1. No category

Sivutuotteiden kuivaus ja hyödyntäminen
energiantuotannossa - Liiketoimintamallit
Case 1: Kerroskuivuri tuoretta purua ja haketta tuottavalla sahalla
Case 2: Kerroskuivuri metsähaketta käyttävällä kaukolämpölaitoksella
Case 3: Kerroskuivuri vs viirakuivuri briketin valmistukseen käytettävän sahanpurun
kuivauksessa
Puun käytön laaja-alaistaminen- hankkeen osatutkimus
Lieksan Teollisuuskylä Oy
Kerantie 26
81720 Lieksa
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
2
Tiivistelmä
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia, kannattaako haketta, purua ja/tai kuorta kuivata sahan oman
lämpölaitoksen lämmöllä vai hakkeen käyttökohteessa kaukolämpövoimalan yhteydessä, kun
kuivurityyppinä käytetään kerroskuivuria tai viirakuivuria. Samalla tutkittiin, millä edellytyksillä kuivaus on
kannattavaa ja millaisella toimintatavalla liiketoiminta kannattaa järjestää.
Biopolttoaineen kuivaus tuo seuraavia etuja lämpölaitoksille
- biopolttoaineen energiasisältö MWh/i-m3 kasvaa (sisältää vähemmän vettä, jonka
haihduttamiseen kuluu osa poltossa saatavasta energiasta)
- biopolttoaine lämmintä jo ennen kattilaan syöttöä, jos kuivuri on lämpölaitoksen yhteydessä
- lämpölaitoksen hyötysuhde parantuu kts kuvat 1 ja 2.
- jos lämpölaitoksen nimellisteho (valmistajan antama takuuarvo max teholle) on laskettu
kuivaamattomalla biopolttoaineella (keskikosteus 50…60%), niin kuivatulla biopolttoaineella
voidaan saada kattilasta jopa yli 100% tehoja lisää.
- Lämpölaitoksen savukaasupesureiden vesien lämpö on mahdollista hyödyntää kuivurissa, jos
kuivuri on lämpölaitoksen yhteydessä
- Kuljetuskustannukset laskevat jopa puoleen (€/MWh ja €/i-m3), sillä tuoreesta biomassasta ei
saada aina täyttää kuormaa painon ylityksen vuoksi ja kuorman pienemmän energiasisällön
vuoksi.
Briketöinnin ja pelletöinnin ehdoton edellytys on riittävän kuiva raaka-aine. Teollisuuslaadun briketin
valmistus onnistuu, kun biomassan (puru, kutterinlastu yms) kosteus alle 18%. Sen sijaan pelletin
valmistuksessa raaka-aineen tulee olla hienojakoista havupuuta (sahanpurua), jonka kosteus alle 15%.
Pelletin valmistuksessa raaka-aineella kosteudelle on siis tiukemmat vaatimukset kuin briketöinnissä.
Kuivauksen avulla hakkeesta saadaan siis jopa lähes kaksi kertaan enemmän lämpöenergiaa irtokuutiometriä
kohti kuin ilman kuivausta. Kaukolämpövoimalan tapauksessa voidaan hyödyksi lisäksi laskea se, että
kuivattu hake on valmiiksi lämmintä polttokattilaan mennessä, jolloin kattilan hyötysuhde paranee useita
prosentteja. Kun nämä huomioidaan, niin kaukolämpövoimalan tapauksessa kuiva ja lämmin hake voi
tuottaa jopa yli kaksi kertaa enemmän lämpöä kuin tuore metsähake per irtokuutiometri. Metsähakkeen
kuivaus kaukolämpölaitoksella on tämän tutkimuksen mukaan erittäin kannattavaa liiketoimintaa.
Myös kuivan biomassan kuljetus on kannattavampaa kuin tuoreen biomassan kuljetus, sillä yhdessä
kuormassa kuivaa biomassaa saadaan jopa kaksinkertainen energiamäärä (MWh) toimitettua asiakkaalle
verrattuna tuoreeseen biomassaan. Esimerkiksi jos tuoreen hakkeen energiasisältö 0,54 MWh/i-m3 ja paino
300 kg/i-m3 ja kuivan hakkeen energiasisältö 0,85 MWh/i-m3 ja paino 253 kg/i-m3, niin märkää haketta
saadaan kuormassa toimitettua asiakkaalle noin 64 MWh per kuorma (120 i-m3 per kuorma) ja kuivattua
haketta taas saadaan toimitettua noin 121 MWh (142 i-m3 per kuorma).
Annetuilla biopolttoaineen lähtöarvoilla tuoreen biopolttoaineen kuivaus on kannattavaa kaikissa
tapauksissa, jos tuotantomäärä on yli 10 000 irtokuutiota ja jos polttoaineen kosteusprosentti laskee
kuivauksessa yli 15%. Kannattavuutta lisää, jos kuivurin tuottama polttoaine käytetään heti lämpimänä
kuivurin yhteydessä olevassa lämpölaitoksessa. Erityisen kannattavaa kuivaus on, jos lämpölaitoksen tehot
eivät riitä huippukulutuksen aikaan kosteaa polttoainetta käytettäessä. Tällöin kuivurin tuottamalla kuivalla
polttoaineella voidaan korvata lisä/varalämmön käyttöä tai jopa kokonaan uuden lämpölaitoksen
rakentaminen. Laskelmissa ei huomioitu mahdollisia investointitukia. Jos kuivuri-investoinnille saadaan
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
3
investointituki (normaalisti 30%), niin kuivaus on kannattavaa toimintaa kaikissa tarkasteluissa tapauksissa,
sillä tuet parantavat vuositulosta noin 20 000…25 000 euroa vuodessa.
Sahanpurun kuivaus briketöintiä varten ei ole kannattavaa, jos siitä saa briketin raaka-aineeksi kuivattuna 20
euroa irtokuutiolta. Tuoreen sahanpurun voi myös aina myydä sellaisenaan energiantuotantoon. Tällä
hetkellä kaukolämpölaitokset maksavat kosteasta biopolttoaineesta noin 15 euroa MWh:lta toimitettuna.
Tuoreen sahanpurun energiasisältö on noin 0,7 MWh per irtokuutio ja keskimääräinen rahti noin 3 euroa per
irtokuutio. Tällöin myyjä saa 10 000 irtokuution tuoreesta sahanpuruerästä noin 91 000 euroa. Jotta
sahanpurua kannattaisi kuivata briketintuotantoa varten, tulee brikettiliiketoiminnan tuottaa voittoa
vähintään 100 000 euroa 2 500 tonnin kapasiteetilla. Tämä tarkoittaa, että brikettituotannon tulee tehdä
voittoa vähintään 40 euroa per tuotettu tonni.
Verrattaessa
viirakuivuria
ja
kerroskuivainta,
niin
havaitaan,
että
kerroskuivuri
on
investointikustannuksiltaan noin 20% pienempi kuin viirakuivain, kun vuosittainen kapasiteetti on
2 000…3 000 tonnia. Kerroskuivain on kompaktimpi kokonaisuus, jolloin myös rakentamistyöt (perustukset
yms.) ovat edullisemmat. Tämän tutkimuksen lähtötiedoilla kerroskuivain on hieman edullisempi ratkaisu
biomassan kuivaukseen kuin viirakuivuri.
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
4
Sisällysluettelo
1. Johdanto
5
2. Biopolttoaineen kuivauksen edut lämpölaitoksille
5
3. Kerroskuivurit
10
4. Viirakuivurit
10
5. Aineisto ja menetelmät
12
6.1 Case 1: Kerroskuivuri tuoretta purua ja haketta tuottavalla sahalla
13
6.1.1 Case 1.1 Kerroskuivuri tuoretta purua ja haketta 15 000 i-m3 tuottavalla sahalla
13
6.1.2 Case 1.2 Kerroskuivuri tuoretta purua ja haketta 20 000 i-m3 tuottavalla sahalla
16
6.2 Case 2: Kerroskuivuri metsähaketta käyttävällä kaukolämpölaitoksella
19
6.2.1 Case 2.1: Kerroskuivuri metsähaketta 10 000 i-m3 käyttävällä kaukolämpölaitoksella
19
6.2.2 Case 2.2: Kerroskuivuri metsähaketta 12 500 i-m3 käyttävällä kaukolämpölaitoksella
22
6.3 Case 3.1 ja 3.2: Kerroskuivuri vs viirakuivuri briketin valmistukseen käytettävän sahanpurun
kuivauksessa
25
7. Tulokset
30
8. Johtopäätökset
32
Kirjallisuus
34
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
5
1. Johdanto
Puun Käytön laaja-alaistamishankkeen tavoitteena on kartoittaa uusia puutuoteratkaisuja ja etsiä
kannattavia liiketoimintamalleja seuraavasti:
-
millaisia tuotteita, mihin käyttötarkoituksiin, tärkeimmät ominaisuudet ja testaustiedon
hankinta mm. palon- tai termiitinkestosta
valmistusteknologiat eli millaisilla koneilla, laitteilla ja prosesseilla tuotteita valmistetaan
sivutuoteasiat eri ratkaisuilla
Uusiin tuotteisiin ja järjestelmäkokonaisuuksiin sekä modifiointiin liittyvät kohdemarkkinoiden ja
valmistusmaan vaatimat hyväksynnät, vaatimukset, määräykset ja asiakastarpeet
Kootun tiedon analysointi Lieksan Teollisuuskylä Oy:n ja yritysverkoston käyttöön eli raportti
liiketoimintamallivaihtoehdoista
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia, kannattaako sahahaketta, purua ja/tai kuorta kuivata sahan oman
lämpölaitoksen lämmöllä vai hakkeen käyttökohteessa kaukolämpövoimalan yhteydessä, kun
kuivurityyppinä käytetään kerroskuivuria tai viirakuivuria. Samalla tutkittiin, millä edellytyksillä kuivaus on
kannattavaa ja millaisella toimintatavalla liiketoiminta kannattaa järjestää.
2. Biopolttoaineen kuivauksen edut
Biopolttoaineen kuivaus tuo seuraavia etuja lämpölaitoksille
-
-
biopolttoaineen energiasisältö MWh/i-m3 kasvaa (sisältää vähemmän vettä, jonka
haihduttamiseen kuluu osa poltossa saatavasta energiasta)
biopolttoaine lämmintä jo ennen kattilaan syöttöä, jos kuivuri on lämpölaitoksen yhteydessä
lämpölaitoksen hyötysuhde parantuu kts kuvat 1 ja 2.
jos lämpölaitoksen nimellisteho (valmistajan antama takuuarvo max teholle) on laskettu
kuivaamattomalla biopolttoaineella (keskikosteus 50…60%), niin kuivatulla biopolttoaineella
voidaan saada kattilasta jopa yli 100% tehoja lisää kts kuva 3. Tämä siksi, että kattilan arinoille
sopii saman verran sekä kuivaa että märkää biopolttoainetta, joten kuivalla biopolttoaineella on
laitteiston teho kasvaa suoraan verrannollisesti biopolttoaineen energiasisällön MWh/i-m3
mukaan.
