Polttoaineet

Bioenergia 

Bioenergia on biopolttoaineista saatua uusiutuvaa energiaa. Biopolttoaineita saadaan Suomessa metsissä, soilla ja pelloilla kasvavista biomassoista sekä yhdyskuntien, maatalouden ja teollisuuden soveltuvista orgaanisista jätteistä.  

Biomassaa ovat siis eloperäiset ainekset, kuten puu, hakkuujätettä sekä sokeria ja tärkkelystä sisältävät kasvit. Myös eläinten lanta, ruoho, oljet ja vesikasvit ovat biomassaa, jotka voidaan hyödyntää energianlähteenä. Bioenergiaksi lasketaan myös metsäteollisuuden jäteliemet, joita hyödyntämällä metsäteollisuudessa tuotetaan valtaosa tuotannon tarvitsemasta sähköstä ja lämmöstä. Myös kotitalousjätteistä saatu energia lasketaan osittain bioenergiaksi.

Puu tai muu biomassa on oivallinen pitkäaikaisen hiilidioksiditasapainon ylläpitäjä. Kasvaessaan se sitoo itseensä ilmakehän hiilidioksidia sen määrän, minkä palaessaan tai luonnossa hajotessaan vapauttaa takaisin ilmakehään. Biopolttoaineista ei synny rikkidioksidia, ainoastaan typen oksideja ja hiukkaspäästöjä. 

Puupolttoaine

Puu lienee vanhimpia ihmisen tuntemia- ja käyttämiä lämpöenergian lähteitä sitten tulen keksimisen. Puuta on hyödynnetty jo pitkään energian lähteenä etenkin maissa, joissa on laajalti metsäteollisuutta. Suurin osa energiaksi käytettävästä puusta on metsäteollisuuden sivutuotetta, kuten purua tai kuorta, tai hakkuissa ja metsänhoidon yhteydessä syntyvää tähdettä, kuten pienpuuta ja latvuksia sekä& oksia ja kantoja, jotka jäisivät muutoin metsään ja ajan myötä luovuttaisivat sisältämänsä hiilidioksidin ilmaan lahotessaan. Puuta voidaan polttaa sekä polttopuuna kotitalouksissa, hakkeena että jalostettuina pelleteiksi.

Puun energiakäytöllä on Suomessa pitkät perinteet ja jo 1800-luvun puolivälissä polttopuun osuus ylitti muun puun käytön. 1900-luvun alussa poltetun puun osuus tippui ja jatkoi tippumistaan 1940-luvun sotavuosia lukuun ottamatta. Viimeisinä vuosina puuenergia on korvannut fossiilisilla polttoaineilla tuotettua energiaa, ja puun energiankäyttö on ollut nousussa, ollen kuitenkin vain murto-osa metsäteollisuuden tuotteiksi jalostamasta puun määrästä.  

Puuenergian osuus kokonaisenergiasta Suomessa on noin neljännes ja uusiutuvasta energiasta puuenergia kattaa noin ¾. Puuta voidaan käyttää sekä sähkön että lämmön tuottamiseen, mutta erityisesti kaukolämmön tuotannossa puuenergia on tulevaisuudessa Suomessa tärkein lämmönlähde, kunnes erilaiset polttoon perustumattomat tuotantomuodot yleistyvät. Myös metsäteollisuusyritykset tuottavat tähteistä osan käyttämästään energiasta polttamalla jäteliemiä. Sivuvirtoja ja tähteitä käytetäänkin energiaksi varmasti vielä hyvin pitkälle tulevaisuuteen, kunnes viimeisellekin sahanpurulle on keksitty jokin kannattavampi käyttötapa.

Nestemäiset ja kaasumaiset biopolttoaineet 

Liikenteen biopolttoaineet ja biopolttonesteet ovat biomassoista jalostettuja nestemäisiä tai kaasumaisia polttoaineita, joita voidaan käyttää polttomoottoreissa ja kattiloissa. Nestemäisiä biopolttoaineita ovat mm. biodiesel, uusiutuva diesel, etanoli, bioöljy ja pyrolyysiöljy.  

