1. Timo Alakontiola
BIOKAASUN TUOTANTOKETJUN SUUNNITTELU

2. BIOKAASUN TUOTANTOKETJUN SUUNNITTELU
Timo Alakontiola
Syksy 2015
Oulun ammattikorkeakoulu

3. 3
SISÄLLYS
SISÄLLYS 3
1 JOHDANTO 4
2 LÄHTÖTIEDOT 5
2.1 Biokaasulaitoksen syöte 5
2.2 Laitoksen tyyppi & maatilan energiankulutus 5
2.3 Taloustiedot 5
3 LAITOS 6
3.1 Syöte 6
3.2 Tekniikka & infrastruktuuri 6
3.3 Laitoksen toiminta 8
3.4 Energia 8
3.5 Investointikustannukset 10
3.6 Tuotot & kulut 10
4 KANNATTAVUUS 12
4.1 Nykyarvomenetelmä 12
4.2 Takaisinmaksuaika 12
4.3 Annuiteettimenetelmä 12
4.4 Sisäisen korkokannan menetelmä 12
5 YHTEENVETO 13
LÄHTEET 14

4. 4
1 JOHDANTO
Tämä työ on tehty osana Bioenergian tuotantoketjun suunnittelu- kurssia Oulun
ammattikorkeakoulussa syksyllä 2015. Sen tarkoituksena on selvittää millaisella
maatilalle sopivalla biokaasulaitoksella saadaan katettua tilan oma
energiankulutus ja onko se kannattavaa.
Työssä on käytetty apuna MTT:n biokaasulaskuria, saatavissa osoitteessa
www.biokaasulaskuri.fi. Laitoksen tuotantomuotona on CHP ja laitoksella
pyritään kattamaan vain laitoksen ja maatilan oma energiankulutus.

5. 5
2 LÄHTÖTIEDOT
Lähtötiedot jaettiin kurssin aikana. Näihin kuuluvat biokaasulaitoksen syöte,
maatilan energiankulutus, taloustietoja ja laitoksen tyyppin liittyviä tietoja.
2.1 Biokaasulaitoksen syöte
Maatilalla on 60 lypsylehmää ja 60 hiehoa. Lypsylehmät tuottavat huomattavasti
enemmän lantaa vuodessa kuin hiehot. Laitoksessa tullaan käyttämään
nimenomaan lietelantaa. Lietelannan lisäksi laitokseen syötetään vuodessa 400
tonnia nurmirehua.(1.)
Yksi lypsylehmä tuottaa noin 26,5 tonnia lietelantaa vuodessa. Hieho taas
tuottaa 10,3 tonnia vastaavaa lantaa vuodessa. Maatilalla tuotetaan siis
vuodessa biokaasulaitokseen syötettävää lietelantaa yhteensä 2 208 tonnia.(2.)
Syötteen kokonaismassa on 2 608 tonnia vuodessa, josta 11,29% eli 295 tonnia
on kuiva-ainetta. Kuiva-ainepitoisuuden ollessa näin alhainen, ei laimennusvettä
tarvita.(3.)
2.2 Laitoksen tyyppi & maatilan energiankulutus
Laitoksen tulee olla CHP-laitos, jolla katetaan laitoksen ja maatilan
energiankulutus. Jälkikaasuuntumisaltaan tarpeellisuutta tai pakollisuutta ei
määritelty lähtötiedoissa.(1.)
Maatila sijaitsee kasvuvyöhykkeellä 4 ja vaatii 100 MWh:n sähköntuotannon ja
70 MWh:n lämmöntuotannon. Itse biokaasulaitos vaatii myös tietyn määrän
energiaa, mutta tämä selviää vasta myöhemmin laitosta mitoitettaessa.(1.)
2.3 Taloustiedot
Biokaasulaitoksen perustamiseen saadaan yhteiskunnalta tukea 35%
kustannuksista. Korkoa joudutaan maksamaan 5% ja huolto- ja ylläpitokuluihin
lasketaan menevän 12 000 euroa vuodessa.(1.)