Lämpölaitoksen savukaasupesureiden vesien lämpö on mahdollista hyödyntää kuivurissa, jos
kuivuri on lämpölaitoksen yhteydessä
Kuljetuskustannukset voivat jopa puolittua (€/MWh ja €/i-m3), sillä tuoreesta biomassasta ei
saada aina täyttää kuormaa painon ylityksen vuoksi ja kuorman pienemmän energiasisällön
vuoksi.
Briketöinnin ja pelletöinnin ehdoton edellytys on riittävän kuiva raaka-aine. Teollisuuslaadun briketin
valmistus onnistuu, kun biomassan (puru, kutterinlastu yms) kosteus alle 18%. Sen sijaan pelletin
valmistuksessa raaka-aineen tulee olla hienojakoista havupuuta (sahanpurua), jonka kosteus alle 15%.
Pelletin valmistuksessa raaka-aineella on siis tiukemmat vaatimukset kuin briketöinnissä.
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
6
Kyllösen (2009) toteuttamassa tutkimuksessa sahanpurun kuivauksesta ja briketöinnistä Kuhmo Oy:llä
todettiin, että sahanpurun energiatiheys lähes viisinkertaistuu, kun se kuivataan ja puristetaan briketiksi.
Sahanpurun energiatiheys oli 0,68 MWh/i-m3 ja briketin 3,07 MWh/i-m3. Verrattaessa briketin ja sahanpurun
ominaisuuksia havaitaan, että briketti sisältää vähemmän kosteutta, on kosteudeltaan homogeenisempaa ja
energiatiheydeltään noin viisi kertaa tehokkaampaa. Suuremmasta energiatiheydestä johtuen saavutetaan
huomattavia etuja varastoinnissa ja kuljetuksissa.
Kuva 1. Hakkeen kosteuden vaikutus hyötysuhteeseen. Hyötysuhdemittaukset tehtiin Ylihärmän
Kuntokeskuksella Helppo Lämpö Oy:n omistamalla 0,97 MW:n tehoisella KPA kattilalla. (Esa Koskiniemi, Juha
Viirimäki 2012).
Kuvassa 2 esitetään esimerkki hyötysuhteen muuttumisesta kattilan tehon mukaan. Kuvassa 2 on oletettu
pienessä kattilassa savukaasun loppulämpötilan alenevan merkittävästi kattilan tehon mukaan, samoin
savukaasun happipitoisuus kasvaa suhteessa pienessä kattilassa enemmän kuin suuremmassa kattilassa. Alle
1 MW kattiloissa pienillä osatehoilla säteily- ja johtumishäviön osuus häviöistä on suuri. (Energiateollisuus ry
ja Ympäristöministeriö 2012).
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
7
Kuva 2. Esimerkki hyötysuhteen muuttumisesta kattilan tehon mukaan (Energiateollisuus ry ja
Ympäristöministeriö 2012).
Kuvassa 3 on esimerkki polttoaineen kosteuden vaikutuksesta kattilasta saatavaan tehoon.
Mitoituskosteutta suurempi kosteus alentaa kattilasta saatava tehoa. Samalla kattilan hyötysuhde alenee
merkittävästi. (Energiateollisuus ry ja Ympäristöministeriö 2012).
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
8
Kuva 3. Esimerkki polttoaineen kosteuden vaikutuksesta kattilasta saatavaan tehoon (Energiateollisuus ry ja
Ympäristöministeriö 2012).
Savukaasupesurien ensisijaisena hankintaperusteena on ollut savukaasujen vesihöyryn lauhdelämmön
talteenotosta saatava taloudellinen hyöty. Lauhde-energialla esilämmitetään yleensä kaukolämmön
paluuvettä kts kuva 4. Tästä syystä Suomessa pesureja käytetään eniten lämmityskattiloissa.
Hiukkaserottimina pesuilla ei ole suurta taloudellista merkitystä, koska ne erottavat tehokkaimmin karkeita
hiukkasia kuten hinnaltaan edulliset multisyklonitkin. Kuivurin yhdistäminen kattiloihin, joissa on
savukaasupesuri, on järkevää tapauksissa, joissa savukaasupesurien lauhdevesien lämmölle ei ole järkevää
käyttökohdetta. Joissain tapauksissa kaukolämmön paluuveden lämpötila on niin korkea, että
savukaasupesurien lauhdevettä (noin 55 astetta) ei voida hyödyntää paluuveden lämmittämisessä. Myös
lämmön ja sähkön yhteistuotannossa kuivurin käyttö voi olla järkevää, sillä paluuveden esilämmitys
pienentää höyryturbiinin jäähdytystä ja sähkötehoa, mikä heikentää pesurin taloudellista kannattavuutta.
Jos siis savukaasupesurien lauhdevedet käytettäisiin biopolttoaineen kuivauksessa, niin näitä ongelmia ei
syntyisi. (Energiateollisuus ry ja Ympäristöministeriö 2012).
Valtaosa Suomessa polttolaitoksilla käytettävistä märkäerottimista on tyypiltään rikin poistoon tarkoitettuja
pesureja, joiden edessä on hiukkaserotin. Jos esierottimena on sykloni, pesuri koostuu erillisestä karkeiden
hiukkasten märkäerottimesta ja lämmön talteenottoyksiköstä (LTO), joka on tavallisesti
täytekappalekolonni. Hiukkasten märkäpesua ei tarvita, jos hiukkaserottimena on sähkösuodatin.
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
9
Rikkidioksidin ja vetykloridin (HCl) erotukseen pesurit ovat tehokkaita. Erotusaste kasvaa päästökaasun
alkupitoisuuden mukana. Esimerkiksi turpeenpolton rikkidioksidin (ja hiukkasten) erotusaste on tavallisesti
80…98 %. Hiukkasten mukana pesuveteen erottuu myös raskasmetalleja. Rikkidioksidin erotusasteeseen
vaikuttavat pesuveden lämpötila ja pH. Myös HCl:n erotusaste on korkea, useimmiten 70…95 %. Lauhdevesi
johdetaan selkeytysaltaasta neutraloituna ja suodatettuna viemäriin tai vesistöön. Ojaan johdettava
lauhdevesi saostetetaan kemiallisesti, selkeytetään ja suodatetaan. Neutralointikemikaalin (tavallisesti
NaOH) kulutus kasvaa rikkipitoisuuden mukana, mikä lisää kustannuksia. Pesurin lauhdeveden ja
tuhkalietteen käsittelyn vaatimuksista tulee sopia etukäteen paikallisen ympäristöviranomaisen kanssa.
Pesurit ovat taloudellisesti edullisimpia kosteita puupolttoaineita käyttävissä lämpökeskuksissa. Niissä
hiukkasten erotusaste on melko vaatimaton, koska pienhiukkasten osuus lentopölyssä on suuri. HCl:n
erotuksesta huolimatta neutralointikemikaalin käyttötarve on pieni, koska puun emäksinen tuhka neutraloi
lauhdevettä. Kuorta ja purua käyttävillä laitoksilla pesurin lämmön talteenottoteho on parhaimmillaan noin
30 % kattilan tehosta, jos kaukolämmön paluuveden lämpötila on matala (esimerkiksi 45 oC) ja palamisilma
kostutetaan pesurivedellä. Kostutuksen ansiosta pesurista saadaan suurempi ja tasaisempi LTO-teho
(lämmön talteenoton teho) kaukolämmön paluuveden lämpötilan vaihdellessa. Pesuri toimii tehokkaimmin
kattilan nimellistehon alueella. Pienillä osatehoilla ilmakerroin kasvaa ja savukaasut laimenevat, mistä syystä
LTO-tehon osuus pienenee. (Energiateollisuus ry ja Ympäristöministeriö 2012).
Kuva 4. Savukaasupesurin lämmön talteenotto-osan kytkentä kaukolämpöverkkoon ja palamisilman
kostutin. (Energiateollisuus ry ja Ympäristöministeriö 2012).
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
10
3. Kerroskuivurit
Kuvassa 5 on esitetty BioInno-Patu kerroskuivuri. Tehokas ripapattereissa kiertävän lämpimän nesteen ja
ilman yhtäaikaiseen kiertoon perustuva kerroskuivausjärjestelmä on tekniikaltaan täysin uutta Suomessa.
Kuivaustasoja kerroskuivuriin asennetaan normaalisti 3…5 kappaletta. Kerroskuivurissa käytetään hyväksi
kattilahuoneesta saatavaa hukkalämpöä, kaukolämmön paluuvettä jatai savukaasupesureiden vedestä
saatavaa lämpöä. Lisäksi kuivurissa hyödynnetään tarpeen vaatiessa primäärilämpöä. Kantavien akselien
sisällä ja tasoilla eväputkissa kattilan lämmönvaihtimen kautta kiertävä lämmin vesi kuivattaa tehokkaasti
jäätyneenkin hakkeen ja lämmin kiertoilma sitoo ja kuljettaa kosteuden pois. Ilmankierto hoidetaan
puhaltimilla, joiden tehoa ohjaa kosteutta tarkkaileva ohjausyksikkö. Kuivattavaksi kelpaa pienillä teknisillä
muutoksilla vaikkapa briketin ja pellettien raaka-aineeksi tuleva hake ja sahajauho tai vaikkapa turve.
Kuva 5. Bioinno Patu Oy:n kerroskuivuri.
4. Viirakuivurit
Viirakuivaimia valmistavat mm. Urbas ja Stela (kts. http://www.stela.de/en/products/belt_drier/).
Viirakuivaimia käytetään yleensä, kun kuivauslämpötilat ovat alle 100 oC asteen. Viirakuivaimilla kuivataan
purun ja hakkeen lisäksi viljatuotteita ja ruokaa (mm. muroja, hedelmiä), lemmikkien ruokia (siankorvia,
nahkaa, kuivaruokaa yms) ja jätelietteitä. Stela on toimittanut yli 140 matalan lämpötilan viirakuivainta.