Biokaasua syntyy luontaisesti mm. biojätteen tai elintarviketeollisuuden jätteiden hajotessa, jätevesipuhdistamoilla, sekä maatalouden lannoista ja metsäteollisuuden lietteistä. Biokaasua tuotetaan mädättämällä biomassaa, jota voidaan jalostaa edelleen puhdistamalla tai jatkokäsittelemällä. Raakabiokaasua voidaan polttaa voima- tai lämpölaitosten kattiloissa sellaisenaan, mutta puhdistamalla ja paineistamalla saadaan korkeamman jalostusasteen tuote biometaani, joka on noin 95% metaania. Sitä voidaan käyttää monipuolisesti esimerkiksi ajoneuvoissa ja se on siirrettävissä  kaasuverkoston putkiston kautta tai nesteytettynä. 

Lisätietoa bioenergiasta: 

Jäte 

Orgaanista jätettä, eli palavaa, maatuvaa tai lahoavaa materiaalia ei ole vuoden 2016 jälkeen saanut kasata kaatopaikalle, vaan suurin osa tästä jätteestä ohjautuu polttoon sellaiselle laitokselle, jolla on lupa polttaa jätettä. Jätteenpolttolaitoksella poltettaessa syntyvä energia hyödynnetään joko sähkönä tai lämpönä, yleensä kaukolämpöverkossa. Jätettä käytetään myös seospolttoaineena esimerkiksi puun seassa.

 

Kivihiili 

Hiiltä on maankuoressa runsaasti, noin 10000 miljardia tonnia, ja sen hinta on edullinen. Koska hiiltä on saatavilla paljon ja sen lämpöarvo on suuri, se lienee yksi tulevaisuuden tärkeimmistä energialähteistä. Rannikollamme on suuria hiilivoimalaitoksia, kuten Naantali ja Hanasaari. Hiilen tuontimaista tärkeimpiä ovat Puola, Venäjä, USA ja Iso-Britannia. 

Esiintymät ja saatavuus 

Tavanomaisista energialähteistä kivihiiltä on maankuoressa eniten, 10 000 miljardia tonnia. Se on syntynyt satoja miljoonia vuosia sitten maankuoren puristuksiin jääneestä turpeesta. Maapalloahan ovat aikoinaan peittäneet laajat metsät, jotka lahotessaan veden alle muuttuivat ensin turpeeksi. Kivihiiltä louhitaan avolouhoksista ja kaivoksista. Eniten sitä on Kiinassa, Yhdysvalloissa ja Venäjällä. Kivihiilen käyttö alkoi jo 1600-luvulla, ja juuri kivihiili oli ensimmäisen höyrykoneen voimanlähteenä. 

Näin Suomessa 

Kivihiiltä tuodaan Suomeen muun muassa Puolasta ja Venäjältä. Suuret sähköä tuottavat hiililaitokset sijaitsevat Etelä-Suomen rannikolla. Hiilen käyttöä sähkön ja lämmön tuotannossa on korvattu maakaasulla, turpeella ja puulla. Kivihiilen käyttö energiantuotannossa loppuu Suomessa viimeistään vuonna 2029. Vanhimmat hiililaitokset ovat nykyisin varavoimana niissä tilanteissa, jolloin Pohjoismaissa on saatavilla runsaasti vesivoimasähköä. 

Tekniikka 

Kivihiiltä poltetaan suurissa pöly- tai leijupolttokattiloissa. Yleisimmin hiili jauhetaan pölyksi ja syötetään sisään hiilipolttimien kautta. Kivihiilen lämpöarvo on suuri ja polttaminen helppoa. Nykyisin tutkitaan mm. hiilen kaasutusta. Eniten on kehittynyt puhdistustekniikka ja sivutuotteiden hyödyntäminen. 

Hinta 

Koska kivihiiltä on paljon saatavilla, sen hinnan ennustetaan pysyvän vakaana. Muiden polttoaineiden hintaa verrataan hiileen, eli hiilen hinta toimii energialähteiden referenssihintana. 

Ympäristövaikutukset 

Kivihiili on polttoaineista epäpuhtaimpia. Se sisältää 0,5-2 prosenttia rikkiä sekä pieniä määriä raskasmetalleja. Sähkösuodattimet ja rikinpoistolaitokset ottavat talteen 90 prosenttia rikki- ja hiukkaspäästöistä. Typenoksidipäästöjä vähennetään polttotekniikan avulla ja katalyyttisillä typenpoistimilla. Päästöjä syntyykin nykyisin eniten maissa, joilla ei ole varaa investoida laitostensa ilmansuojelulaitteisiin. 