6. 6
3 LAITOS
3.1 Syöte
Laitoksen mitoitus aloitetaan syöttämällä MTT:n biokaasulaskuriin eri syötteiden
määrät, tässä tapauksessa lietelanta ja nurmirehu. Laskuri antaa
biokaasulaitoksen metaanintuottopotentiaalin, joka on 58 922 kuutiota
vuodessa. Tästä 36 % saadaan lietelannasta ja loput, eli 64 % nurmirehusta.(3.)
TAULUKKO 1. Metaanintuoton jakauma syötteittäin. (3.)
Syöte Määrä (t/v) %-osuus
metaanista
Metaanintuotto
(m3
/v)
Naudan lietelanta 2 208 36 % 21 211,92
Nurmirehu 400 64 % 37 710,08
Yhteensä 2 608 100 % 58 922
3.2 Tekniikka & infrastruktuuri
Biokaasulaitokseen kuuluu vain reaktori, koska tarvittava energiantuotanto on
verrattain pieni suhteessa tuotetun kaasun määrään. Reaktori on laskurin
mukaan kooltaan 247 m³ ja sen viipymä on 30 päivää. Näin reaktoriin
kohdistuva orgaaninen kuormitus saadaan pidettyä riittävän alhaisena. Koska
biokaasulaitokseen kuuluu vain reaktori, on orgaanisen kuormituksen alhaisena
pitäminen entistä tärkeämpää. Täten ehkäistään ylikuormittumista ja
edesautetaan kaasuntuottoprosessin käynnissä pysymistä.(2, 3.)
Kurssimateriaaleista saatavalla kaavalla 1 voidaan tarkistaa reaktorin koko.
Vuodessa käytetään lietelantaa 2 208 tonnia, jonka tiheys on noin 1000 kg/m³,
joten lietelantaa käytetään 2 208 m³ vuodessa. Nurmirehun tiheys vaihtelee
kosteuden mukaan, ollen keskimäärin 300 kg/m³. Tällä arvolla laskettaessa
nurmirehua käytetään vuodessa noin 1 333 m³. Edellä mainituilla arvoilla

7. 7
laskettaessa, saadaan reaktorin kooksi noin 291 m³. Kun nurmirehun painoa
muutetaan esim. 500 kg/m³, saadaan reaktorin kooksi laskurin ilmoittama 247
m³.(1, 4.)
( )
* ( ) ( )+ *
( )
+ KAAVA 1
Metaanintuottoa saataisiin kasvatettua noin 17%, jos laitokseen kuuluisi
jälkikaasuuntumisallas. Tässä tapauksessa se ei kuitenkaan ole tarpeellista,
koska tavoitteena on tuottaa tarpeeksi energiaa ainoastaan laitoksen ja
maatilan omaan käyttöön. Jättämällä jälkikaasuuntumisaltaan rakentamatta
säästetään myös noin 25 000 euroa.
Varastointitilan tarve laitokselle on 2 256 m³, mutta kun kyseessä on maatila,
oletetaan olemassa olevia lantavarastoja käytettävän käsittelyjätevarastona.
Tällä saadaan jälleen investointikustannuksia laskettua jopa 75 000 eurolla.(3.)
Käsittelyjäte voitaisiin edelleen separoida lingolla kuiva- ja nestejakeeksi.
Jättämällä tämä prosessi pois, laitoksen investointikustannuksista voidaan
säästää 60 000 euroa.(3.)
TAULUKKO 2. Kustannusvertailu. (3.)
Investointikokonaisuus Hinta
jatkojalostuksella ja
käsittelyjätevarastolla
Hinta ilman
jatkojalostusta ja
olemassa olevalla
varastolla
Kaasun tuotantoyksikkö 146 998 146 998
Jalostus ja käyttö 40 200 40 200
Käsittelyjätevarasto 74 481 0
Jatkojalostus, varastointi 60 000 0
Yhteensä 321 679 187 198