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
11
Urbas toimitti ison viirakuivaimen Kuhmo Oy:lle, joka käyttää viirakuivuria briketin raaka-aineen
kuivaukseen. Kuhmo Oy:n viirakuivain on suunniteltu lämpimästä vedestä saatavan energian ja jo
lämmitetyn ympäristön ilman hyödyntämiseen purun kuivatuksessa. Viirakuivaimen pääasiallisena
lämmitysenergiana käytetään Kuhmon lämpö Oy:n lämpövoimalan sekundäärienergiaa. Lämpövoimalan
kuumalla savukaasulla lämmitetään viirakuivaimen kuivausilmaa. Täydentävänä lämmitysenergiana
käytetään pattereita, joiden vesi lämmitetään lämpövoimalassa. Täydentävä lämmitysenergia on
primäärienergiaa. Kuvassa 6 nähdään lämmitysenergian kuljettamisen tekniikka kuivainlaitoksen ja
lämpövoimalan välillä. Kuivattava tuote saapuu kuivaimelle hihnakuljettimella (kuva 7) ja se johdetaan
pääkuljettimen työntötangoilla pudotuskuilun päällä olevasta siilosta annosteluruuville, joka syöttää
kiertoruuveja. Kiertoruuvi huolehtii tasaisen tuotekerroksen syöttämisestä koko viiran leveydelle.
Kiertoruuvin täyttöaste säätelee materiaalin syöttöä. Kuivatusviiran sekä muiden kuljetuselementtien
kierroslukua ohjataan perustuen kuivatuotteen automaattiseen kosteudenmittaukseen. Poistoilmaventtiilit
imevät lämmönvaihtimelta kuivausilmaa tuotekerroksen ja polyesterikuituisen viiran läpi ja vievät sen
ulkoilmaan. Sähkönkulutuksen minimoimiseksi puhaltimien kierrosnopeutta säädetään kuivaustehon
tarpeen mukaisesti. Kuivatusviiran loppupäässä tuote putoaa poistoruuville, jolloin hihnaan takertuneet
jäännöspurut puhalletaan ulos. Poistoruuvilta esikuivattu tuote kuljetetaan kahden paluuruuvin kautta
jakoruuville ja levitetään toiseksi kerrokseksi ensimmäisen kerroksen päälle suunnilleen kuivaimen
puolivälissä. Kuivaimen päässä ylempi kuiva kerros kuoritaan poistoruuville. Viirakuivaimen rakenne
esitetään kuvan 8 kaaviossa. Tuotantoa voidaan seurata ja ohjata viirakuivainlaitoksen ohjausjärjestelmällä
(kuva 9). Kyllönen 2009.
Kuva 8. Kaavio viirakuivaimesta. 1 märkätuote, 2a kiertoruuvi edessä, 2b kiertoruuvi takana, 3 poistoruuvi ja
ulospuhallus, 4 jakoruuvi , 5 kuivatuote, 6 lämmönvaihdin, 7 poistoilman puhallin, 8 viiranpesulaite ja 9
ympäristön ilma. Kyllönen 2009.
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
12
Kuva 9. Viirakuivainlaitoksen ohjausjärjestelmä. Kyllönen 2009.
5. Aineisto ja menetelmät
Tutkimuksen lähtötietoina käytettiin Enon energiaosuuskunnalla koekäytössä olleen kerroskuivurin tietoja
sekä Lieksan Saha Oy:n antamia tietoja sivutuotteista ja poltosta. Viirakuivurin lähtötiedot hankittiin Stelayhtiöltä Saksasta sekä tutustumalla Kuhmo Oy viirakuivurista tehtyihin julkisiin raportteihin (Kyllönen 2009).
Sahaympäristöön rakennetun kerroskuivurin kustannusarvio on 175 000 euroa, kun tavoitekosteus on yli
30%. Koska metsähake sisältää talvikuukausina lunta ja jäätä, niin kuivuriin tulee asentaa
esisulatusjärjestelmä metsähakkeelle, joka nostaa investoinnin arvon 200 000 euroon. Kun kuivattavan
sahanpurun tai hakkeen tavoitekosteus laskee alle 30%, niin kuivuriin on lisättävä yksi tai kaksi tasoa lisää,
jolloin kerroskuivurin kustannusarvio nousee 200 000 euroon. Tarvittavien rakennustöiden kustannusarvio
on kerroskuivurin tapauksessa noin 50 000 euroa.
Kapasiteetiltaan kerroskuivurin kanssa yhtä suuren viirakuivurin hankintahinta on noin 260 000 euroa ja
tarvittavien rakennustöiden noin 75 000 euroa. Viirakuivuri on siis fyysiseltä kooltaan siis isompi kuin
kerroskuivuri, joka nostaa rakentamistöiden hintaa.
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
13
6.1 Case 1: Kerroskuivuri tuoretta purua ja haketta tuottavalla sahalla
6.1.1 Case 1.1 Kerroskuivuri tuoretta purua ja haketta 15 000 i-m3 tuottavalla sahalla
Taulukoissa 1, 2 ja 3 on esitetty tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on saha, joka
kuivaa kerroskuivurilla sivutuotteita 15 000 irtokuutiota vuodessa myytäväksi kaukolämpölaitoksille
(kuivauslämpötila 90 astetta ja loppukosteus 35%).
Taulukko 1. Tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on saha, joka kuivaa
kerroskuivurilla sivutuotteita 15 000 irtokuutiota vuodessa myytäväksi kaukolämpölaitoksille
(kuivauslämpötila 90 astetta ja loppukosteus 35%).
Siv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una s ahalait ok s elle
Lähtötiedot
Vuodessa kuivattavaa materiaalia
15 000 i-m3
Kuivattavan materiaalin määrä
Paino
Alkukosteus
Loppukosteus
Paino kuivattuna
4 i-M3
300 kg/i-m3
60 %
35 %
253,125 kg/i-m3
Paino alussa
1200 kg
Kuivapaino
750 kg
Vettä materiaalissa alussa
450 kg
Paino kuivattuna
1012,5 kg
Kuivauksessa poistettavan veden määrä
187,5 kg
-->
Märän materiaalin energiasisältö
0,54 MWh/i-m3
-->
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,85 MWh/i-m3
Kuivauksen avulla materiaalin energiasisältö kasvaa
0,31 MWh/i-m3
http://www.kmeoy.fi
Energiasisällön kasvun lisäksi kuivauksen parantaa myös kattilan hyötysuhdetta ja maksimitehoa. Maksimi teho kasvaa, koska kattilan arinoille sopii palamaan kerralla
sama määrä irtokuutioina polttoainetta riippumatta siitä, onko se kosteaa vai märkää--> valmiiksi lämmin ja kuiva polttoaine palaa tehokkaammin ja paremmalla hyötysuhteella.
Kun kattilan hyötysuhde paranee kuivalla polttoaineella
0%
Kattilan max teho kasvaa siis
57 %
niin kuivauksen avulla saadaan lisäenergiaa poltossa noin
0,31 MWh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
14
Taulukko 2. Kuivauksen energiantarve, teho ja aika sekä kuivauslämmön tuottaminen, toimintaympäristönä
on saha, joka kuivaa kerroskuivurilla sivutuotteita 15 000 irtokuutiota vuodessa myytäväksi
kaukolämpölaitoksille (kuivauslämpötila 90 astetta ja loppukosteus 35%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una s ahalait ok s elle
Lähtötiedot
Kuivauserä
Alkulämpötila
Loppulämpötila
Paino
4 i-m3
-20 astetta
70 astetta
300 kg/i-m3
Alkukosteus
60 %
Loppukosteus
35 %
Vettä
450 kg
Puuta
187,5 kg
Kuivan puun om.lämpökap
1340 J/kgK
Jään om. lämpökap.
2090 J/kgK
Veden om. lämpökap.
Veden om. höyrytyslämpökap.
lämmitetettävän veden määrä
750 kg
Haihduttevan veden määrä
Jään om. sulamislämpö
1200 kg
333000 J/kg
4190 J/kgK
2260000 J/kg
Energiantarve
Puun lämmitys
90450000 J
Jään lämmitys
18810000 J
Jään sulatus
149850000 J
Veden lämmitys
131985000 J
Veden höyrytys
423750000 J
Yhteensä
LÄMPÖHÄVIÖT
KOKONAISENERGIANTARVE
ENERGIANTARVE
KUIVAUSAIKA
TEHONTARVE
TEHONTARVE
814,845 MJ
10 %
249 kWh
62 kWh/i-m3
2h
124 KW/h
31 KW/i-m3
LÄMMÖN TUOTANTOON TARVITTAVAN KIERTOVEDEN MÄÄRÄ
KIERTOVESI LÄHTÖ
110 C
KIERTOVESI PALUU
90 C
ENERGIANTARVE LÄMPÖHÄVIÖINEEN
896,3295 MJ
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI LÄHTÖ
0,4609 MJ/KG
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI TULO
0,3771 MJ/KG
KIERTOVEDEN LUOVUTTAMA ENERGIA
0,0838 MJ/KG
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ TUNNISSA
10,7 M3
5,3 M3/h
Lämmittämiseen kuluva energia
1 kwh =
3,6
MJ
0,098 Mwh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
15
Taulukko 3. Kuivauksen kannattavuuslaskelma, kun toimintaympäristönä on saha, joka kuivaa kerroskuivurilla
sivutuotteita 15 000 irtokuutiota vuodessa myytäväksi kaukolämpölaitoksille (kuivauslämpötila 90 astetta ja
loppukosteus 35%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una s ahalait ok s elle
Kannattavuuslaskelma
1. toimintavuosi
Tuotantomäärä
Alkukosteus
60 %
Kuivausaika
15 000 i-m3
2,0 h
Loppukosteus
35 %
Vuosittainen tuotantoaika
313 d
Märän materiaalin energiasisältö
0,54 MWh/i-m3
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,85 MWh/i-m3
Kuivausserän koko
4 i-m3
Lämpöenergian kulutus, hinta ja tehontarvearvio
0,062 MWh/i-m3
Sähkönkulutus ja hinta
30 €/MWh
10 kWh/i-m3
Kuivaamon hinta
0,1 €/kWh
175 000 €
Kuivaamorakennuksen ja varastojen hinta
50 000 €
Laina
200 000 €
Lainan korko
5%
Kuivauksen avulla saatava lisäenergia huomiotuna kattilan hyötysuhteen parantuminen
0,31 MWh/i-m3
Lämpimän polttoaineen avulla saatava lisäenergia
0,10 MWh/i-m3
Kuivan biopolttoaineen hinta
20,00 €/MWh
Kuivauksesta saatava kokonaishyöty
9,04 €/i-m3
Polttoaineesta saatavan lisäenergian hinta
6,2 €/i-m3
Kuivan polttoaineen antama logistiikkaetu (saadaan enemmän MWh per kuorma)
2,84 €/i-m3
Rahti
5 €/MWh
€
€/ i-m3
Myynti
135 562,50
9,04
Liikevaihto
135 562,50
9,04
-3 000,00
-0,20
-3 000,00
-0,20
Muuttuvat kustannukset
Logistiikkakulut
Varaston muutos
0,00
Ulkopuoliset palvelut
-2 000,00
-0,13
Palkat (0,2 kuivaamon hoitajaa)
-10 000,00
-0,67
Työntekijöiden sosiaalikulut
-5 000,00
-0,33
Tuotannon henkilökulut yhteensä
-15 000,00
-1,00
Vapaaehtoiset sosiaalikulut
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Tuotannon kulut (pientarvikkeet, huollot yms)
-5 000,00
-0,33
Lämpöenergiakulut
-28 010,30
-1,87
Sähkökulut
-15 000,00
-1,00
Koneiden ja laitteiden vuokrat
0,00
0,00
Varaosat
0,00
0,00
Muut muuttuvat yhteensä
-33 010,30
-2,20
Tuotannon työntekijät
Muut muuttuvat kulut
Muuttuvat kulut yhteensä
-53 010,30
-3,53
82 552, 20
5,50
Henkilökustannukset
0,00
0,00
Sosiaalikulut
0,00
0,00
Henkilökustannukset yhteensä
0,00
0,00
Vakuutukset, tarkastukset ja luvat
-5 000,00
-0,33
Koneet ja laitteet
0,00
0,00
Toimitilat
0,00
0,00
Markkinointi
0,00
0,00
Virkitys
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Hallinto
0,00
0,00
TKI
0,00
0,00
Muut kiinteät kustannukset yhteensä
-5 000,00
-0,33
-5 000,00
-0,33
My y nt ik at e
Kiinteät kustannukset
Muut kiinteät kustannukset
Kiinteät kustannukset
Käyttökate
77 552, 20
5,17
-48 750,00
-3,25
Lainan korko
-10 000,00
-0,67
Rahoituskustannukset yhteensä
-10 000,00
-0,67
18 802, 20
1,25
Poistot
Rahoituskustannukset
V oit t o/ Tappio ennen v eroja
Verot
V oit t o/ Tappio v erojen jälk een
Rak ennuk s et 10 v uoden tas apois toin. Koneet ja laitteet 25% menojäännös pois toin.
