Tehokas bioenergiantuotanto vaatii teknologiaa ja polttoainetuntemusta

Minulla on ollut ilo työskennellä jo lähes kolmekymmentä vuotta energiantuotantoratkaisujen parissa. Työssäni olen nähnyt, kuinka energiapolitiikka ohjaa investointeja niin Suomessa kuin ympäri maailmaa. Energiapolitiikkaan ja sen perusteella tehtäviin ratkaisuihin pätee moneen muuhunkin yhteyteen sopiva sanonta – monimutkaisiin ongelmiin on harvoin yksinkertaisia ratkaisuja.

Luonnonvarojen niukkuus ja ilmastonmuutos ovat asettaneet energiantuottajat ja meidät teknologiankehittäjät uusien haasteiden eteen. Mutta mistäs insinööri pitääkään enemmän kuin haasteista.

Kun noudatamme kiertotalouden oppeja, että jokainen raaka-aine hyödynnetään mahdollisimman monta kertaa ja mahdollisimman korkealla arvolla. Nämä opit sopivat myös puun ja muun biomassan energiakäyttöön. Pääosa puuenergiasta Suomessa onkin metsäteollisuuden jätteitä ja tähteitä. Liemien ja metsätähteen polttamiseen leijukerrosteknologia sopii erinomaisesti. Kehittämissämme tekniikoissa biomassan poltto ei kilpaile hyväarvoisesta puuraaka-aineesta, jota voitaisiin käyttää arvokkaampiin käyttökohteisiin. Tekniikkamme hyödyntävät sitä puuta ja muuta biomassaa, mikä ei kelpaa kenellekään muulle arvokkaampaan jalostukseen.

Biomassan energiakäytössä polttoaine on entistä haastavampaa ja toisaalta energiatehokkuudelta odotetaan entistä enemmän. Sähkön ja lämmön tuotannon hyötysuhde halutaan korkeammaksi, mikä edellyttää korkeampaa höyryn lämpötilaa. Tämä asettaa teknisiä haasteita kattiloille erityisesti kuumakorroosion osalta. Samalla päästörajat tiukkenevat.

Kiertoleijupetikattila soveltuu erinomaisesti biomassan energiakäyttöön. (Kuva Valmet)

 

Tutkimus ja kehitystyö avainasemassa

Tavoitteena on siis tehdä haastavasta polttoaineesta sähköä ja lämpöä mahdollisimman tehokkaasti mahdollisimman pienin päästöin. Jotta tämä yhtälö saadaan toimimaan, pitää olla oikea tekniikka ja erinomainen tuntemus erilaisista polttoaineista ja niiden käyttäytymisestä.

Polttoainetutkimuksemme kivijalka on Tampereella sijaitseva oma tutkimuskeskuksemme, jossa puolikaupallisen kokoluokan laitoksessa voimme testata erilaisten polttoaineiden ja niiden yhdistelmien käyttäytymistä leijupetikattilassa. Polttoaineiden osalta investoinneissa halutaan usein varautua useamman eri polttoaineen käyttömahdollisuuteen. Valmetissa olemme kehittäneet monipolttoainekattilamme niin, että samassa kattilassa voidaan käyttää polttoaineena joustavasti biomassaa, jätettä, turvetta tai hiiltä.

 


Valmetin energia- ja biotekniikkaan keskittyvä R&D Center sijaitsee Tampereella. (Kuva Valmet)

Päästöjenhallintaan olemme jatkuvasti kehittäneet uusia ratkaisuja. Hyvällä ja hallitulla polttoprosessilla voidaan hallita esim. typen oksidien syntymistä. Tehokkailla sähkösuotimilla voidaan poistaa savukaasuissa olevat pölyt. Happamat päästöt kuten esimerkiksi rikkioksidit poistetaan puolestaan pesureilla. Tehokkailla tekniikoilla päästään lähes 100% päästöjen hallintaan. Savukaasujen pesuun voidaan myös yhdistää lämmön talteenotto, mikä lisää laitoksen energiatehokkuutta.

Tällä osaamisella olemme voineet tehdä erittäin onnistuneita biomassaa, jätettä ja monipolttoaineita hyödyntäviä voimalaitoshankkeita Suomessa ja muissa Pohjoismaissa. Viimevuosina tälle osaamiselle on ollut entistä enemmän käyttöä myös Aasiassa. Näissä maissa polttoaine kirjo on vielä suurempi ja osaamistamme hyödyntämällä olemme esimerkiksi voineet viedä biomassaa ja monipolttoainekattiloita Japaniin. Viimeisen puolentoista vuoden aikana olemme myyneet Japaniin viisi kattilaa, joiden yhteisarvo on noin 200 miljoonaa euroa.

Joustavaa energiantuotantoa Naantalissa

Naantalin vuonna 2017 käynnistetty voimalaitos käyttää polttoaineenaan sekä biomassaa että fossiilisia polttoaineita. (Kuva Valmet)

Erinomainen esimerkki tehokkaasta ja joustavasta energiantuotannosta, jossa hyödynnetään puuenergiaa, on Turun Seudun Energiantuotannon Naantalin monipolttoainevoimalaitos, jossa tuotetaan sähköä ja lämpöä. Valmet on toimittanut vuonna 2017 käyttöön otettuun voimalaitokseen modernin kiertoleijupetikattilan. Uuden voimalaitoksen polttoaineteho on noin 430 MW, josta tuotetaan 92% hyötysuhteella 146 MW sähköä ja 250 MW lämpöä. Tavoitteena on käyttää kattilaa 60% biomassaosuudella. Monipolttoainevoimalaitos tuottaa vuodessa 1400 gigawattituntia kaukolämpöä, 200 gigawattituntia prosessihöyryä ja 800 gigawattituntia sähköä. Voimalaitoksessa voidaan käyttää polttoaineena puuta, olkea, turvetta, kivihiiltä sekä jätteestä valmistettua kierrätyspolttoainetta. Tavoitteena on käyttää pääosin paikallista metsähaketta, joka kerätään ja kuljetetaan noin 100-150 kilometrin säteeltä laitoksesta.

Kai Janhunen

Kirjoittaja on Valmetin energialiiketoiminnan johtaja. Hän on saanut konetekniikan diplomi-insinöörin koulutuksen Tampereella ja toimii mm. Euroopan voimalaitostoimittajien yhdistyksen varapuheenjohtajana.   

Vastaa