Kaasu

Maakaasu on fossiilisista polttoaineista ympäristöä säästävin. Sen käytöstä ei aiheudu rikkipäästöjä eikä hiukkaspäästöjä. Maakaasua poltettaessa syntyy hiilidioksidia, kivihiileen polttoon  verrattuna maakaasun hiilidioksidi päästöt ovat noin puolet. Maakaasua on helppo käyttää ja sen esiintymät ovat runsaat. Suuria maakaasuvaroja on Venäjän lisäksi muun muassa USA:ssa, Norjassa, Barentsin merellä ja Arabian niemimaalla.

Maakaasuverkko on Suomessa keskittynyt Etelä-Suomeen. Maakaasuvoimalaitokset ovat yleensä sähköä ja lämpöä tuottavia lämmitysvoimalaitoksia, joilla saavutetaan korkea hyötysuhde ja joita ajetaan yleensä kovilla pakkasilla. Maakaasun tuonti Venäjältä alkoi vuonna 1974. Mertaniemi Lappeenrannassa oli Suomen ensimmäinen maakaasua käyttävä voimalaitos. Maakaasun käyttö voimalaitoksissa yleistyi 1980-luvun lopulla. Pääkaupunkiseudun suuret voimalaitokset, Suomenoja ja Martinlaakso, siirtyivät maakaasuun vuonna 1994.  

Maakaasulla toimiva lämmitysjärjestelmä koostuu lämmityskattilasta, siihen liitetystä kaasupolttimesta ja vesikiertoisesta lämmönjakojärjestelmästä. Maakaasulla tuotettu lämpö käytetän pääosin kaukolämpöverkossa. Maakaasun jakeluyhtiö huolehtii jakeluputkiston asennuksesta sekä mittaus- ja säätölaitteista kaasumittarille saakka. 

Maakaasun osuus eurooppalaisessa vähähiilisessä energiantuotannossa marginalisoituu vuoteen 2050 mennessä. Samaan aikaan muiden kaasujen; biokaasun, vedyn ja erilaisten synteettisten kaasujen osuus tulee nousemaan huomattavasti. Kaasujärjestelmän puhdistuminen etenee 2030-luvun aikana, jolloin esim. vedyn käyttön teollisuudessa, energiantuotannossa ja liikenteessä odotetaan yleistyvän. Maakaasu voidaan muuttaa vedyksi ottamalla siitä hiilikomponentti talteen (CH4= C ja 2xH2). Myös vedystä johdetut synteettiset kaasut ovat jo nykypäivää ja niiden tuotanto tulee kasvamaan. Lue lisää vetytaloudesta (linkki uusi energiajärjestelmä-sivuun)

Kaasun käyttö meri- ja tieliikenteessä yleistyy tulevaisuudessa. LNG:tä (nesteytetty maakaasu) ja LBG:tä (nesteytetty biokaasu) voidaan käyttää rekoissa ja laivoissa. Kaasukäyttöisten henkilöautojen määrä ylitti 10 000:n rajan 2019. Suomen tavoitteena on 50 000 kaasuautoa vuoteen 2030 mennessä.

Öljy 

Öljy on edelleen tärkeä energianlähde. Öljystä voidaan valmistaa erilaisia polttoaineita kuten petrolia, bensiiniä, dieselöljyä sekä raskasta ja kevyttä polttoöljyä. Öljyä käytetään vara- ja tukipolttoaineena useissa sähköä tuottavissa voimalaitoksissa. 

Öljylämmitysjärjestelmä koostuu öljykattilasta, öljypolttimesta, säätölaitteista ja öljysäiliöstä. Järjestelmä tuottaa sekä huonetilojen että lämpimän käyttöveden tarvitseman energian, joten erillistä lämminvesivaraajaa ei tarvita. Lämpö jaetaan huoneisiin vesikiertoisella lämmönjakojärjestelmällä. Öljylämmityskattiloiden hyötysuhde vaihtelee kattilan iän ja kunnon mukaan. Nykyaikaisten kattiloiden hyötysuhde on erittäin hyvä, noin 90–95 %. 