68,10 MWh/kuorma
0 €/-m3 (ei tarvitse investoida isompaan kattilaan tai käyttää varajärjestelmää)
Kattilan max tehon kasvusta saatava hyöty
1
0,12 MW
-4 888,57
13 913, 63
0,93
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
16
6.1.2 Case 1.2 Kerroskuivuri tuoretta purua ja haketta 20 000 i-m3 tuottavalla sahalla
Taulukoissa 4, 5 ja 6 on esitetty tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on saha, joka
kuivaa kerroskuivurilla sivutuotteita 20 000 irtokuutiota vuodessa myytäväksi kaukolämpölaitoksille
(kuivauslämpötila 90 astetta ja loppukosteus 40%).
Taulukko 4. Tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on saha, joka kuivaa
kerroskuivurilla sivutuotteita 20 000 irtokuutiota vuodessa myytäväksi kaukolämpölaitoksille
(kuivauslämpötila 90 astetta ja loppukosteus 40%).
Siv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una s ahalait ok s elle
Lähtötiedot
Vuodessa kuivattavaa materiaalia
20 000 i-m3
Kuivattavan materiaalin määrä
Paino
Alkukosteus
Loppukosteus
Paino kuivattuna
4 i-M3
300 kg/i-m3
60 %
40 %
262,5 kg/i-m3
Paino alussa
1200 kg
Kuivapaino
750 kg
Vettä materiaalissa alussa
450 kg
Paino kuivattuna
1050 kg
Kuivauksessa poistettavan veden määrä
150 kg
-->
Märän materiaalin energiasisältö
0,54 MWh/i-m3
-->
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,8 MWh/i-m3
Kuivauksen avulla materiaalin energiasisältö kasvaa
0,26 MWh/i-m3
http://www.kmeoy.fi
Energiasisällön kasvun lisäksi kuivauksen parantaa myös kattilan hyötysuhdetta ja maksimitehoa. Maksimi teho kasvaa, koska kattilan arinoille sopii palamaan kerralla
sama määrä irtokuutioina polttoainetta riippumatta siitä, onko se kosteaa vai märkää--> valmiiksi lämmin ja kuiva polttoaine palaa tehokkaammin ja paremmalla hyötysuhteella.
Kun kattilan hyötysuhde paranee kuivalla polttoaineella
0%
Kattilan max teho kasvaa siis
48 %
niin kuivauksen avulla saadaan lisäenergiaa poltossa noin
0,26 MWh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
17
Taulukko 5. Kuivauksen energiantarve, teho ja aika sekä kuivauslämmön tuottaminen, toimintaympäristönä
on saha, joka kuivaa sivutuotteita 20 000 irtokuutiota vuodessa myytäväksi kaukolämpölaitoksille
(kuivauslämpötila 90 astetta ja loppukosteus 40%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una s ahalait ok s elle
Lähtötiedot
Kuivauserä
Alkulämpötila
Loppulämpötila
Paino
4 i-m3
-20 astetta
70 astetta
300 kg/i-m3
Alkukosteus
60 %
Loppukosteus
40 %
1200 kg
Vettä
450 kg
Puuta
750 kg
Haihduttevan veden määrä
Kuivan puun om.lämpökap
Jään om. lämpökap.
Jään om. sulamislämpö
Veden om. lämpökap.
Veden om. höyrytyslämpökap.
lämmitetettävän veden määrä
150 kg
1340 J/kgK
2090 J/kgK
333000 J/kg
4190 J/kgK
2260000 J/kg
Energiantarve
Puun lämmitys
Jään lämmitys
90450000 J
18810000 J
Jään sulatus
149850000 J
Veden lämmitys
131985000 J
Veden höyrytys
339000000 J
Yhteensä
LÄMPÖHÄVIÖT
KOKONAISENERGIANTARVE
ENERGIANTARVE
730,095 MJ
10 %
223 kWh
56 kWh/i-m3
KUIVAUSAIKA
1,5 h
TEHONTARVE
149 KW/h
TEHONTARVE
37 KW/i-m3
LÄMMÖN TUOTANTOON TARVITTAVAN KIERTOVEDEN MÄÄRÄ
KIERTOVESI LÄHTÖ
KIERTOVESI PALUU
ENERGIANTARVE LÄMPÖHÄVIÖINEEN
110 C
90 C
803,1045 MJ
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI LÄHTÖ
0,4609 MJ/KG
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI TULO
0,3771 MJ/KG
KIERTOVEDEN LUOVUTTAMA ENERGIA
0,0838 MJ/KG
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ
9,6 M3
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ TUNNISSA
6,4 M3/h
Lämmittämiseen kuluva energia
1 kwh =
3,6
MJ
0,098 Mwh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
18
Taulukko 6. Kuivauksen kannattavuuslaskelma, kun toimintaympäristönä on saha, joka kuivaa sivutuotteita 20 000
irtokuutiota vuodessa myytäväksi kaukolämpölaitoksille (kuivauslämpötila 90 astetta ja loppukosteus 40%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una s ahalait ok s elle
Kannattavuuslaskelma
1. toimintavuosi
Tuotantomäärä
Alkukosteus
60 %
Kuivausaika
20 000 i-m3
1,5 h
Loppukosteus
40 %
Vuosittainen tuotantoaika
313 d
Märän materiaalin energiasisältö
0,54 MWh/i-m3
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,8 MWh/i-m3
Kuivausserän koko
4 i-m3
Lämpöenergian kulutus, hinta ja tehontarvearvio
0,056 MWh/i-m3
Sähkönkulutus ja hinta
30 €/MWh
10 kWh/i-m3
Kuivaamon hinta
0,1 €/kWh
175 000 €
Kuivaamorakennuksen ja varastojen hinta
50 000 €
Laina
200 000 €
Lainan korko
5%
Kuivauksen avulla saatava lisäenergia huomiotuna kattilan hyötysuhteen parantuminen
0,26 MWh/i-m3
Lämpimän polttoaineen avulla saatava lisäenergia
0,10 MWh/i-m3
Kuivan biopolttoaineen hinta
20,00 €/MWh
Kuivauksesta saatava kokonaishyöty
7,73 €/i-m3
Polttoaineesta saatavan lisäenergian hinta
5,2 €/i-m3
Kuivan polttoaineen antama logistiikkaetu (saadaan enemmän MWh per kuorma)
2,53 €/i-m3
Rahti
5 €/MWh
€
€/ i-m3
Myynti
154 500,00
7,73
Liikevaihto
154 500,00
7,73
-4 000,00
-0,20
-4 000,00
-0,20
Muuttuvat kustannukset
Logistiikkakulut
Varaston muutos
0,00
Ulkopuoliset palvelut
-2 000,00
-0,10
Palkat (0,2 kuivaamon hoitajaa)
-10 000,00
-0,50
Työntekijöiden sosiaalikulut
-5 000,00
-0,25
Tuotannon henkilökulut yhteensä
-15 000,00
-0,75
Vapaaehtoiset sosiaalikulut
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Tuotannon kulut (pientarvikkeet, huollot yms)
-5 000,00
-0,25
Lämpöenergiakulut
-33 462,69
-1,67
Sähkökulut
-20 000,00
-1,00
Koneiden ja laitteiden vuokrat
0,00
0,00
Varaosat
0,00
0,00
Muut muuttuvat yhteensä
-38 462,69
-1,92
Tuotannon työntekijät
Muut muuttuvat kulut
Muuttuvat kulut yhteensä
-59 462,69
-2,97
95 037, 31
4,75
Henkilökustannukset
0,00
0,00
Sosiaalikulut
0,00
0,00
Henkilökustannukset yhteensä
0,00
0,00
Vakuutukset, tarkastukset ja luvat
-5 000,00
-0,25
Koneet ja laitteet
0,00
0,00
Toimitilat
0,00
0,00
Markkinointi
0,00
0,00
Virkitys
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Hallinto
0,00
0,00
TKI
0,00
0,00
Muut kiinteät kustannukset yhteensä
-5 000,00
-0,25
-5 000,00
-0,25
My y nt ik at e
Kiinteät kustannukset
Muut kiinteät kustannukset
Kiinteät kustannukset
Käyttökate
90 037, 31
4,50
-48 750,00
-2,44
Lainan korko
-10 000,00
-0,50
Rahoituskustannukset yhteensä
-10 000,00
-0,50
31 287, 31
1,56
Poistot
Rahoituskustannukset
V oit t o/ Tappio ennen v eroja
Verot
V oit t o/ Tappio v erojen jälk een
Rak ennuk s et 10 v uoden tas apois toin. Koneet ja laitteet 25% menojäännös pois toin.
60,60 MWh/kuorma
0 €/-m3 (ei tarvitse investoida isompaan kattilaan tai käyttää varajärjestelmää)
Kattilan max tehon kasvusta saatava hyöty
1
0,15 MW
-8 134,70
23 152, 61
1,16
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
19
6.2 Case 2: Kerroskuivuri metsähaketta käyttävällä kaukolämpölaitoksella
6.2.1 Case 2.1: Kerroskuivuri metsähaketta 10 000 i-m3 käyttävällä kaukolämpölaitoksella
Taulukoissa 7, 8 ja 9 on esitetty tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on
kaukolämpölaitos, joka kuivaa kerroskuivurilla metsähaketta vuodessa 10 000 irtokuutiota kaukolämmön
paluuveden ja hukkalämmön avulla (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 35%).
