Tuorehake luupin alla Savo-Karjalassa 

Tuodun ja edullisen energiapuun ajat ovat ohi, joten kallistuneesta puupolttoaineesta on entistä mielekkäämpää saada tehot paremmin talteen toimintamalleja ja teknologiaa tehostamalla. Nopeutettu energiapuun toimitusketju minimoi varastolahon aiheuttamat puuaineen kuiva-ainetappiot, mikä yhdessä kosteille polttoaineille sopivan kattilan ja sen jatkeeksi asennetun savukaasupesurin kanssa mahdollistaa energian tuottamisen aiempaa pienemmällä puumäärällä (m³).

Hukkalämpöä hyödyntävä teknologia on kallista, mutta kohonneet polttoaineen hinnat ja jopa ajoittainen niukkuus parantavat investoinnin kannattavuutta ympäristöhyötyjen ohella. Lisäksi kotimainen metsähake on yleensä kosteampaa kuin järeästä ja pystykuivasta runkopuusta tehty venäläinen tuontihake, mikä puoltaa investointeja savukaasupesureihin ja hukkalämmön talteenottoon myös metsähakkeen perinteisellä toimitusketjulla.

Tuorehakkeen käytettävyys

Tuorehake – vähästä enemmän -hankkeessa perehdyttiin suomalaisen tuorehakkeen mahdollisuuksiin perinteisen niin sanotun kuivahtaneen hakkeen vaihtoehtona. Tuorehakkeen käyttöpotentiaalikartoituksessa oli mukana 75 metsähaketta käyttävää, yli 1 MW:n kattilaa Pohjois-Karjalasta sekä Etelä- ja Pohjois-Savosta.  Näistä 19 kattilaa oli teholtaan yli 10 MW, 17 oli teholuokassa 5–10 MW, 14 teholuokassa 3–5 MW ja 25 teholuokassa 1–3 MW. Savukaasupesuri oli asennettuna, tai sitä oltiin asentamassa 22 kattilaan.  Teholuokassa 1–3 MW vain yhteen kattilaan oli asennettuna pesuri, 3–5 MW neljään, 5–10 MW kymmeneen ja yli 10 MW seitsemään. Yhteensä kokopuu- ja rankahakkeen nykykäyttö lämpö- ja voimalaitoksilla oli 897 500 m³ ja hakkuutähdehakkeen 595 500 m³ vuodessa.

Soveltuvuustarkastelut tuorehakkeen käytettävyydestä pohjautuivat ensisijaisesti rangasta tai kokopuusta tehtyyn harvennuspuuhakkeeseen.  Kattilateholuokittain tehdyissä tarkastelussa huomioitiin puun polttoteknisiä ominaisuuksia, kuten kosteus (tuorehake 53 %), lämpöarvo (MJ/kg) ja kuivatuoretiheys (kg/m³). Käyttöpotentiaalikartoitus perustui haastatteluihin, kyselyihin sekä julkisiin tietokantoihin metsähakkeen käyttöpaikoista. Metsähakkeen käyttömäärien osalta avainroolissa olivat suuret voimalaitokset, joilla on jo nyt verrattain hyvät valmiudet hyödyntää kosteita puupolttoaineita energiantuotannossaan.

Metsähakkeen tarve vähenee

Tuloksista käy ilmi, että mitä enemmän tuorehaketta käytetään, sen suuremmaksi hakkeen kokonaiskulutus kasvaa tonneissa mitattuna. Tämä on perinteinen mittaustapa kattila- ja energiateknologiassa. Saatu tulos on looginen, koska polttoaineen lämpöarvo (MJ/kg) laskee toimituskosteuden lisääntyessä. Vastaavasti metsähakkeen tarve vähenee, kun metsähakkeen kulutus arvioidaan kiintotilavuuksina (m³) ja laskennassa huomioidaan varastoinnin aiheuttamat kuiva-ainetappiot (kg/m³), joiden suuruudeksi arvioitiin kokopuulla ja rangalla 6,75 % ja hakkuutähteellä 20 %, kun keskimääräinen varastointiaika oli 9 ja 11 kuukautta.