8. 8
3.3 Laitoksen toiminta
Kun polttoaine saapuu laitokselle, se syötetään bioreaktoriin. Reaktorissa
syntyy biokaasua anaerobisessa hajoamisprosessissa. (1.)
Anaerobisessa prosessissa syötteessä, tässä tapauksessa lietelanta ja
nurmirehu, ei tapahdu ravinnehävikkiä. Täten biokaasuntuotannosta jäljelle
jäävä liete voidaan käyttää ravinteena viljelyksillä. Bioreaktorilta liete siirretään
käsittelyjätevarastoon, josta se edelleen voidaan levittää pellolle. (1.)
Bioreaktorilta lähtevä biokaasu kuljetetaan kaasuputkea pitkin puhdistamon
kautta CHP-laitokselle. Laitoksella biokaasusta tuotetaan lämpö- ja
sähköenergiaa joko polttomoottorilla tai kaasuturbiinilla. Laitokselta saava
energia johdetaan edelleen käyttökohteisiin, mm. kyseessä olevaan
biokaasulaitokseen.(5, 6.)
3.4 Energia
Tuotantomuotona laitoksella on sähkön ja lämmön yhteistuotanto, CHP.
Laitoksen CHP-kapasiteetti, kWe, saadaan kurssimateriaalissa saatavilla
olevalla kaavalla 2. Laskenta-arvoina käytetään tuotetun biokaasun määrää,
biokaasun kalorimetristä arvoa, sähköntuotannon hyötysuhdetta ja laitoksen
käyttötunteja. Biokaasun kalorimetrisen arvon ja sähköntuotannon hyötysuhteen
arvot saadaan kurssimateriaalista, kun taas laitoksen käyttötunnit saadaan
biokaasulaskurista. Laitoksen CHP-kapasiteetiksi saadaan laskemalla noin 160
kWe.(1.)
KAAVA 1
Valmis biokaasu voidaan puhdistaa, ennen kuljetusta CHP-laitokselle. Tämä
vähentää CHP-laitoksen huoltotarvetta. Kaasun puhdistamiseksi riittää kuivaus,
paineistus ja suodatus aktiivihiilellä. Puhdistamisen jälkeen kaasu kuljetetaan
kaasuputkea pitkin CHP-laitokselle. Maatilakokoluokan CHP-laitoksella
toimivimpia ratkaisuja ovat polttomoottorin tai kaasuturbiinin käyttö. Moottorilla
tai turbiinilla saadaan tuotettua sähköä generaattorin avulla ja lämpöä

9. 9
lämmönsiirtimellä. Biokaasulaskuri antaa laitoksen hyötysuhteiksi sähkölle 33%
ja lämmölle 52%. Laskurin mukaan reaktorin kaasuteho on 67 kW, lämmön
keskiteho on 38 kW ja sähkön keskiteho 24 kW.(3, 5, 6.)
Tarvittava energia saadaan, kun lasketaan biokaasulaskurista saatava laitoksen
energiankulutus ja lähtöarvoissa annettu maatilan energiankulutus yhteen.
Biokaasulaitos kuluttaa sähköä 41 425 kWh ja lämpöä 100 167 kWh vuodessa,
kun taas lähtöarvoissa annetut maatilan energiankulutusarvot ovat sähkön
osalta 100 000 kWh ja lämmön osalta 70 000 kWh vuodessa. Yhteensä
laitoksesta tarvittava energia, oman kulutuksen kattamiseksi, on täten 311 412
kWh vuodessa.(1, 3.)
CHP-laitos tuottaa laskurin mukaan vuodessa 500 837 kWh, joten
energiantuotosta jää ylijäämää 189 425 kWh vuodessa. Tämä jakautuu
sähköksi, 53 198 kWh, ja lämmöksi, 136 227 kWh. Jotta laitoksen toiminta olisi
kannattavaa, pyritään myymään kaikki ylimääräinen sähkö ja 25% lämmöstä.
Lämmön myyntiä vaikeuttaa kuukausittainen lämmöntarpeen jakautuminen,
joten varovaisen arvion mukaan pystyttäisiin myymään noin 25% ylimääräisestä
lämmöstä.(3.)
TAULUKKO 3. Energiantuotto ja –käyttö.(3.)
Energia-
muoto
Tuotanto
-määrä
Laitokse
noma
käyttö
Maatilan
oma
käyttö
Myyntipo
-tentiaali
Myytävä
määrä
Ylijäämä-
energia
Lämpö 306 MW 100 MW 70 MW 136 MW 34 MW 102 MW
Sähkö 194 MW 41 MW 100 MW 53 MW 53 MW 0 MW
Yhteensä 500 MW 141 MW 170 MW 189 MW 87 MW 102 MW

