Kohti pienempiä päästöjä kierrätyspuun murskauksessa
Tilastokeskuksen ennakkotietojen mukaan vuoden 2022 kasvihuonekaasujen kokonaispäästöt ilman maankäyttö, maankäytön muutokset ja metsätalous (LULUCF) -sektoria olivat 46 miljoonaa tonnia CO₂-ekv. Suomessa. Päästökauppasektorin päästöt olivat 19 miljoonaa tonnia CO₂-ekv. ja päästökauppasektorin ulkopuolisten alojen eli taakanjakosektorin päästöt 27 miljoonaa tonnia CO₂-ekv. vuonna 2022. Taakanjakosektoriin kuuluvat liikenne, maatalous, työkoneet, rakennusten erillislämmitys, jätehuolto, F-kaasut sekä päästökauppaan kuulumattomat teollisuus- ja energiantuotantolaitokset.
Painetta työkoneiden päästöjen vähentämiseen
EU:n komission ehdotuksen mukaan Suomen kasvihuonekaasujen päästövähennystavoite taakanjakosektorille on 50 prosenttia vuonna 2030 verrattuna vuoden 2005 tasoon, eli taakanjakosektorin päästöt olisi oltava alle 17,2 miljoonaa tonnia CO₂-ekv. vuonna 2030 Suomessa. Kasvihuonekaasujen päästövähennysruuvi kiristyy taakanjakosektorilla, ja työkonerintamalle tarvitaan uusia innovaatioita päästöjen pienentämiseksi. Työkoneet aiheuttavat nykyään noin kymmenyksen taakanjakosektorin kasvihuonekaasupäästöistä Suomessa.
Kierrätyspuuta odottamassa murskausta terminaalissa.
Dieselgeneraattorista virtaa EVO Hybridiin
Suomen Mobiilimurskaus Oy on rakentanut EVO Hybrid -mobiilimurskaimen, joka perustuu Doppstadt DZ 750 Kombi -murskaimeen. Doppstadt DZ 750 Kombi on kaksivaiheinen murskain, jossa on esimurskain ja jälkimurskain. Voimanlähteenä Doppstadt-murskaimessa on Mercedes-Benz OM 502 LA -dieselmoottori, jonka teho on 448 kW (610 hv).
Suomen Mobiilimurskaus loi siis EVO Hybrid -murskaimen ja sähköisti dieselkäyttöisen Doppstadt DZ 750 Kombi -murskaimen. Lisäksi tehtiin muutostöitä murskaimen etuosaan, jälkimurskaimeen ja poistokuljettimeen. Murskaimen sähköistys toteutettiin Fogo Sp. z o.o. FDF 600 V -dieselgeneraattorilla. Suomen Mobiilimurskaus sähköisti myös EVO Hybrid -murskainta syöttävän nosturin. Normaalisti mobiilimurskaimessa nosturi saa käyttövoimansa murskaimen siirtoauton dieselmoottorista.
EVO Hybrid testipenkissä
Jesa Group Oy:n ja Itä-Suomen yliopiston tutkimuksessa selvitettiin kierrätyspuun murskauksen ajanmenekkiä, tuottavuutta, energiankulutusta ja CO2-päästöjä EVO Hybrid -murskaimella sekä normaalilla, dieselkäyttöisellä Doppstadt DZ 750 Kombi -murskaimella. Aineisto tutkimukseen kerättiin L&T Biowatin terminaalissa Savonlinnassa marraskuussa 2023. Tutkimusaineisto koostui murskaimen omien sensoreiden sekä nosturiin kiinnitettyjen GoPro-videokameroiden tallentamista tiedoista. Sensoreilla kerättiin tietoa murskauksen aloitus- ja lopetusajoista, tuotetusta murskeesta irtokuutiometreinä (i-m3) sekä nosturin ja murskaimen energiankulutuksesta. Sensoreiden tallentama data kattoi EVO Hybridillä 3 tuntia 33 minuuttia ja Doppstadilla 3 tuntia 30 minuuttia. Molempien murskainten työtä analysoitiin lisäksi 2 tuntia ja 38 minuuttia videonauhoilta.
Molemmat murskaimet murskasivat 250 millimetrin kierrätyspuuta neljän tuuman seuloilla. Murskaus suoritettiin samaan aikaan samassa terminaalissa kahden eri kuljettajan toimesta. Molemmat murskainten käyttäjät olivat kokeneita bioenergia-alan ammattilaisia, joilla oli yli 10 vuoden kokemus murskaustyöstä. EVO Hybridissä oli Kesla 2117T -nosturi ja Doppstadissa Kesla 1200T -nosturi. Molemmissa nostureissa oli Kesla 50E -energiapuukoura.
Tarkastelussa työvaiheet ja päästöt
Aikatutkimuksessa analysoitiin murskauksen työvaiheita ja niiden rakennetta. Aikatutkimuksessa käytetyt työvaiheet olivat taakan nouto varastokasasta, taakan pudotus/syöttö murskaimeen, odotus murskaustyössä, esimerkiksi kun ei ollut murskattavaa puuta murskaimen nosturin ulottuvilla, sekä murskaimen ja sen ympäristön puhdistus nosturin kouralla.