Tulosten mukaan hukkalämpöä hyödyntävä teknologia yhdessä tuoreen metsähakkeen käytön ja tiedossa olevan laitoskannan uusiutumisen kanssa leikkaavat metsähakkeen tarvetta Itä-Suomessa. Näillä keinoilla ranka- ja kokopuuhaketta tarvittaisiin vuosittain 74 000 m³ ja hakkuutähdehaketta 60 000 m³ vähemmän kuin nyt käytetään kolmen maakunnan alueella. Perinteisellä tavalla tuotetun metsähakkeen käyttömääriin suhteutettuna tuoreen ranka- tai kokopuuhakkeen osuus olisi saatujen tulosten mukaan 61 % ja vihreän hakkuutähdehakkeen 7 %.

Metsähaketaseen kasvu

Metsähaketaseella tarkoitetaan metsähakkeen hankintamahdollisuuksien ja käytön välistä alueellista erotusta. Tulosten mukaan tuorehakkeen käyttö ja hukkalämmön hyödyntäminen kasvattaisi harvennuspuuhakkeen tasetta enimmillään 11 % Etelä-Savossa, 9 % Pohjois-Savossa ja 40 % Pohjois-Karjalassa. Tuoreen, eli vihreän hakkuutähdehakkeen käyttö kasvattaisi puolestaan päätehakkuilta korjattavan hakkuutähdehakkeen tasetta arvioiden mukaan enimmillään 0,4–6 %.

Hankintaketjussa muutoksia kuljetuksiin

Metsähakkeen hankinnan näkökulmasta (kuva 1) raaka-aineen nopeutettu kierto pienentää varastoihin sitoutuneen pääoman kustannuksia ja kuiva-ainetappioita, mutta nostaa autokuljetuksen kustannuksia. Autokuljetuksen kustannuksen nousu johtuu siitä, että autoja ei voi kuormata täysin täyteen perinteistä toimintamallia korkeamamman kuutiopainon takia. Toisaalta laitostason tarkasteluissa hukkalämmön talteenottoa hyödyntävät teknologiat yhdessä tuorehakkeen käytön kanssa lyhentävät hankinta-alueen sädettä ja pienentävät hankintakustannuksia metsähakkeella tuotettua energiamäärää kohden. Toimintamallien vertailulaskelmissa kokopuun ja hakkuutähteiden toimitusketju perustui tienvarsihaketukseen. Rangan haketus tehtiin käyttöpaikan polttoainekentällä, jonne rangat oli kuljetettu puutavara-autolla.

Kesä- ja talvikausien vaikutukset

Kesäkaudella korjattu puu kuivahtaa vääjäämättä, koska tarve on pieni kesäkauden energiantuotannossa. Talvikaudella korjatuissa puissa lumi ja jää voivat aiheuttaa ongelmia poltossa, vaikka kaatotuore puuaines sinällään on varsin tasalaatuista polttoainetta.

Toimitusvarmuus tuoreen hakkeen etuna

Harvennuspuu ei ole samalla tavalla integroitu ainespuuhakkuisiin kuin hakkuutähdehake, minkä vuoksi toimitusketju voi reagoida joustavammin polttoaineen tarpeen vaihteluihin.  Tuoreen hakkeen polton hyödyntämiseen soveltuvan energiateknologian hyöty on, että puu on nopeasti siirrettävissä kannolta kattilaan pienin varastotappioin, jos puskurivarastot ovat pienet ja tarve on suuri. Hakkuutähteillä tuoreen hakkeen käyttö ei kuitenkaan itsessään ole tarkoituksenmukaista, sillä hakkuutähteiden korjuusuositukset ja voimalaitoskattiloiden korroosioriski puoltavat perinteistä ns. ruskean hakkeen toimintamallia.

Kirjoittajat Laitila ja Anttila työskentelevät Luonnonvarakeskuksessa ja Leino, Raitila ja Korpijärvi Teknologian tutkimuskeskus VTT:ssä.