Hake viljankuivauksen lämmönlähteenä, Taurun Siemen Oy Aleksi Järvenpää, esitetty 6.2.2019 Suomen metsäkeskuksen Metsäenergia-työpajassa.

1. Hake viljankuivauksen
lämmönlähteenä
TAURUN SIEMEN OY
ALEKSI JÄRVENPÄÄ
8.2.2019

2. Sisällys
• Taurun Siemen Oy
• Hakelämpöinvestointi
• Yleistä tietoa viljankuivauksesta ja hakkeesta
• Hake viljankuivauksessa
◦ Hakkeen vertailu polttoöljyyn
• Hakelämmitysinvestoinnin kannattavuus
◦ Kannattavuuteen vaikuttavat tekijät
◦ Kannattavuuslaskelma
• Yhteenvetoa
8.2.2019 2

3. Taurun Siemen Oy
• Perustettu vuonna 2011
• Pakkaamotoiminta alkoi jo 2001
• Sijaitsee Konnunsuolla
• Peltosiemen ry:n jäsen
• Viljelypinta-ala n. 180 ha, myös sopimustuottajia
• Viljelee, pakkaa ja myy sertifioitua viljan- ja heinänsiemenentä
• Vuosittainen sertifiointimäärä n. 500 tonnia
• Investointi hakelämpölaitokseen tehty vuonna 2016
8.2.2019 3

4. Hakelämmitysinvestointi
• Kuivurin viereen rakennettiin erillinen hakelämpölaitos
• Vesikiertoinen kattila, 2 lämmönvaihdinta kuivurin luona
• Teho 700 kW
• Syitä hakelämmityksen valitsemiseen
• Öljyn kulutus aiemmin n. 20 000 – 30 000 litraa vuodessa
• Mahdollisuus hyödyntää omia metsiä hakkeen tuotannossa
• Kannattavuus
• Mahdollisuus muiden rakennusten lämmitykseen talvella
8.2.2019 4

8. Yleistä viljankuivauksesta
• Viljaa kuivataan säilymisen varmistamiseksi
• Kuivaus alle 14% kosteuteen takaa pitkäaikaisen säilyvyyden
• Suomessa yleisin viljankuivuri on kennoista koostuva eräkuivuri
• Viljan puintikosteus keskimäärin n. 18-21%
• Puidun viljan kuivauksen aloitus n. 24h kuluessa
• Viljankuivureiden koot n. 20m3 – 60m3
• Uunien tehot vaihtelevat 200kW – 1000 kW
8.2.2019 8

9. Viljankuivauksen erikoisuuksia
• Vaatii paljon tehoa
• Hankala yhdistää tilan muihin lämmitystarpeisiin
•Kuivausilman lämpötilan säätö kuivattavan viljan mukaan
• Siemen-, leipä- ja mallasviljoilla pienet kuivauslämpötilat
• Rehuviljalla voidaan käyttää korkeita kuivauslämpötiloja
• Korkeilla kuivauslämpötiloilla parempi hyötysuhde
• Rehuviljaa kuivattaessa kuivausprosessi nopeutuu ja energiatehokkuus kasvaa
kuivauslämpötilan noustessa
8.2.2019 9

10. Yleistä tietoa hakkeesta
•Tärkeimmät ominaisuudet
◦ Kosteus: vaikuttaa puun palamisnopeuteen ja puun sisältämään
lämpöenergiaan
◦ Tiiviys: vaikuttaa hakkeen irtotiheyteen, muuntokertoimena kiintokuution ja
irtokuution välillä käytetään yleisesti tiiviyslukua 0,4 m3/i-m3
◦ Hake- ja puulaji: vaikuttavat tiiviyteen ja teholliseen lämpöarvoon
8.2.2019 10

11. Hakkeen lämpöarvo
• Kalorimetrinen lämpöarvo (MJ/kg)
◦ Otetaan huomioon palamistuotteena syntyvä ja polttoaineessa olleen veden
höyrystymisenergia
• Tehollinen lämpöarvo (MJ/kg)
◦ Kalorimetrisestä lämpöarvosta vähennetään polttoaineen sisältämän vedyn
palamisessa syntyneen veden höyrystämiseen kulunut lämpömäärä
• Tehollinen lämpöarvo saapumistilassa (MJ/kg, wb)
◦ Vähennetään tehollisestä lämpöarvosta polttoaineen kosteuden takia
sisältämän veden höyrystymisenergia
◦ Näihin vaikuttaa puun kemiallinen koostumus, vesipitoisuus ja
tuhkapitoisuus
◦ Hakkeella irtotilavuusyksikön (i-m3) teholliseen lämpöarvoon vaikuttavat
edellisten lisäksi myös kuiva-tuoretiheys ja tiiviys
8.2.2019 11

