Biokaasua

Sekon tuotanto on painottunut aiemmin pitkälti rehunkäsittelykoneiden valmistamiseen. Kun tuotevalikoimassa ovat olleet myös seulontalaitteistot ja kompostienkääntöön suunnitellut laitteet, ei esimerkiksi biokaasulaitoksissa tarvittavien sekoittimien eli remixereiden valmistaminen ole niistä kaukana.

– Sekolla suunnitellaan asiakkaan tarpeisiin järjestelmät ja koneet. Palvelu voidaan järjestää loppuun saakka, jolloin asiakas saa avaimet käteen biokaasulaitokseen ja aloittaa tuotannon, Angelo esittelee.

– Meillä töissä ei voi olla vain insinöörejä, vaan myös muun koulutuksen saaneita kuten kolme biologia, jotta ammattilaisia on myös esimerkiksi käyttäjätukeen ongelmatilanteissa. Haluamme olla edelläkävijöitä suunnittelussa, laitetoimituksesta ja käyttäjätuessa, Angelo kertoo. Tehtävänä on saada asiakkaalle paras tuotto irti biokaasulaitoksesta.

Seosrehuvaunussa rehukomponentit sekoitetaan tasaisesti ja märehtijälle jätetään märehdittävää, kun ruoka palaa uudelleen pureskeltavaksi. Biokaasulaitoksessa tuota märehtimistä ei tapahdu, vaan kaikki reaktoriin lisättävät syötteet pitäisi olla hienonnettu mahdollisimman pieneksi, jolloin tarttumapintaa bakteereille olisi paljon ja kaasuntuotanto olisi nopeaa. Syötteen laadulla ja määrällä voidaan säätää biokaasun tuotantoa, mutta biokaasuntuotantoprosessi on herkkä ja muutokset pitää tehdä hitaasti. Samoin pitää toimia märehtijän ruokinnassa.

Biokaasutuotannon prosessi on kokonaisuus, jossa kannattaa välttää ylimääräistä työtä. Ylimääräinen pumppaus ja käsittely eivät tuo välttämättä lisäarvoa. Biokaasuntuotannossa myös taloudelliset marginaalit ovat pienet etenkin Suomessa. Suomessa taloudellisesti kannattavampaa on ollut lämmittää biokaasulla esimerkiksi kotieläintiloja ja odottaa sähkön hinnan nousua ennen investointeja moottoriin ja generaattoriin.

Kun uusia lietesäiliöitä nyt rakennetaan, pitäisi biokaasuntuotannon aloittaminen kuitenkin pitää mielessä, jotta tietyt rakenteet saadaan kuntoon. Tällöin biokaasuntuotanto voidaan aloittaa, kun olosuhteet ovat otolliset.
Italiassa nykyinen 28 sentin valtion takuuhinta nopeuttaa biokaasulaitosten rakentamista ja samalla lisääntyvät mahdollisuudet hyödyntää biokaasu- energiaa.

Syöttö oikeassa suhteessa

Biokaasulaitoksen prosessi alkaa laitoksen syötöstä. Kiinteä lanta, maissisäilörehu, säilörehu, elintarviketeollisuudesta tai vaikka suurkeittiöistä tulleet raaka-aineet syötetään sopivassa seossuhteessa sekoittajaan, jossa seos hienonnetaan. Elintarvikerasvat ovat hyviä kaasun raaka-aineita. Tämän jälkeen seos syötetään monesti esisekoitussäiliöön. Esisekoitussäiliössä seosta myös lämmitetään, jotta kaasuntuotanto käynnistyisi nopeasti reaktorissa.

Esisekoitussäiliöstä syötetään määrävälein uutta seosta primäärisäiliöön, jossa varsinainen kaasunmuodostus käynnistetään. Primäärisäiliössä seosta lämmitetään ja sekoitetaan sykleissä, jolloin seoksessa kiinni olevat biokaasukuplat irtoavat. Primäärisäiliössä kaasusta on tarkoitus irrota suurin osa ja siellä olosuhteet pidetään mahdollisimman otollisina kaasunmuodostukselle.

Kun primäärisäiliössä merkittävä osa kaasusta on irronnut, siirretään seos edelleen sekundäärisäiliöön. Seoksen hallinta säiliöissä ei ole yksiselitteistä, kun osaset eivät ole korvamerkittyjä. Raakaa seosta, josta kaasu ei ole vielä irronnut, kulkeutuu myös sekundäärisäiliöön, jolloin kaasu voi irrota vasta siellä. Toisaalta kaasunmuodostus eri raaka-aineista tapahtuu eri aikaan.

Mittasuhteiltaan Sekon laitoksista suuri osa on tähän mennessä rakennettu sähköntuotantokyvyltään yhden megawatin laitoksiksi. Tällöin esisekoitus tehdään noin 400 kuution säiliössä. Primäärisäiliöitä on kaksi ja ne ovat tilavuudeltaan noin 1800 kuutiota ja sekundäärisäiliöt ovat noin 2000 kuutiota. Näin päästään noin 60 päivän kiertoaikaan ja optimaaliseen kaasuntuotantoon.

Syöttö työllistää

Päivässä tarvitaan noin kahden tunnin työ, kun laitokseen syötetään uutta raaka-ainetta. Laitteiston ja kaasuntuotannon valvonta edellyttävät myös aikaa, vaikka automatiikka hoitaa normaalit rutiinit. Jos laitoksessa tai sen toiminnassa ilmenee poikkeavuuksia, niistä lähtee hälytykset päivystäjän matkapuhelimeen. Kun laitteistot on rakennettu internet-pohjaisiksi, säätöä voidaan tehdä kotikonttorilta tai vaikka Sekon tehtaalta, jossa seurataan laitteistojen toimintaa.