Tutkittujen murskainten päästöjä tarkasteltiin laskennallisesti niiden energiankulutuksen suhteen. Dieselpolttoaineen päästöinä käytettiin 2,684 kg CO2 per polttoainelitra (EPA-päästöjen laskentaohjeistus). Sähkön päästöinä käytettiin puolestaan Suomessa kulutetun sähkön päästökerrointa: 60 grammaa CO2 per kilowattitunti (kWh). Dieselpolttoainelitran energiasisältönä laskelmissa oli 9,741 kWh/litra. Dieselgeneraattorin hyötysuhteena käytettiin 30 prosenttia ja sähkömoottorin hyötysuhteena 90 prosenttia.
Murskaustyön tuottavuus korkeampi EVO Hybridillä
EVO Hybridillä taakan noutoon kului 68,4 prosenttia murskaustyön kokonaisajanmenekistä ja vastaavasti Doppstadt-murskaimella 76,7 prosenttia. Taakan pudotus- ja syöttövaiheeseen EVO Hybridillä käytettiin 25,7 prosenttia ja Doppstadtilla 19,1 prosenttia. Odotusvaiheeseen EVO Hybridillä käytettiin 4,8 prosenttia kokonaisajanmenekistä ja Doppstadt-murskaimella 4,2 prosenttia. Murskaimen ja sen ympäristön puhdistamiseen käytetty aika oli EVO Hybridillä 1,1 prosenttia kokonaisajanmenekistä. Doppstadtilla ei käytetty lainkaan aikaa puhdistamiseen.
Tutkimuksessa 250 millimetrin kierrätyspuun murskauksessa tehotuntituotavuus EVO Hybrid -murskaimella oli 129,4 irtokuutiometriä/tunti. Doppstadt-murskain tuotti puolestaan 113,9 irtokuutiometriä mursketta tunnissa. Täten murskaustyön tuottavuus EVO Hybridillä oli 14 prosenttia korkeampi kuin Doppstadtilla. Molemmissa koneissa on samanlaiset Sensortechnikin laser-mittalaitteet, mitkä on kalibroitu.
Energian kokonaiskulutus matalampi EVO Hybridillä
Tutkimuksessa Doppstadt-murskain kulutti 0,66 litraa dieseliä murskeirtokuutiometriä kohti, kun vastaavasti EVO Hybrid kulutti 0,44 litraa/irtokuutiometri. Näin ollen dieselin kulutus oli EVO Hybridillä 33 prosenttia matalampi kuin Doppstadt-murskaimella. Kun tarkastellaan tuntikohtaista dieselin kulutusta, Doppstadt kulutti 75,7 litraa tunnissa ja EVO Hybrid 57,2 litraa tunnissa. On huomioitava, että Doppstadtin dieselin kulutuksesta 13 prosenttia oli nosturin kulutusta, kun EVO Hybrid -yksikön dieselin kulutus kohdistui kokonaan murskaimen käyttöön.
Doppstadt-murskaimella laskennallinen energian kokonaiskulutus oli 6,43 kilowattituntia/irtokuutiometri, kun EVO Hybridillä vastaava kulutus oli 4,29 kilowattituntia/irtokuutiometri. Mikäli EVO Hybrid -murskainta voitaisiin operoida käyttöpaikalla vain sähköllä, energian kokonaiskulutus olisi tällöin 1,43 kilowattituntia/irtokuutiometri.
Laskennalliset päästöt kolmanneksen pienemmät
Doppstadt tuotti laskennallisesti tutkimuksessa kierrätyspuun murskauksessa päästöjä 1,77 kg CO2 per murskeirtokuutiometri; EVO Hybrid -murskaimella vastaava luku oli 1,18 kg CO2/i-m3. Näin ollen EVO Hybridillä CO2-päästöt olivat kolmanneksen pienemmät kuin Doppstadt-murskaimella. Jos murskaustyötä pystyttäisiin tekemään vain sähköllä toimivalla EVO Hybrid -murskaimella, laskennalliset päästöt olisivat vain murto-osan (0,10 kg CO2/i-m3) siitä, mitä ne olivat tehdyssä tutkimuksessa, eli peräti 94 prosenttia pienemmät.
Täten jos murskattava määrä olisi vuositasolla 100 000 irtokuutiometriä kierrätyspuuta, laskennalliset kierrätyspuun murskauksen päästöt olisivat Dopstadilla 177 tonnia CO2 ja EVO Hybridillä 118 tonnia CO2. Vastaavasti jos EVO Hybridissä voitaisiin käyttää energialähteenä vain sähköä, laskennalliset päästöt olisivat vain 10 tonnia CO2/vuosi edellä mainitun kierrätyspuumäärän murskauksessa.
Kirjoittaja Jaakko Hekkala työskentelee Jesa Group Oy:ssä ja Kalle Kärhä Itä-Suomen yliopistossa.
Artikkeli viimeisteltiin ACE-rahoituksella (EU LIFE-2022-STRAT (101104613-2, LIFE22-IPC-FI-ACE LIFE)). Accelerating Climate Efforts (ACE – Ilmastoratkaisujen vauhdittaja) -hankkeen tavoitteena on edesauttaa Suomea saavuttamaan taakanjakosektorin päästövähennysvelvoite vuoteen 2030 mennessä ja hiilineutraalius vuoteen 2035 mennessä. ACE toteutetaan vuosina 2024–2030 ja sen kokonaisbudjetti on 20 miljoonaa euroa. Koko ACE-hanketta johtaa Karoliina Auvinen Suomen ympäristökeskuksesta ja hankkeen isointa työpakettia (WP6 Raskaiden kuljetusten ja työkoneiden päästöjen vähentäminen metsä- ja elintarviketeollisuudessa) koordinoi Kalle Kärhä Itä-Suomen yliopistosta.