12. 8.2.2019 12
Hakelaji
Kosteus Tehollinen
lämpöarvo
kuiva-aineessa
(MJ/kg)
Tehollinen
lämpöarvo
saapumistilassa
(MJ/kg)
Irtotiheys
saapumistilassa
(kg/i- m3)
Energiatiheys
(MWh/i- m3)
Tuhkapitoisuus
kuiva-aineessa
(%)
Metsätähdehake 50 - 60 18,5 - 20 6 - 9 250 - 400 0,7 - 0,9 1 - 3
Kokopuuhake 45 - 55 18,5 - 20 7 - 10 250 - 350 0,7 - 0,9 1 - 2
Rankahake 40 - 55 18,5 - 20 7 - 11 250 - 350 0,7 - 0,9 0,5 - 2
Puulaji Puun koko Lämpöarvo (MJ/kg)
Runko Latvus Kokopuu Lehdet
Mänty Pieni 19,33 20,23 19,53 21
Täysikasvuinen 19,55 20,09 19,63 21,04
Kuusi Pieni 19,02 19,77 19,29 19,22
Täysikasvuinen 19,16 19,41 19,24 19,19
Rauduskoivu Pieni 19,15 19,53 19,21 19,72
Täysikasvuinen 18,96 19,61 19,05 19,76
Eri hakelajien ominaisuuksia
(Alakangas 2000. Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia)
Eri puulajien tehollisia lämpöarvoja kuiva-aineelle
(Nurmi 2000. Characteristics and storage of whole-tree biomass for energy)

13. 8.2.2019 13
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Energiatiheys(MWh/i-m3)
Lämpöarvo(MJ/kg)
Kosteus (%)
Lämpöarvo tuoretta puukiloa
kohti
Energiatiheys
Kuusen kokopuuhakkeen tehollinen lämpöarvo
saapumistilassa (MJ/kg) ja energiatiheys (MWh/i-m3)

14. Hake viljankuivauksessa
• Kuumailmakuivureiden lämmönlähteenä voidaan käyttää hakkeella
toimivia biouuneja
◦ Hakelämmitysjärjestelmät joko suoraan ilmalämmitteisiä tai
vesikiertoisia biokattiloita, joista lämpö otetaan viljankuivaukseen vesi-
ilma radiaattorin avulla.
◦ Suora ilmalämmitteinen kuivuriuuni paljon yleisempi viljankuivauksessa
◦ Pienemmät investointikustannukset, yksinkertainen rakenne ja
suhteellisen hyvä hyötysuhde
◦ Vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä harvinaisempi
◦ Viljankuivauksen tarvitsema lämpöteho usein paljon suurempi, kuin
muut maatilan vaatimat lämmityskohteet, joten ei ole kannattavaa
yhdistää näitä
◦ Vesikiertoinen järjestelmä rajoittaa kuivauslämpötilaa
• Biopolttimella varustetut kuivuriuunit tarvitsevat aina automaattisen
polttoaineen syöttöjärjestelmän, jotta kuivauslämpötila pysyisi tasaisena
8.2.2019 14

15. Hakkeen vertailu polttoöljyyn
• Kevyt polttoöljy
◦ Yksinkertaiset ja halvat polttolaitteet
◦ Yksinkertainen polttoaineensyöttöjärjestelmä, korkea lämpöarvo ja energiatiheys
• Hake
◦ Ominaisuuksiltaan vaihtelee paljon, vaatii monimutkaisemman ohjauskeskuksen
◦ Korkean tuhkapitoisuuden takia vaatii tuhkanpoistojärjestelmän
◦ Vaatii huomattavasti suuremmat varasto- ja käsittelytilat, sekä
polttoaineensyöttöjärjestelmän
8.2.2019 15
Polttoaine Tehollinen
lämpöarvo
käyttökosteudessa
(MJ/kg)
Kosteus-% Tiheys
(kg/irto-m3)
Tuhkapitoisuus
kuiva-aineesta,
%
Kevyt polttoöljy 42,7 0,02 840 0,01
Rankahake 7,0 - 11,0 40 - 55 250 - 350 0,5 - 2,0
Metsätähdehake 6,0 - 9,0 50 - 60 250 - 400 1,0 - 3,0
Hakkeen (Alakangas 2000) ja kevyen polttoöljyn (Raiko ym. 1995. Poltto ja palaminen) ominaisuuksia