Taulukko 7. Tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on kaukolämpölaitos, joka kuivaa
kerroskuivurilla metsähaketta 10 000 irtokuutiota vuodessa käyttäen kuivatun materiaalin heti
lämmöntuotannossa (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 35%).
Siv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una met s ähak et t a k äy t t äv ään k auk olämpölait ok s een
Lähtötiedot
Vuodessa kuivattavaa materiaalia
10 000 i-m3
Kuivattavan materiaalin määrä
Paino
4 i-M3
325 kg/i-m3
Alkukosteus
65 %
Loppukosteus
35 %
Paino kuivattuna 265,9091 kg/i-m3
Paino alussa
1300 kg
-->
Märän materiaalin energiasisältö
0,49 MWh/i-m3
-->
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,89 MWh/i-m3
Kuivauksen avulla materiaalin energiasisältö kasvaa
0,4 MWh/i-m3
Kuivapaino 787,8788 kg
Vettä materiaalissa alussa 512,1212 kg
Paino kuivattuna 1063,636 kg
Kuivauksessa poistettavan veden määrä 236,3636 kg
http://www.kmeoy.fi
Energiasisällön kasvun lisäksi kuivauksen parantaa myös kattilan hyötysuhdetta ja maksimitehoa. Maksimi teho kasvaa, koska kattilan arinoille sopii palamaan kerralla
sama määrä irtokuutioina polttoainetta riippumatta siitä, onko se kosteaa vai märkää--> valmiiksi lämmin ja kuiva polttoaine palaa tehokkaammin ja paremmalla hyötysuhteella.
Kun kattilan hyötysuhde paranee kuivalla polttoaineella
10 %
Kattilan max teho kasvaa siis
100 %
niin kuivauksen avulla saadaan lisäenergiaa poltossa noin
0,49 MWh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
20
Taulukko 8. Kuivauksen energiantarve, teho ja aika sekä kuivauslämmön tuottaminen, toimintaympäristönä
on kaukolämpölaitos, joka kuivaa kerroskuivurilla metsähaketta 10 000 irtokuutiota vuodessa käyttäen
kuivatun materiaalin heti lämmöntuotannossa (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 35%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una met s ähak et t a k äy t t äv ään k auk olämpölait ok s een
Lähtötiedot
Kuivauserä
Alkulämpötila
Loppulämpötila
Paino
4 i-m3
-20 astetta
60 astetta
325 kg/i-m3
Alkukosteus
65 %
Loppukosteus
35 %
1300 kg
Vettä
512,12121 kg
Puuta
787,87879 kg
Haihduttevan veden määrä
Kuivan puun om.lämpökap
Jään om. lämpökap.
Jään om. sulamislämpö
Veden om. lämpökap.
Veden om. höyrytyslämpökap.
lämmitetettävän veden määrä
236,36364 kg
1340 J/kgK
2090 J/kgK
333000 J/kg
4190 J/kgK
2260000 J/kg
Energiantarve
Puun lämmitys
Jään lämmitys
84460606 J
21406667 J
Jään sulatus
170536364 J
Veden lämmitys
128747273 J
Veden höyrytys
534181818 J
Yhteensä
939,33273 MJ
LÄMPÖHÄVIÖT
KOKONAISENERGIANTARVE
ENERGIANTARVE
KUIVAUSAIKA
10 %
287 kWh
72 kWh/i-m3
3h
TEHONTARVE
96 KW/h
TEHONTARVE
24 KW/i-m3
LÄMMÖN TUOTANTOON TARVITTAVAN KIERTOVEDEN MÄÄRÄ
KIERTOVESI LÄHTÖ
KIERTOVESI PALUU
ENERGIANTARVE LÄMPÖHÄVIÖINEEN
90 C
70 C
1033,266 MJ
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI LÄHTÖ
0,3771 MJ/KG
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI TULO
0,2933 MJ/KG
KIERTOVEDEN LUOVUTTAMA ENERGIA
0,0838 MJ/KG
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ TUNNISSA
12,3 M3
4,1 M3/h
Lämmittämiseen kuluva energia
1 kwh =
3,6
MJ
0,101 Mwh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
21
Taulukko 9. Kuivauksen kannattavuuslaskelma, kun toimintaympäristönä on kaukolämpölaitos, joka kuivaa
kerroskuivurilla metsähaketta 10 000 irtokuutiota vuodessa käyttäen kuivatun materiaalin heti
lämmöntuotannossa (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 35%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una met s ähak et t a k äy t t äv ään k auk olämpölait ok s een
Kannattavuuslaskelma
1. toimintavuosi
Tuotantomäärä
Alkukosteus
65 %
Kuivausaika
10 000 i-m3
3,0 h
Loppukosteus
35 %
Vuosittainen tuotantoaika
313 d
Märän materiaalin energiasisältö
0,49 MWh/i-m3
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,89 MWh/i-m3
Kuivausserän koko
4 i-m3
Lämpöenergian kulutus, hinta ja tehontarvearvio
0,072 MWh/i-m3
Sähkönkulutus ja hinta
10 kWh/i-m3
Kuivaamon hinta
30 €/MWh
0,1 €/kWh
200 000 €
Kuivaamorakennuksen ja varastojen hinta
50 000 €
Laina
200 000 €
Lainan korko
5%
Kuivauksen avulla saatava lisäenergia huomiotuna kattilan hyötysuhteen parantuminen
0,49 MWh/i-m3
Lämpimän polttoaineen avulla saatava lisäenergia
0,10 MWh/i-m3
Kuivan biopolttoaineen hinta
20,00 €/MWh
Kuivauksesta saatava kokonaishyöty
16,81 €/i-m3
Polttoaineesta saatavan lisäenergian hinta
9,78 €/i-m3
Lämpimän polttoaineen antama hyöty
2,03 €/i-m3
5 €/-m3 (ei tarvitse investoida isompaan kattilaan tai käyttää varajärjestelmää)
Kattilan max tehon kasvusta saatava hyöty
€
€/ 1-m3
Myynti
168 057,55
16,81
Liikevaihto
168 057,55
16,81
-2 000,00
-0,20
-2 000,00
-0,20
Muuttuvat kustannukset
Logistiikkakulut
Varaston muutos
0,00
Ulkopuoliset palvelut
-2 000,00
-0,20
Palkat (0,2 kuivaamon hoitajaa)
-10 000,00
-1,00
Työntekijöiden sosiaalikulut
-5 000,00
-0,50
Tuotannon henkilökulut yhteensä
-15 000,00
-1,50
Vapaaehtoiset sosiaalikulut
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Tuotannon kulut (pientarvikkeet, huollot yms)
-5 000,00
-0,50
Lämpöenergiakulut
-21 526,38
-2,15
Sähkökulut
-10 000,00
-1,00
Koneiden ja laitteiden vuokrat
0,00
0,00
Varaosat
0,00
0,00
Muut muuttuvat yhteensä
-26 526,38
-2,65
Tuotannon työntekijät
Muut muuttuvat kulut
Muuttuvat kulut yhteensä
-45 526,38
-4,55
122 531, 17
12,25
Henkilökustannukset
0,00
0,00
Sosiaalikulut
0,00
0,00
Henkilökustannukset yhteensä
0,00
0,00
Vakuutukset, tarkastukset ja luvat
-5 000,00
-0,50
Koneet ja laitteet
0,00
0,00
Toimitilat
0,00
0,00
Markkinointi
0,00
0,00
Virkitys
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Hallinto
0,00
0,00
TKI
0,00
0,00
Muut kiinteät kustannukset yhteensä
-5 000,00
-0,50
My y nt ik at e
Kiinteät kustannukset
Muut kiinteät kustannukset
Kiinteät kustannukset
-5 000,00
-0,50
117 531, 17
11,75
-55 000,00
-5,50
Lainan korko
-10 000,00
-1,00
Rahoituskustannukset yhteensä
-10 000,00
-1,00
52 531, 17
5,25
Käyttökate
Poistot
Rahoituskustannukset
V oit t o/ Tappio ennen v eroja
Verot
V oit t o/ Tappio v erojen jälk een
1
0,10 MW
Rak ennuk s et 10 v uoden tas apois toin. Koneet ja laitteet 25% menojäännös pois toin.
-13 658,10
38 873, 07
3,89
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
22
6.2.2 Case 2.2: Kerroskuivuri metsähaketta 12 500 i-m3 käyttävällä kaukolämpölaitoksella
Taulukoissa 10, 11 ja 12 on esitetty tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on
kaukolämpölaitos, joka kuivaa metsähaketta vuodessa 12 500 irtokuutiota kaukolämmön paluuveden ja
hukkalämmön avulla (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 40%).
Taulukko 10. Tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot, kun toimintaympäristönä on kaukolämpölaitos, joka kuivaa
kerroskuivurilla metsähaketta 12 500 irtokuutiota vuodessa käyttäen kuivatun materiaalin heti
lämmöntuotannossa (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 40%).
Siv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una met s ähak et t a k äy t t äv ään k auk olämpölait ok s een
Lähtötiedot
Vuodessa kuivattavaa materiaalia
12 500 i-m3
Kuivattavan materiaalin määrä
Paino
4 i-M3
325 kg/i-m3
Alkukosteus
65 %
Loppukosteus
40 %
Paino kuivattuna 275,7576 kg/i-m3
Paino alussa
1300 kg
-->
Märän materiaalin energiasisältö
0,49 MWh/i-m3
-->
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,84 MWh/i-m3
Kuivauksen avulla materiaalin energiasisältö kasvaa
0,35 MWh/i-m3
Kuivapaino 787,8788 kg
Vettä materiaalissa alussa 512,1212 kg
Paino kuivattuna
1103,03 kg
Kuivauksessa poistettavan veden määrä 196,9697 kg
http://www.kmeoy.fi
Energiasisällön kasvun lisäksi kuivauksen parantaa myös kattilan hyötysuhdetta ja maksimitehoa. Maksimi teho kasvaa, koska kattilan arinoille sopii palamaan kerralla
sama määrä irtokuutioina polttoainetta riippumatta siitä, onko se kosteaa vai märkää--> valmiiksi lämmin ja kuiva polttoaine palaa tehokkaammin ja paremmalla hyötysuhteella.