10. 10
3.5 Investointikustannukset
Biolaitoksen investointikustannusten suurin osa, laskurin mukaan 146 998
euroa, muodostuu biokaasun tuotantoyksikön kustannuksista. Kaasun jalostus
ja käyttö kattaa 40 200 euroa kokonaisinvestointikustannuksista.
Investointikustannukset yhteensä ovat 187 198 euroa.(3.)
Kuten aikaisemmin on mainittu, käsittelyjäännösten varastointi ei aiheuta
investointikustannuksia, varastotilan löytyessä entuudestaan maatilalta. Kun
jätetään vielä jäännösten jatkojalostus, eli separointilinko, pois, on säästetty yli
70% investointikustannuksissa.(3.)
3.6 Tuotot & kulut
Tuotot laitoksella ovat yhteensä 33 866 euroa vuodessa. Taulukosta 4 nähdään
tulojen jakautuminen. Yhdessä tonnissa naudan lietelantaa on ravinteita yli
kuuden euron verran, joten käytetään tonnihintana kuutta euroa.(3, 7.)
Käyttökulut laitoksella ovat yhteensä 13 944 euroa, jakautuen taulukon 5
mukaisesti. Tästä energiantuotannon käyttökustannukset muodostavat 1 944
euron osuuden ja loput 12 000 euroa ovat lähtöarvoissa mainitut huolto- ja
ylläpitokulut.(3.)
Laitoksen nettotuotto on täten 19 927 euroa vuodessa.(3.)

11. 11
TAULUKKO 4. Biokaasulaitoksen tulot.(3.)
Tuotto €/v
Hyöty sähkön omasta käytöstä 10 000
Hyöty lämmön omasta käytöstä 5 600
Sähköenergian myynti 1 596
Lämpöenergian myynti 1 022
Käsittelyjäännöksen(liete) myynti 15 648
Yhteensä 33 866
TAULUKKO 5. Biokaasulaitoksen käyttökulut(3.)
Käyttökulut €/v
Huoltokustannukset 1 872
CHP- käyttökustannukset 1 944
Laitoksen ylläpito ja konetyötunnit 7 186
Analyysinäytteet 318
Hallinto- ja toimistokulut ja kirjanpito 750
Käsittelyjäännöksen rahti ja levitys 1500
Vakuutukset ja ulkopuoliset palvelut 374
Yhteensä 13 944

12. 12
4 KANNATTAVUUS
4.1 Nykyarvomenetelmä
Kun tarkastellaan laitoksen kannattavuutta nykyarvomenetelmällä, huomataan
edellä mainituilla arvoilla, että laitoksen nettonykyarvo, tuki huomioiden, jää noin
19 000 euroa miinukselle. Laitosta ei siis tämän mukaan olisi kannattavaa
rakentaa.(3.)
Jos myytyä ylijäämälämpöenergiaosuutta saataisiin kasvatettua 65 prosenttiin,
saataisiin nettonykyarvoksi, tuki huomioiden, noin 1 000 euroa.
4.2 Takaisinmaksuaika
Takaisinmaksuaika laitoksella, ilman tukea on 9,4 vuotta. Tuen kanssa
laskettuna takaisinmaksuaika tippuu 6,11 vuoteen. Tämän pohjalta laitoksen
kustannukset saadaan maksettua takaisin, ennenkuin tekniikan käyttöikä
laitoksessa umpeutuu.(3.)
4.3 Annuiteettimenetelmä
Annuiteettimenetelmällä voidaan todeta, että nettotuoton ollessa suurempi kuin
annuiteetin, tuki huomioiden, laitoksen rakentaminen olisi kannattavaa.(3.)
4.4 Sisäisen korkokannan menetelmä
Korkokanta, kun tuki huomioidaan, jää 3,75 prosenttiin. Laskentakorkokannan
ollessa 5 %, ei laitoksen rakentaminen olisi kannattavaa.(3.)

