Erillisen tuotannon rajoitukset

Perinteinen maakaasuvoimalaitos muuntaa 45–60 % polttoaineen energiasta sähköksi. Loput 40–55 % hajoaa lämpönä savukaasuihin ja jäähdytysjärjestelmiin. Kattila puolestaan muuntaa polttoaineen lämmöksi 85–95 %:n hyötysuhteella, mutta ei tuota lainkaan sähköä: jokainen rakennuksen kuluttama kWh on ostettava verkosta, 7–9 %:n siirtohäviöillä ja kansalliseen energiamixiin sidotulla päästövaikutuksella.

Kogeneraatio (Combined Heat and Power, CHP) ratkaisee tämän tehottomuuden juurisyyn: yksi järjestelmä tuottaa samanaikaisesti sekä sähköä että hyötylämpöä samasta polttoaineesta paikan päällä. Tuloksena on polttoaineen kokonaishyötysuhde, joka on rakenteellisesti korkeampi kuin erillisillä järjestelmillä.

CAR-hyväksyntä ja primäärienergiansäästö

Direktiivi 2012/27/EU määrittelee "korkean hyötysuhteen kogeneraation" (CAR) laitokseksi, jolla on positiivinen PES (Primary Energy Saving) suhteessa erilliseen tuotantoon. PES mittaa primäärienergiansäästöä verrattuna saman sähkö- ja lämpömäärän tuottamiseen erikseen vertailujärjestelmillä.

Mikroyhteistuotantoyksiköille (mikro-CHP, Pe < 50 kWe) EU-direktiivi 2012/27/EU asettaa saavutettavissa olevan kynnyksen: PES > 0 % riittää korkeatehoisen yhteistuotannon (HEC) tunnustamiseen. Kullakin jäsenvaltiolla on omat tunnustamis- ja tukimekanisminsa - ota yhteyttä kansalliseen energiaviranomaiseen saatavilla olevien tuki-instrumenttien ja todennettavan energiansäästöseurannan osalta.

Hyvin suunniteltu biomassan mikroyhteistuotantojärjestelmä, jossa sekä jäähdytyskierron että savukaasujen lämpö otetaan talteen kokonaan, voi saavuttaa kokonaishyötysuhteen 90–95 %, mikä on selvästi korkeampi kuin direktiivin ulkoisen polttomoottorin vähimmäisvaatimus 75 %. Tälle kokonaishyötysuhteelle vastaa tyypillisesti PES 25–35 %, joka osoittaa todellisen ja mitattavissa olevan primäärienergiansäästön erilliseen tuotantoon verrattuna.

BioGS-1.0 saavuttaa 5 000 vuotuisen käyttötunnin ennustetuissa toimintaolosuhteissa kokonaishyötysuhteen 94,95 % ja PES-arvon 30,03 %, laskettuna EU-asetuksen 2015/2402 mukaisesti puupellettien viitearvoilla. Odotettu primäärienergiansäästö erilliseen tuotantoon verrattuna on noin 15,83 MWh/vuosi (noin 2,96 toe/vuosi).

Missä kogeneraatio toimii parhaiten

Kogeneraatio on sitä tehokkaampaa, mitä paremmin molempia tuotettuja energiamuotoja, sähköä ja lämpöä, todellisuudessa hyödynnetään. Sen vahvuus ilmenee tilanteissa, joissa on kysyntää kummallekin.

Biomassan mikroyhteistuotannon suurin potentiaali toteutuu seuraavissa kohteissa:

  • Verkon ulkopuoliset kohteet (off-grid) – itsenäiset asuinrakennukset, maatilamatkailukohteet, mökit, maatilat ja metsätilat, jotka ovat kaukana sähköverkosta, missä tavanomaisen energian kustannus on korkea eikä toimitusvarmuus ole taattu. Tässä yhteydessä BioGS-1.0 toimii saarekkeena korvaten sähkögeneraattorit ja perinteiset kattilat yhdellä uusiutuvalla energialähteellä.
  • Korkea lämmöntarve – tilojen lämmitys, käyttöveden tuotanto, maataloustuotteiden tai biomassojen kuivaus, kasvihuoneet. Mitä enemmän tuotettua lämpöä hyödynnetään, sitä suurempi on todellinen kogeneratiivinen hyötysuhde ja primäärienergiansäästö.
  • Paikallisen biomassan saatavuus – metsäyritykset, sahat, pellettintuottajat, lignoselluloosajätteitä tuottavat maatalouskooperatiivit. Lyhyt toimitusketju poistaa polttoaineen kuljetuskustannukset ja minimoi järjestelmän hiilijalanjäljen.
  • Kohteet, joissa biohiilellä on agronomista arvoa – kaasutuksen sivutuote on sertifioitavissa oleva maanparannusaine (EU-asetus 2019/1009) ja pysyvän hiilensequestraation vektori. Maatiloilla paikallisesti tuotettu biohiili sulkee virtuaalisen kierron maaperän, kasvin ja energialaitoksen välillä.

Näiden tekijöiden yhdistelmä (energiaomavaisuus, aina hyödynnetty lämpö, paikallinen polttoaine, arvokkaaksi tehty biohiili) määrittelee BioGS-1.0:n ihanteellisen käyttäjäprofiilin ja ympäristön, jossa biomassan mikroyhteistuotanto tarjoaa kilpailuetua, jota muiden teknologioiden on vaikea toistaa.