Kun kattilan hyötysuhde paranee kuivalla polttoaineella
10 %
Kattilan max teho kasvaa siis
89 %
niin kuivauksen avulla saadaan lisäenergiaa poltossa noin
0,43 MWh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
23
Taulukko 11. Kuivauksen energiantarve, teho ja aika sekä kuivauslämmön tuottaminen, toimintaympäristönä
on kaukolämpölaitos, joka kuivaa kerroskuivurilla metsähaketta 12 500 irtokuutiota vuodessa käyttäen
kuivatun materiaalin heti lämmöntuotannossa (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 40%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una met s ähak et t a k äy t t äv ään k auk olämpölait ok s een
Lähtötiedot
Kuivauserä
Alkulämpötila
Loppulämpötila
Paino
4 i-m3
-20 astetta
60 astetta
325 kg/i-m3
Alkukosteus
65 %
Loppukosteus
40 %
1300 kg
Vettä
512,12121 kg
Puuta
787,87879 kg
Haihduttevan veden määrä
Kuivan puun om.lämpökap
Jään om. lämpökap.
Jään om. sulamislämpö
Veden om. lämpökap.
Veden om. höyrytyslämpökap.
lämmitetettävän veden määrä
196,9697 kg
1340 J/kgK
2090 J/kgK
333000 J/kg
4190 J/kgK
2260000 J/kg
Energiantarve
Puun lämmitys
Jään lämmitys
84460606 J
21406667 J
Jään sulatus
170536364 J
Veden lämmitys
128747273 J
Veden höyrytys
445151515 J
Yhteensä
850,30242 MJ
LÄMPÖHÄVIÖT
KOKONAISENERGIANTARVE
ENERGIANTARVE
10 %
260 kWh
65 kWh/i-m3
KUIVAUSAIKA
2,5 h
TEHONTARVE
104 KW/h
TEHONTARVE
26 KW/i-m3
LÄMMÖN TUOTANTOON TARVITTAVAN KIERTOVEDEN MÄÄRÄ
KIERTOVESI LÄHTÖ
KIERTOVESI PALUU
ENERGIANTARVE LÄMPÖHÄVIÖINEEN
90 C
70 C
935,33267 MJ
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI LÄHTÖ
0,3771 MJ/KG
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI TULO
0,2933 MJ/KG
KIERTOVEDEN LUOVUTTAMA ENERGIA
0,0838 MJ/KG
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ TUNNISSA
11,2 M3
4,5 M3/h
Lämmittämiseen kuluva energia
1 kwh =
3,6
MJ
0,101 Mwh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
24
Taulukko 12. Kuivauksen kannattavuuslaskelma, kun toimintaympäristönä on kaukolämpölaitos, joka kuivaa
kerroskuivurilla metsähaketta 12 500 irtokuutiota vuodessa käyttäen kuivatun materiaalin heti
lämmöntuotannossa (kuivauslämpötila 70 astetta ja loppukosteus 40%).
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri s ijoit et t una met s ähak et t a k äy t t äv ään k auk olämpölait ok s een
Kannattavuuslaskelma
1. toimintavuosi
Tuotantomäärä
Alkukosteus
65 %
Kuivausaika
2,5 h
Loppukosteus
40 %
Vuosittainen tuotantoaika
12 500 i-m3
326 d
Märän materiaalin energiasisältö
0,49 MWh/i-m3
Kuivan materiaalin energiasisältö
0,84 MWh/i-m3
Kuivausserän koko
4 i-m3
Lämpöenergian kulutus, hinta ja tehontarvearvio
0,065 MWh/i-m3
Sähkönkulutus ja hinta
10 kWh/i-m3
Kuivaamon hinta
30 €/MWh
0,1 €/kWh
200 000 €
Kuivaamorakennuksen ja varastojen hinta
50 000 €
Laina
200 000 €
Lainan korko
5%
Kuivauksen avulla saatava lisäenergia huomiotuna kattilan hyötysuhteen parantuminen
0,43 MWh/i-m3
Lämpimän polttoaineen avulla saatava lisäenergia
0,10 MWh/i-m3
Kuivan biopolttoaineen hinta
20,00 €/MWh
Kuivauksesta saatava kokonaishyöty
15,71 €/i-m3
Polttoaineesta saatavan lisäenergian hinta
8,68 €/i-m3
Lämpimän polttoaineen antama hyöty
2,03 €/i-m3
5 €/-m3 (ei tarvitse investoida isompaan kattilaan tai käyttää varajärjestelmää)
Kattilan max tehon kasvusta saatava hyöty
€
€/ i-m3
Myynti
196 321,93
15,71
Liikevaihto
196 321,93
15,71
-2 500,00
-0,20
-2 500,00
-0,20
Muuttuvat kustannukset
Logistiikkakulut
Varaston muutos
0,00
Ulkopuoliset palvelut
-2 000,00
-0,16
Palkat (0,2 kuivaamon hoitajaa)
-10 000,00
-0,80
Työntekijöiden sosiaalikulut
-5 000,00
-0,40
Tuotannon henkilökulut yhteensä
-15 000,00
-1,20
Vapaaehtoiset sosiaalikulut
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Tuotannon kulut (pientarvikkeet, huollot yms)
-5 000,00
-0,40
Lämpöenergiakulut
-24 357,62
-1,95
Sähkökulut
-12 500,00
-1,00
Koneiden ja laitteiden vuokrat
0,00
0,00
Varaosat
0,00
0,00
Muut muuttuvat yhteensä
-29 357,62
-2,35
Tuotannon työntekijät
Muut muuttuvat kulut
Muuttuvat kulut yhteensä
-48 857,62
-3,91
147 464, 31
11,80
Henkilökustannukset
0,00
0,00
Sosiaalikulut
0,00
0,00
Henkilökustannukset yhteensä
0,00
0,00
Vakuutukset, tarkastukset ja luvat
-5 000,00
-0,40
Koneet ja laitteet
0,00
0,00
Toimitilat
0,00
0,00
Markkinointi
0,00
0,00
Virkitys
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Hallinto
0,00
0,00
TKI
0,00
0,00
Muut kiinteät kustannukset yhteensä
-5 000,00
-0,40
My y nt ik at e
Kiinteät kustannukset
Muut kiinteät kustannukset
Kiinteät kustannukset
-5 000,00
-0,40
142 464, 31
11,40
-55 000,00
-4,40
Lainan korko
-10 000,00
-0,80
Rahoituskustannukset yhteensä
-10 000,00
-0,80
77 464, 31
6,20
Käyttökate
Poistot
Rahoituskustannukset
V oit t o/ Tappio ennen v eroja
Verot
V oit t o/ Tappio v erojen jälk een
1
0,10 MW
Rak ennuk s et 10 v uoden tas apois toin. Koneet ja laitteet 25% menojäännös pois toin.
-20 140,72
57 323, 59
4,59
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
25
6.3 Case 3.1 ja 3.2: Kerroskuivuri vs. viirakuivuri briketin valmistukseen käytettävän sahanpurun
kuivauksessa
Tutkimuksessa vertailtiin kapasiteetiltaan yhtä suurta kerroskuivuria ja viirakuivuria briketin valmistukseen
käytettävän sahanpurun kuivauksessa. Vertailtavien kuivureiden kapasiteetti on kokoluokaltaan 1000…2000
tonnia vuodessa. Vertailussa käytetyt lähtötiedot on esitetty taulukoissa 13, 14 ja 15. Lähtötietojen
perusteella tehty kannattavuuslaskelma kerroskuivurista on esitetty taulukossa 16 ja viirakuivurista
taulukossa 17.
Tulosten perusteella tuoreen sahanpurun kuivaus ei ole kannattavaa, jos siitä saa briketin raaka-aineeksi
kuivattuna 20 euroa irtokuutiolta. Kerroskuivuri on näillä lähtötiedoilla hieman kannattavampi ratkaisu kuin
viirakuivuri, koska sama kapasiteetti saadaan noin 85 000 euroa pienemmällä investoinnilla.
Viirakuivuriratkaisussa tappiota syntyy noin 19 000 euroa ja kerroskuivuriratkaisussa voittoa syntyy noin 2
000 euroa.
Tuoreen sahanpurun voi myös aina myydä sellaisenaan energiantuotantoon. Tällä hetkellä
kaukolämpölaitokset maksavat kosteasta biopolttoaineesta noin 15 euroa MWh:lta toimitettuna. Tuoreen
sahanpurun energiasisältö on noin 0,7 MWh per irtokuutio ja keskimääräinen rahti noin 3 euroa per
irtokuutio. Tällöin myyjä saa 10 000 irtokuution tuoreesta sahanpuruerästä voittoa 91 000 euroa. Jotta
sahanpurua kannattaisi kuivata briketintuotantoa varten, tulee brikettiliiketoiminnan tuottaa voittoa
vähintään 100 000 euroa 2 500 tonnin kapasiteetilla. Tämä tarkoittaa, että brikettituotannon tulee tehdä
voittoa vähintään 40 euroa per tuotettu tonni.
Taulukko 13. Tutkimuksessa käytetyt lähtötiedot.
Siv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri v s v iirak uiv uri t uoreen s ahanpurun k uiv auk s es s a
Lähtötiedot
Vuodessa kuivattavaa materiaalia tuoreena
10 000 i-m3
3300 tonnia vuodessa
Materiaalin paino ennen kuivausta
Alkukosteus
Loppukosteus
Paino kuivattuna
330 kg/i-m3
55 %
15 %
244,8 kg/i-m3
Paino alussa
1650 kg
Kuivapaino
1064,516129 kg
Vettä materiaalissa alussa
585,483871 kg
Paino kuivattuna
1224,193548 kg
Kuivauksessa poistettavan veden määrä
425,8064516 kg
-->
Märän materiaalin energiasisältö
0,7 MWh/i-m3
-->
Kuivan materiaalin energiasisältö
1,13 MWh/i-m3
Kuivauksen avulla materiaalin energiasisältö kasvaa
0,43 MWh/i-m3
http://www.kmeoy.fi/puun-arvo
Kuivattua materiaalia
2448 tonnia vuodessa
Bio-Patu Viirakuivuri
Kuivurin täyttömäärä
5
Kuivausaika
3,5
Vuosittainen tuotantoaika
292
1,5 i-m3
1h
278 d
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
26
Taulukko 14. Kuivauksen energiantarve, teho ja aika sekä kuivauslämmön tuottaminen, kun kerroskuivurilla
kuivataan taulukon 13 mukaista raaka-ainetta.
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri v s v iirak uiv uri t uoreen s ahanpurun k uiv auk s es s a
Lähtötiedot
Kuivauserä
Alkulämpötila
Loppulämpötila
Paino
5 i-m3
0 astetta
75 astetta
330 kg/i-m3
Alkukosteus
55 %
Loppukosteus
15 %
1650 kg
Vettä
585,48387 kg
Puuta
1064,5161 kg
Haihduttevan veden määrä
Kuivan puun om.lämpökap
Jään om. lämpökap.
Jään om. sulamislämpö
Veden om. lämpökap.