16. Hakkeen ja kevyen polttoöljyn vuosittaisia
hintoja (Tilastokeskus 2017)
• Kevyelle polttoöljylle arvo 80 €/MWh vastaa n. 79 snt/l
• Hakkeelle tyypillisellä energiatiheyden arvolla 0,8 MWh/i-m3, 21 €/MWh vastaa n. 16,8 €/m3
8.2.2019 16
Polttoaine
Vuosi
2013 2014 2015 2016
Hinta alv 0% (€/MWh)
Kevyt polttoöljy 88,9 81,8 66,7 61,4
Metsähake/-murske
käyttöpaikalla 20,7 21,3 21,3 20,9
Erotus 68,2 60,5 45,4 40,5

17. Hakelämmityksen kannattavuus
• Kannattavuuteen vaikuttavat tekijät
◦ Kiinteät kustannukset
◦ Rakennus-, asennus- ja laitekustannukset
◦ Oman pääoman korkovaatimus
◦ Poistoaika
◦ Muuttuvat kustannukset
◦ Lämmitystarve, johon vaikuttavat puintikosteus, varastokosteus,
viljankuivurin energiankulutus, kuivattava viljamäärä
◦ Hakkeen hinta
◦ Hakekattilan hoitotyöt (huoltotyöt ja hakevaraston täyttö)
8.2.2019 17

18. Kannattavuuslaskelmia
• Esimerkkilaskelma hakelämpöinvestoinnin
kannattavuudesta
• Laskelmassa vertaillaan uuden öljykattilan/hakekontin
kannattavuutta
• Oletetaan, että tilalla on hakkeelle varastotilaa
• Teholuokka 500kW
8.2.2019 18

19. Kannattavuuslaskelmia
Yleiset ominaisuudet Hake Öljy
Puintikosteus, % 20
Varastokosteus, % 13
Kuivauksen energiankulutus,
MJ/kgH2O
4
Kattilan hyötysuhde, % 80 85
Muuttuvat kustannukset
Polttoaineen hinta, €/MWh 21 75
Oman työn hinta, €/h 15
Lisätyö hakelämmityksessä, h 8 0
Oman työn arvo, € 120 0
Kiinteät kustannukset
Korkokanta, % 5
Poistoaika, v 20
Lämmitysinvestointi, € 70000 15000
Investointituki, € 28000 0
Erotus 42000 15000
Poisto, €/v 2100 750
8.2.2019 19
-20000
-10000
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325
NPV(€)
Pinta-ala (ha)
4000 kg/ha
5000 kg/ha

20. Kannattavuuslaskelmia
8.2.2019 20

21. Öljyn hinnan vaikutus kannattavuuteen
8.2.2019 21
-20000
-10000
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325
NPV(€)
Pinta-ala (ha)
Öljyn hinta 95 €/MWh
Öljyn hinta 85 €/MWh
Öljyn hinta 75 €/MWh
Öljyn hinta 65 €/MWh

22. Kannattavuuden parantaminen
• Hakelämpöinvestoinnille vaihtoehtoista käyttöä
viljankuivauskauden ulkopuolella
◦ Hakelämpökontin vuokraus tilan ulkopuolelle
• Omasta metsästä hankitun hakkeen käyttö
◦ Hinta muodostuu: haketus, kuljetus, oman työn arvo ja puun hinta
energiarankana
• Pienemmän vesikiertoisen kattilan sijoitus samaan
uunihuoneeseen viljankuivauskattilan kanssa
◦ Mahdollisuus lämmittää tilan muita rakennuksia pienellä kattilalla, joka
käyttää samaa hakevarastoa ja uunihuonetta
8.2.2019 22

23. Yhteenvetoa
• Hakelämmitys hyvin viljankuivaukseen sopiva vaihtoehto
◦ Maatiloilla mahdollisuus hyödyntää omaa metsää energiantuotannossa
• Viljankuivauksessa tarvitaan suuria tehoja, joten hakkeen laatuun
kannattaa panostaa
• Markkinoilla nykyään paljon vaihtoehtoja kuivuriuuneille ja biopolttimille
• Suurilla kuivattavilla vilja-aloilla hakelämmitys ehdottomasti kannattavampi
• Kannattavuuslaskelma kannattaa tehdä jokaiselle tilalle yksityiskohtaisesti
◦ Arvioidaan tilalle sopivia rakennusmahdollisuuksia, entisten rakennusten
hyötykäyttöä ja tilan satotasoa
• Tukikauden 2014-2020 40 % investointituki erittäin merkittävä osuus
laskelmissa
• Öljyn hinnan vaihtelulla suuri osuus kannattavuuslaskelmissa
8.2.2019 23

24. 8.2.2019 24
Kiitos!