Biokaasunmuodostuksesta poistunut liete separoidaan laitteistolla, joka on asennettu kiinteästi lieteputken päähän. Kiinteä jae, joka sisältää enemmän fosforia, voidaan kuljettaa kauemmaksikin pellolle, jossa fosforia tarvitaan enemmän. Liete pumpataan säiliöön, josta se levitetään pellolle.

Kaasu kuvussa

Kaasu kerätään kuvun alle, jossa laipio on rakennettu keskitolpan varaan. Puu kestää laipiossa pitkään. Kaasu kerääntyy myös laipion päällä olevan pressun alle, johon sitä kerätään puskuriin. Kaasussa on polttomoottorille haitallista rikkivetyä. Se poistetaan pumppaamalla jokaiseen säiliöön hieman ilmaa.

Kaasu ohjataan pienellä ylipaineella ja jäähdytettynä moottoriin, jonka nimellissähköteho on yksi megawatti. Tämän lisäksi energiaa vapautuu lämpönä, joka otetaan talteen reaktorin lämmitykseen. Loppu lämpö on hukkalämpöä.

Italiassa takuuhinta 28 senttiä, Saksassa enimmillään 21,5

– Italian valtion takaama hinta bioenergialla tuotetulle sähkölle on 28 senttiä ja sopimus tehdään 12 vuodeksi, kertoo Angelo. Aikoinaan Saksassa biokaasusähkön enimmäistakuuhinnaksi sovittiin 21,5. Nuo hinnat ovat kuitenkin enemmän, kuin mitkä sähkön tuottamisen kustannukset esimerkiksi muuten Suomessa ovat ja mitä loppukäyttäjä sähköstään maksaa, joten valtion rahoista korvataan erotus. Kansantaloudellisesti tässä tapauksessa kotimaisen biopohjaisen energiantuotannon edistäminen on kannattavaa.
Biokaasulla tuotetun sähkön hinnoittelu perustuu omassa maassa tuotetun energian edistämiseen. Tuo raha ei valu oman maan ulkopuolelle, kun toiminta on sidottu paikalliseen tuotantoon. Suomessakin olisi biokaasurakentamisessa vipinää, jos tuotetusta sähköstä tarjottaisiin kuten Saksassa tai Italiassa.

Kyseisissä maissa ajatus on myös edistää hajautettua sähköntuotantoa, joka ei ole herkkä yhden tai muutaman ison laitoksen toimintahäiriölle. Kantaverkon ei tarvitse välttämättä olla niin vahva, kun sähkö ei virtaa vain muutamalta voimalaitokselta käyttöpaikoille. Kun sähköntuotanto- ja -käyttöpaikka ovat pääsääntöisesti lähekkäin, valtakunnanverkko kuormittuu myös vähemmän.

Sekon biokaasulaitos on rakennettu kotieläintilalle, jossa on kasvatuksessa 1000 sonnia. Rehua sonneille ja biokaasun tuotantoon kerätään omilta 150 hehtaarilta ja yhteensä noin 300 hehtaarin alalta. Kun maissisato on 60 tonnin luokkaa, kertyy laakasiiloon täytettä. Sonneja ja biokaasulaitosta ruokitaan viereisistä siiloista, joten sama kalusto on käytössä, kun siiloa täytetään ja puretaan.

Syötteet

Syötteenä käytetään päivässä 20–25 tonnia kuivikelantaa, 30–35 tonnia maissia ja määrät vaihtelevat 1–2 % päivittäin. Lämpötilana on käytössä mesofiilinen alue, jolloin lämpötila on yleensä 35–38 astetta. Sekon laitoksessa lämpötilat olivat hieman 40 asteen molemmin puolin. 80 % kaasusta irtoaa ensimmäisessä säiliössä ja 20 % toisessa. Kiertoputkisto ottaa lämmön moottorin ja generaattorin hukkalämmöstä ja lämmitysputket kiertävät sammion sisäseinissä.

Yhden megawatin sähköenergian tuotantokoneistolla on samaan aikaan käytettävissä noin 0,8 MW lämmöntuottokyky.
Liukuvalumenetelmällä tehdyn 30 cm paksun betoniseinän ulkopuolella on 10 senttiä paksu polyuretaanieriste. Seko tekee myös ulko­asun ja säilöt on pellitetty ulkopuolelta. Suomessa maan sisään rakennettavia säiliöitä ei tarvitse eristää tuon enempää.
Biokaasulaitoksessa lämpö nousee koko ajan ylöspäin ja kun vesikatteen alla on ilmatila, se eristää jo hieman ja ratkaisu on sopiva Italiaan.

– Laipio sen sijaan on Suomessa haasteellisempi ja sitä pitäisi eristää noin 200 millin paksuudelta. Lämmin kaasu pitää mustan katteenkin sulana ja kupu pysyy pienellä kaasunpaineella kupuna. Haasteellisempia ovat kylmät tuulet, jolloin sataa lunta ja tuuli painaa katetta. Kerran sulanut ja uudelleen jäätyvä vesi muodostaa säiliön reunoille kovat jäätyneet vallit, jotka pitää sopia itsestään valumaan tai ne pitää poistaa, muistuttaa biokaasutuottaja ja biokaasuautoilija Erkki Kalmari.

Heinäsäilörehu on Suomessa haasteellinen biokaasulaitoksen syöte. Kaasu jää heinän solukkoon ja heinä nousee pinnalle matoksi. Jotta heinä toimii biokaasuntuotannossa, pitää se sadonkorjuussa tai viimeistään syötettäessä pilkkoa mahdollisimman pieniksi palasiksi. Tätä ongelmaa ei ole märehtijällä, joka ottaa rehun vielä toisen kerran suuhunsa.