Veden om. höyrytyslämpökap.
lämmitetettävän veden määrä
425,80645 kg
1340 J/kgK
2090 J/kgK
333000 J/kg
4190 J/kgK
2260000 J/kg
Energiantarve
Puun lämmitys
106983871 J
Jään lämmitys
0J
Jään sulatus
0J
Veden lämmitys
183988306 J
Veden höyrytys
962322581 J
Yhteensä
1253,2948 MJ
LÄMPÖHÄVIÖT
KOKONAISENERGIANTARVE
ENERGIANTARVE
10 %
383 kWh
77 kWh/i-m3
KUIVAUSAIKA
3,5 h
TEHONTARVE
109 KW/h
TEHONTARVE
22 KW/i-m3
LÄMMÖN TUOTANTOON TARVITTAVAN KIERTOVEDEN MÄÄRÄ
KIERTOVESI LÄHTÖ
KIERTOVESI PALUU
ENERGIANTARVE LÄMPÖHÄVIÖINEEN
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI LÄHTÖ
100 C
80 C
1378,6242 MJ
0,419 MJ/KG
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI TULO
0,3352 MJ/KG
KIERTOVEDEN LUOVUTTAMA ENERGIA
0,0838 MJ/KG
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ TUNNISSA
16,5 M3
4,7 M3/h
Lämmittämiseen kuluva energia
1 kwh =
3,6
MJ
0,058 Mwh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
27
Taulukko 15. Kuivauksen energiantarve, teho ja aika sekä kuivauslämmön tuottaminen, kun viirakuivurilla
kuivataan taulukon 13 mukaista raaka-ainetta.
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri v s v iirak uiv uri t uoreen s ahanpurun k uiv auk s es s a
Lähtötiedot
Kuivauserä
Alkulämpötila
Loppulämpötila
Paino
1,5 i-m3
0 astetta
75 astetta
330 kg/i-m3
Alkukosteus
55 %
Loppukosteus
15 %
495 kg
Vettä
175,64516 kg
Puuta
319,35484 kg
Haihduttevan veden määrä
Kuivan puun om.lämpökap
Jään om. lämpökap.
Jään om. sulamislämpö
Veden om. lämpökap.
Veden om. höyrytyslämpökap.
lämmitetettävän veden määrä
127,74194 kg
1340 J/kgK
2090 J/kgK
333000 J/kg
4190 J/kgK
2260000 J/kg
Energiantarve
Puun lämmitys
32095161 J
Jään lämmitys
0J
Jään sulatus
0J
Veden lämmitys
55196492 J
Veden höyrytys
288696774 J
Yhteensä
375,98843 MJ
LÄMPÖHÄVIÖT
KOKONAISENERGIANTARVE
ENERGIANTARVE
KUIVAUSAIKA
10 %
115 kWh
77 kWh/i-m3
3,5 h
TEHONTARVE
33 KW/h
TEHONTARVE
22 KW/i-m3
LÄMMÖN TUOTANTOON TARVITTAVAN KIERTOVEDEN MÄÄRÄ
KIERTOVESI LÄHTÖ
KIERTOVESI PALUU
ENERGIANTARVE LÄMPÖHÄVIÖINEEN
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI LÄHTÖ
100 C
80 C
413,58727 MJ
0,419 MJ/KG
ENERGIASISÄLTÖ KIERTOVESI TULO
0,3352 MJ/KG
KIERTOVEDEN LUOVUTTAMA ENERGIA
0,0838 MJ/KG
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ
4,9 M3
TARVITTAVA KIERTOVESIMÄÄRÄ TUNNISSA
1,4 M3/h
Lämmittämiseen kuluva energia
1 kwh =
3,6
MJ
0,058 Mwh/i-m3
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
28
Taulukko 16. Kerroskuivurin käytön kannattavuus briketin valmistukseen käytettävän sahanpurun
kuivauksessa.
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri v s v iirak uiv uri t uoreen s ahanpurun k uiv auk s es s a
Kannattavuuslaskelma
1. toimintavuosi
Tuotantomäärä
Alkukosteus
55 %
Kuivausaika
10 000 i-m3
3,5 h
Loppukosteus
15 %
Vuosittainen tuotantoaika
292 d
Märän materiaalin energiasisältö
0,7 MWh/i-m3
Kuivan materiaalin energiasisältö
1,13 MWh/i-m3
Kuivausserän koko
5 i-m3
Lämpöenergian kulutus, hinta ja tehontarvearvio
0,077 MWh/i-m3
Sähkönkulutus ja hinta
10 kWh/i-m3
Kuivauslinjaston hinta
30 €/MWh
200 000 €
Rakennusten ja varastojen hinta
50 000 €
Laina
200 000 €
Lainan korko
5%
Märän sahanpurun tehdashinta, jos myydään ulkopuolisille tuoreena
13 €/MWh
Märän sahanpurun tehdashinta, jos myydään ulkopuolisille tuoreena
9,1 €/i-m3
Kuivan ja lämpimän (kosteus 15%) sahanpurun hinta, jos hankitaan ulkopuoliselta
21,00 €/i-m3
Kuivan ja lämpimän (kosteus 15%) sahanpurun hinta
23,73 €/MWh
€
Kuivaa sahanpurua voidaan myydä myös kuivikkeeksi
€/ i-m3
Myynti
210 000,00
21,00
Liikevaihto
210 000,00
21,00
Kuivattavan materiaalin hinta
-91 000,00
-9,10
Logistiikkakulut
-2 000,00
-0,20
-93 000,00
-9,30
Muuttuvat kustannukset
Varaston muutos
0,00
Ulkopuoliset palvelut
-2 000,00
-0,20
Palkat (0,2 kuivaamon hoitajaa)
-10 000,00
-1,00
Työntekijöiden sosiaalikulut
-5 000,00
-0,50
Tuotannon henkilökulut yhteensä
-15 000,00
-1,50
Vapaaehtoiset sosiaalikulut
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Tuotannon kulut (pientarvikkeet, huollot yms)
-5 000,00
-0,50
Lämpöenergiakulut
-22 977,07
-2,30
Sähkökulut
-10 000,00
-1,00
Koneiden ja laitteiden vuokrat
0,00
0,00
Varaosat
0,00
0,00
Muut muuttuvat yhteensä
-27 977,07
-2,80
Muuttuvat kulut yhteensä
-137 977,07
-13,80
My y nt ik at e
72 022, 93
7,20
Henkilökustannukset
0,00
0,00
Sosiaalikulut
0,00
0,00
Henkilökustannukset yhteensä
0,00
0,00
Vakuutukset, tarkastukset ja luvat
-5 000,00
-0,50
Koneet ja laitteet
0,00
0,00
Toimitilat
0,00
0,00
Markkinointi
0,00
0,00
Virkitys
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Hallinto
0,00
0,00
TKI
0,00
0,00
Muut kiinteät kustannukset yhteensä
-5 000,00
-0,50
-5 000,00
-0,50
Tuotannon työntekijät
Muut muuttuvat kulut
Kiinteät kustannukset
Muut kiinteät kustannukset
Kiinteät kustannukset
Käyttökate
67 022, 93
6,70
-55 000,00
-5,50
Lainan korko
-10 000,00
-1,00
Rahoituskustannukset yhteensä
-10 000,00
-1,00
2 022, 93
0,20
Poistot
Rahoituskustannukset
V oit t o/ Tappio ennen v eroja
Verot
V oit t o/ Tappio v erojen jälk een
1
0,11 MW
0,1 €/kWh
Rak ennuk s et 10 v uoden tas apois toin. Koneet ja laitteet 25% menojäännös pois toin.
-525,96
1 496, 97
0,15
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
29
Taulukko 17. Viirakuivurin käytön kannattavuus briketin valmistukseen käytettävän sahanpurun
kuivauksessa.
S iv ut uot t eiden k uiv auk s en k annat t av uus : Cas e k erros k uiv uri v s v iirak uiv uri t uoreen s ahanpurun k uiv auk s es s a
Kannattavuuslaskelma
1. toimintavuosi
Tuotantomäärä
Alkukosteus
55 %
Kuivausaika
10 000 i-m3
1,0 h
Loppukosteus
15 %
Vuosittainen tuotantoaika
278 d
Märän materiaalin energiasisältö
0,7 MWh/i-m3
Kuivausserän koko
1,5 i-m3
Kuivan materiaalin energiasisältö
1,13 MWh/i-m3
Lämpöenergian kulutus, hinta ja tehontarvearvio
0,077 MWh/i-m3
Sähkönkulutus ja hinta
10 kWh/i-m3
Kuivauslinjaston hinta
30 €/MWh
260 000 €
Rakennusten ja varastojen hinta
75 000 €
Laina
275 000 €
Lainan korko
5%
Märän sahanpurun tehdashinta, jos myydään ulkopuolisille tuoreena
13 €/MWh
Märän sahanpurun tehdashinta, jos myydään ulkopuolisille tuoreena
9,1 €/i-m3
Kuivan ja lämpimän (kosteus 15%) sahanpurun hinta, jos hankitaan ulkopuoliselta
21,00 €/i-m3
Kuivan ja lämpimän (kosteus 15%) sahanpurun hinta
23,73 €/MWh
€
Kuivaa sahanpurua voidaan myydä myös kuivikkeeksi
€/ i-m3
Myynti
210 000,00
21,00
Liikevaihto
210 000,00
21,00
Kuivattavan materiaalin hinta
-91 000,00
-9,10
Logistiikkakulut
-2 000,00
-0,20
-93 000,00
-9,30
Muuttuvat kustannukset
Varaston muutos
0,00
Ulkopuoliset palvelut
-2 000,00
-0,20
Palkat (0,2 kuivaamon hoitajaa)
-10 000,00
-1,00
Työntekijöiden sosiaalikulut
-5 000,00
-0,50
Tuotannon henkilökulut yhteensä
-15 000,00
-1,50
Vapaaehtoiset sosiaalikulut
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Tuotannon kulut (pientarvikkeet, huollot yms)
-5 000,00
-0,50
Lämpöenergiakulut
-22 977,07
-2,30
Sähkökulut
-10 000,00
-1,00
Koneiden ja laitteiden vuokrat
0,00
0,00
Varaosat
0,00
0,00
Muut muuttuvat yhteensä
-27 977,07
-2,80
Muuttuvat kulut yhteensä
-137 977,07
-13,80
My y nt ik at e
72 022, 93
7,20
Henkilökustannukset
0,00
0,00
Sosiaalikulut
0,00
0,00
Henkilökustannukset yhteensä
0,00
0,00
Vakuutukset, tarkastukset ja luvat
-5 000,00
-0,50
Koneet ja laitteet
0,00
0,00
Toimitilat
0,00
0,00
Markkinointi
0,00
0,00
Virkitys
0,00
0,00
Matkat
0,00
0,00
Hallinto
0,00
0,00
TKI
0,00
0,00
Muut kiinteät kustannukset yhteensä
-5 000,00
-0,50
-5 000,00
-0,50
Tuotannon työntekijät
Muut muuttuvat kulut
Kiinteät kustannukset
Muut kiinteät kustannukset
Kiinteät kustannukset
Käyttökate
67 022, 93
6,70
-72 500,00
-7,25
Lainan korko
-13 750,00
-1,38
Rahoituskustannukset yhteensä
-13 750,00
-1,38
-19 227, 07
-1,92
Poistot
Rahoituskustannukset
V oit t o/ Tappio ennen v eroja
Verot
V oit t o/ Tappio v erojen jälk een
1
0,11 MW
0,1 €/kWh
Rak ennuk s et 10 v uoden tas apois toin. Koneet ja laitteet 25% menojäännös pois toin.