Öljylämmityksen osuus uusissa pientaloissa on tällä hetkellä hyvin pieni, johtuen öljyn hinnan noususta ja vaihteluista. Kehitteillä ja osin jo käytössä on polttonesteitä, joissa osa polttoaineesta on biopohjaista. Myös kokonaan uusiutuvaa öljyä on jo markkinoilla. Öljylämmitys voidaan yhdistää aurinkolämmitykseen, jolloin noin 25–35 % lämmöntarpeesta voidaan kattaa aurinkolämpöjärjestelmällä. Lisäksi tarjolla on kaksoispesäkattiloita, jolloin öljyn rinnalla voidaan käyttää puuta.

Öljylämmityskattilassa on mahdollisten häiriöiden varalta sähkövastukset. Ammattilaisen tekemä määräaikaishuolto takaa puhtaan palamisen ja polttoaineen tehokkaan käytön. Kattila nuohotaan ja poltin huolletaan noin kerran vuodessa. Öljysäiliö on hyvä puhdistaa 5-10 vuoden välein säiliöstä riippuen. 

Turve

Esiintymät ja saatavuus  

Turve on suokasvien maatumisesta syntynyt eloperäinen maalaji. Kaikki Suomen suot ja turvemaat ovat syntyneet viimeisen jääkauden jälkeen, noin 10 000 vuoden aikana. Hallitustenvälinen ilmastopaneeli (IPCC) määrittelee turpeen omaksi luokakseen fossiilisten ja uusiutuvan biomassan väliin. EU:n uusiutuvan energian direktiivi ei luokittele turvetta uusiutuvaksi, mutta ei myöskään fossiiliseksi. Myös Suomessa turve luokitellaan omaan luokkaansa fossiilisten ja uusiutuvien energialähteiden väliin. Maailmalla on runsaasti suoalueita, ja niitä hyödynnetään maa- ja metsätaloudessa. Energiaturpeen käyttö on ollut merkittävää Suomen lisäksi lähinnä Irlannissa, Ruotsissa ja Venäjällä. Maailmanlaajuisesti turvetta käytetään merkittävästi enemmän kasvualustana ja kuivikkeena.

Näin Suomessa  

Suomen maapinta-alasta kolmannes, eli yli 9 miljoonaa hehtaaria, on turvemaita, mutta vain yksi prosentti on varattu energiantuotantoon. Turvetta on käytetty yleensä sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksissa. Sitä ryhdyttiin hyödyntämään laajasti vasta 1970-luvun öljykriisin jälkeen. Energiaturpeen käyttäjänä Suomi on maailman kärkimaa, turpeen osuus kokonaisenergiasta on ollut 2010 luvun lopussa 4% luokkaa, mutta käyttö on vähentymässä merkittävästi lähivuosina. Turpeen käyttöön ja sen dramaattiseen vähenemiseen 2020-luvun alussa vaikuttaa merkittävästi energian tuottajien kunnianhimoiset tavoitteet hiilidioksidipäästöjen minimoimisessa, päästöoikeuden hinta ja pienemmässä määrin tehdyt veron korotukset.

Tekniikka  

Turve kerätään raivatulta ja ojitetulta suolta kesäisin irrottamalla ohut turvekerros auringon kuivattavaksi. Kuivunut turve kasataan aumoihin. Turvetta poltetaan yleensä seospolttoaineena puun kanssa.  

Ympäristövaikutukset  

Turpeessa on vähemmän rikkiä kuin kivihiilessä ja öljyssä. Hiukkaspäästöjä poistetaan suodattimilla, ja typenoksideja polttotekniikalla. Turvetta poltettaessa syntyy myös hiilidioksidipäästöjä. Soiden ojitus aiheuttaa päästöjä lähivesistöihin ja turvetuotantoalueen perustaminen muuttaa paikallisesti suoluontoa. Valumavesien vaikutuksia vähennetään merkittävästi vesiensuojelurakenteilla. Käytön jälkeen tuotantoalueet palautetaan luonnontilaan, otetaan viljelykäyttöön tai metsitetään.