13. 13
5 YHTEENVETO
Käytössä olevalla syötteellä, lasketulla biokaasulaitoksella saadaan tuotettua
tarpeeksi energiaa maatilan oman käytön kattamiseksi. Kysymykseksi jäikin,
mahdollistaako maatilan nykyinen koko kannattavan laitoksen perustamisen.
Käytössä olevilla arvoilla, biolaskurilla lasketuilla tuloksilla, laitoksen
perustaminen ei olisi nykyisellään kannattavaa. Tähän vaikuttaa suurelta osalta
lämpöenergian myyntipotentiaalin hyödyntämisen painottuminen talvelle, jolloin
myytävä määrä on vähäinen. Kesällä, kun maatilan oma lämpöenergian käyttö
on vähäistä ja myyntipotentiaali suuri, ei lämpöenergialle ole paljoa tarvetta.
Ratkaisuna voisi olla kasvattaa jollain tavalla maatilan omaa lämpöenergian
käyttöä.(3.)
Jos maatila olisi suurempi, sen oma energiankäyttö lisääntyisi. Myös
energiantuotanto, myyntipotentiaali ja tulot kasvaisivat riittävästi kannattavan
käytön takaamiseksi.Toinen mahdollisuus on esimerkiksi ruokajätteen
vastaanottaminen porttimaksua vastaan laitokselle. Tämä toisi lisätuloja
laitokselle, lisäten samalla energiantuotantoa. Suuremmilla laitoksilla
käyttökustannukset energiayksikköä kohden laskevat, joten eräänä ratkaisuna
voisi myös olla biokaasulaitoksen perustaminen useamman tilan kanssa
yhteistyönä.(8.)
Valitettavasti, pieniä biokaasulaitoksia on vaikea saada kannattaviksi. Tämä
todettiin myös tätä raporttia tehtäessä.

14. 14
LÄHTEET
1. Aalto Mikko 2015. T621103 Bioenergian tuotantoketjun suunnittelu 3 op.
Opintojakson luennot syksyllä 2015. Oulu: Oulun ammattikorkeakoulu,
tekniikan yksikkö.
2. Mahal, Katja – Marttinen, Sanna – Nurmio, Juha – Riihimäki, Markku –
Suoniemi, Jani 2014. Biokaasulaskurin käyttöohje. Uusikaupunki:
Ukipolis Oy Saatavissa:
https://asiakas.kotisivukone.com/files/ukipolis.palvelee.fi/Biol/biokaasulas
kuri_ohjekirja.pdf Hakupäivä: 29.10.2015
3. Biokaasulaskurin tulokset. Saatavissa:
https://portal.mtt.fi/portal/pls/portal/gas_mtt.gas_fp_raportit.showform?v_
suunnitelma=1896_I7GWDPF45JXB Hakupäivä 29.10.2015
4. Rehunkorjuu. 2015. Taminco Oy. Saatavissa: http://aiv.fi/rehunkorjuu
Hakupäivä 29.10.2015
5. Pien-CHP. 2014. Motiva. Saatavissa:
http://www.motiva.fi/toimialueet/uusiutuva_energia/bioenergia/bioenergia
n_tuotantotekniikka/pien-chp Hakupäivä: 29.10.2015
6. Biokaasun puhdistus. Höyrytys Oy. Saatavissa:
http://www.hoyrytys.fi/laitteet/biokaasun-puhdistus Hakupäivä:
29.10.2015
7. Eurot liikkuvat lannassa. 2014. Järki. Saatavissa:
http://www.jarki.fi/fi/isku/eurot-liikkuvat-lannassa Hakupäivä: 29.10.2015
8. Knuutila, Jussi 2008. Biokaasu on edelleen turhan kallista. Maatilan
Pellervo 11/2008. Saatavissa:
http://www.pellervo.fi/maatila/mp11_08/biokallis.htm Hakupäivä
29.10.2015