0,00
-19 227, 07
-1,92
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
30
7. Tulokset
Taulukossa 18 on esitetty kannattavuuslaskelmien yhteenveto ja kuvassa 6 on esitetty eri vaihtoehtojen
taloudellinen tulos. Laskelmissa käytetyt tiedot löytävät taulukoista 1..17 eikä niissä ole huomioitu
mahdollisia investointitukia. Annetuilla lähtöarvoilla biopolttoaineen kuivaus on kannattavaa, jos
tuotantomäärä on yli 10 000 i–m3 ja jos polttoaineen kosteusprosentti laskee ainakin 20%. Kannattavuutta
lisää, jos kuivurin tuottama polttoaine käytetään heti lämpimänä kuivurin yhteydessä olevassa
lämpölaitoksessa tai jos biomassan kuljetuskustannukset ovat korkeat (kuljetusmatka yli 100 km) sahalta
kaukolämpölaitokselle. Erityisen kannattavaa kuivaus on, jos lämpölaitoksen tehot eivät riitä
huippukulutuksen aikaan kosteaa polttoainetta käytettäessä. Tällöin kuivurin tuottamalla kuivalla
polttoaineella voidaan korvata lisä/varalämmön käyttöä tai jopa kokonaan uuden lämpölaitoksen
rakentaminen.
Myös kuivan biomassan kuljetuksissa voi säästää huomattavasti verrattuna tuoreen biomassan kuljetuksiin,
sillä yhdessä kuormassa saadaan jopa kaksinkertainen määrä MWh toimitettua asiakkaalle. Esimerkiksi Case
1.1 oli tuoreen hakkeen energiasisältö 0,54 MWh/i-m3 ja paino 300 kg/i-m3 ja kuivan hakkeen energiasisältö
0,85 MWh/i-m3 ja paino 253 kg/i-m3. Kun hakerekan hyötykuorma voi olla 36 tonnia, niin märkää haketta
saadaan kuormassa toimitettua asiakkaalle noin 64 MWh per kuorma (120 i-m3 per kuorma). Kuivattua
haketta taas saadaan toimitettua noin 121 MWh (142 i-m3 per kuorma). Kaukolämpölaitos maksaa
toimitetusta polttoaineesta energiasisällön mukaan – ei toimitettujen kuutioiden mukaan.
Taulukossa 18. Kannattavuuslaskelmien yhteenveto. Laskelmissa käytetyt tiedot löytävät taulukoista 1..17
eikä niissä ole huomioitu mahdollisia investointitukia.
Case
1.1
Sahalaitos
kerroskuivuri tuotantomäärä
15 000 i-m3
Case
1.2
Sahalaitos
kerroskuivuri tuotantomäärä
20 000 i-m3
Case 2.1 Kaukolämpölaitos
kerroskuivuri tuotantomäärä
10 000 i-m3
Case 2.2 Kaukolämpölaitos
kerroskuivuri 12 500 i-m3
Case 3.1 Kerroskuivuri briketin
valmistukseen
käytettävän
sahanpurun
kuivauksessa
tuotantomäärä 10 000 i-m3
Case 3.2 Viirakuivuri briketin
valmistukseen
käytettävän
sahanpurun
kuivauksessa
tuotantomäärä 10 000 i-m3
Käyntipäivät
(d)
Kuivauslämpötila (oC)
Kuivausaika (h)
Alkukosteus (%)
Loppukosteus (%)
Tulos ennen
veroja (€)
Investonnin
kokonaisarvo (€)
313
90
2
60
35
18 802
225 000
313
90
1,5
60
40
31 287
225 000
313
70
3
65
35
52 531
250 000
326
70
2,5
65
40
77 464
250 000
292
90
3,5
55
15
2 023
250 000
278
90
1
55
15
-19 228
335 000
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
31
Kuva 6. Eri vaihtoehtojen taloudellinen tulos. Laskemissa käytetyt tiedot löytävät taulukoista 1-17.
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
32
8. Johtopäätökset
Kuivauksen avulla puubiomassasta saadaan jopa lähes kaksi kertaan enemmän lämpöenergiaa
irtokuutiometriä kohti kuin ilman kuivausta. Kaukolämpövoimalan tapauksessa voidaan hyödyksi lisäksi
laskea se, että kuivattu biomassa on valmiiksi lämmintä polttokattilaan mennessä, jolloin kattilan hyötysuhde
paranee useita prosentteja. Kun nämä huomioidaan, niin kaukolämpövoimalan tapauksessa kuiva ja lämmin
metsähake voi tuottaa jopa yli kaksi kertaa enemmän lämpöä kuin tuore ja jäinen metsähake per
irtokuutiometri. Myös kuivan biomassan kuljetus on kannattavampaa kuin tuoreen biomassan kuljetus, sillä
yhdessä kuormassa kuivaa biomassaa saadaan jopa kaksinkertainen energiamäärä (MWh) toimitettua
asiakkaalle verrattuna tuoreeseen biomassaan.
Annetuilla biopolttoaineen lähtöarvoilla biopolttoaineen kuivaus oli kannattavaa, jos tuotantomäärä on yli
10 000 irtokuutiota ja jos polttoaineen kosteusprosentti laskee kuivauksessa yli 15%. Kannattavuutta lisää,
jos kuivurin tuottama polttoaine käytetään heti lämpimänä kuivurin yhteydessä olevassa lämpölaitoksessa.
Erityisen kannattavaa kuivaus on, jos lämpölaitoksen tehot eivät riitä huippukulutuksen aikaan kosteaa
polttoainetta käytettäessä. Tällöin kuivurin tuottamalla kuivalla polttoaineella voidaan korvata
lisä/varalämmön käyttöä tai jopa kokonaan uuden lämpölaitoksen rakentaminen. Laskelmissa ei huomioitu
mahdollisia investointitukia. Jos kuivuri-investoinnille saadaan investointituki (normaalisti 30%), niin kuivaus
on kannattavaa toimintaa kaikissa tarkasteluissa tapauksissa, sillä tuet parantavat vuositulosta noin
20 000…25 000 euroa vuodessa. Tuoreen sahanpurun kuivaus briketöintiä varten ei kuitenkaan ole
kannattavaa tämän tutkimuksen lähtöarvoja käytettäessä.
Verrattaessa
viirakuivuria
ja
kerroskuivainta,
niin
havaitaan,
että
kerroskuivuri
on
investointikustannuksiltaan noin 20% pienempi kuin viirakuivain, kun vuosittainen kapasiteetti on
2 000…3 000 tonnia. Kerroskuivain on kompaktimpi kokonaisuus, jolloin myös rakentamistyöt (perustukset
yms.) ovat edullisemmat. Tämän tutkimuksen lähtötiedoilla kerroskuivain on siis hieman edullisempi ratkaisu
biomassan kuivaukseen kuin viirakuivuri.
Koska biopolttoaineen lähtöarvoilla, kuivurin sijoituspaikalla ja toimintaympäristöllä on suuri vaikutus
kuivauksen kannattavuuteen, tulee ennen kuivurin investointipäätöstä mahdollisimman tarkasti arvioida
seuraavat asiat kannattavuuslaskelmia varten:







Kuivattavan materiaalin määrä ja laatu (kuori, hake, puru, palakoko, puulaji)
Alkupaino ja -kosteus
Loppukosteus
Märän materiaalin energiasisältö
Kuivan materiaalin energiasisältö
Kattilan hyötysuhteen parantuminen kuivatun polttoaineen vaikutuksesta
Kattilan tehon kasvu kuivatun polttoaineen vaikutuksesta
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy











33
Kuivauksen tarvittavan lämmön riittävyys huomioiden kuivurin vaatimukset (määrä, lämpötila,
tehontarve huomioiden eri vuodenajat)
Tilaratkaisut kuivurille ja kuivatulle materiaalille
Vuosittainen tuotantoaika, kuivauserän koko ja keskimääräinen kuivausaika
Lämpöenergian kulutus, hinta ja tehontarvearvio
Sähkönkulutus ja hinta
Kuivaamon hinta
Kuivaamorakennuksen ja varastojen hinta
Mahdolliset investointituet
Tarvittavan lainaraha määrä
Lainan korko
Kuivauksesta saatava kokonaishyöty:
+Kuivasta polttoaineesta saatava hinta (€/MWh) verrattuna kosteasta polttoaineesta saatavaan
hintaan
+ Kuivauksen avulla saatava polttoaineen energiasisällön kasvu
+ Kuivan ja lämpimän polttoaineen antama hyötysuhde-etu
+ Logistiikkaetu (yhdessä kuormassa saadaan jopa kaksinkertainen määrä MWh toimitettua
asiakkaalle)
+Kattilan max tehon kasvusta saatava hyöty (ei tarvitse käyttää varajärjestelmää tai investoida
kokonaan uuteen kattilaan)
Laatija: Hannu Boren, Borenova Oy
34
Kirjallisuus
Esa Koskiniemi, Juha Viirimäki. 2012. Energiapuun varastointi ja hakkeen kosteuden vaikutus kattilalaitoksen
hyötysuhteeseen. Tapaustutkimus Etelä-Pohjanmaalta. Opinnäytetyö. Maa- ja metsätalouden yksikkö,
Metsätalouden koulutusohjelma. Seinäjoen ammattikorkeakoulu.
Suomen Kuntaliitto. 2002. Hakelämpökeskuksen hankinta. ISBN 951-755-783-3.
Ympäristöministeriö ja Energiateollisuus r.y. 2012. Kotimaista polttoainetta käyttävien 0,5…30 MW
kattilalaitosten tekniset ratkaisut sekä palamisen hallinta.
Martti Flyktman ja Satu Helynen. 2004. Hyötysuhteen määrittäminen päästökaupan alkujakoa varten. VTT
prosessit.Tutkimusselostus Pro2/6095/03.
Kalle Kyllönen. 2009. Sahanpuru briketin raaka-aineena. Pro Gradu tutkielma. Helsingin yliopisto. Maatalousmetsätieteellinen laitos. Metsävarojen käytön laitos.
http://www.stela.de/en/products/belt_drier/