolttoainekäytössä yli 200 MWh/a. Yhteensä näissä tuotettaisiin 4,8 GWh energiaa, mikä riittäisi n. 360 autolle. Neljä mädättämöä sijaitsisi kohtuullisella etäisyydellä pienestä taajamasta ja voisi siten käyttää biokaasun tuottamiseen myös esim. biojätettä tai jätevedenpuhdistamon lietettä. Suomessa kun maatilakokoluokan biokaasun tuotanto liikennepolttoaineeksi ei ole kannattavaa ilman porttimaksuja esim. jätevesilietteen, biojätteen tai teollisuuden biohajoavien jätteiden vastaanottamisesta. Vuodesta 2011 maakaasuverkostoon on pumpattu myös biokaasua. CNG-ajoneuvoja on luokkaa 1000 ja maakaasun jakelupisteitä, joissa on mahdollista tankata myös biometaania, on 16. Kaasuverkostoa sijaitsee vain Etelä-Suomen alueella, joten kaasuautojen käytettävyyden kannalta olisi tärkeää saada verkosta riippumattomia jakelupisteitä muualle Suomeen. EU:n valmisteilla oleva direktiivi vaihtoehtoisten polttoaineiden infrastruktuurin käyttöönotosta voisi tehdä tämän mahdolliseksi velvoittamalla jäsenmaat järjestämään riittävästi kaasunjakelupisteitä CNG-ajoneuvoille.

The purpose of this master´s thesis was to study the reasons why biomethane has not become more common as a traffic fuel in Finland although gigawatt-hours of energy are being produced from biogas. Also a model for a potential biomethane distribution network in Middle Finland was developed. The model was based on biomethane produced from livestock manure. Most of the biogas from WWT plants and landfills is already being used for electricity and heat production. But most of the potential of farms is not being used: there is nowadays only one farm with biomethane filling station and seven other farm biogas reactors producing over 200 MWh/a energy, mainly in the form of heat. The farms with cows and pigs as livestock would have the potential to produce 51-120 million m3 methane i.e. 510 1200 GWh energy. This would be enough for 38000 89000 cars. In Middle Finland there are approximately 55 farms with over 50 livestock units according to granted environmental permits. Of these farms conuld be formed eight joint biogas reactors and three individual reactors producing over 200 MWh/a energy in the form of biomethane. Altogether these would produce 4,8 GWh energy, which would be enough for approximately 360 cars. Four reactors would be located within a reasonable distance from small population centers and might be using also e.g. biowaste or sewage sludge for biogas production: In Finland the farm scale biomethane production to traffic fuel is not profitable without gate fees from e.g. sewage sludge, bio waste or industrial biodegradable waste. Since 2011 biomethane has been pumped to natural gas network. There are approximately 1000 CNG-vehicles and 16 gas filling stations with the possibility to fuel with biomethane. The gas network is located only in the area of Southern Finland thus it would be important for the usage of gas vehicles to have distribution points, which are not depending on the network, in other parts of Finland. The EU directive on the deployment of alternative fuels infrastructure might make this possible by obligating the member states to ensure that CNG-vehicles are able to circulate union-wide.