Vedelad biokütused

Allikas: Energiatalgud

Kütused.pngEnergiaressursid.png

Mõistet biokütused võib defineerida mitmeti - on määratlusi, kus piiritletakse nimetatud terminit vaid biomassist toodetavate gaas- ja vedelkütuseid kirjeldavaks. Samas leidub ka allikmaterjale, kus biokütuste all käsitletakse ka tahkekütuseid, mille energiakandjaks on elusorganismide poolt toodetud orgaaniline aine.

Artiklis "Vedelad biokütused" kirjeldatakse bioetanooli, biodiislikütuse ning biometanooliga seonduvat.


Seotud artiklid: Kütuste ENMAK stsenaariumid; Biogaas; Biogaasi energeetiline ressurss


Biokütused

Seotud artikkel: Biogaas


Biokütused on biomassist toodetavad kütused, mille all käsitletakse enamasti transpordis kasutatavaid vedel- või gaaskütuseid, mis on toodetud biomassist. Biokütuste tootmine ning kasutamine (joonis 1) avaldab laialdast regionaalset sotsiaalmajanduslikku mõju, soodustades kohalikku ettevõtlust ning avades uusi turuvõimalusi põllumajandustootjatele. Kuigi biokütuste kasutamine on sotsiaalselt ning keskkonnasõbralikkuselt kõige soovitatavam vedelkütus (väheneb kasvuhoonegaaside emissioon, õhusaaste ning transpordikütuste impordivajadus) , ei ole see kasu alati arvestatav majandusarvutustes.[1]

Biokütuste tootmist kui biomassi väärindusahelat saab jagada vastavalt kasutatavale substraadile või selle koostisosale [2]:

I põlvkonna biokütuste tootmine põhineb suhkrul, tärklisel või taimeõlil;
II põlvkonna biokütuste tootmine põhineb lignotselluloosil;
III põlvkonna biokütuste tootmine põhineb vetikatel;

Vedelad biokütused

Euroopa Liidu suundumused ja regulatsioonid

Seotud artiklid: Energiaressursside regulatiivne keskkond; Kütuste regulatiivne keskkond


Vedelate biokütuste tootmist ning kasutamist mõjutavad Euroopa Liidus mitmed EL-i regulatsioonid, mis enamasti on seotud Euroopa Liidu kliima- ja energia paketiga[1]:

a) Renewable Energy Sources Directive;
b) Mootorikütuste Kvaliteedistandardite Diretiiv - Fuel Quality Directive;
c) Renewable Energy Directive;
d) REACH;
e) Indirect Land Use Change;
f) Community Guidelines on State Aid for Environmental Protection.


Biokütuste turgu, eriti bioetanooli turgu, hakkab oluliselt mõjutama 01.01.2011 jõustunud "Mootorikütuste Kvaliteedistandardite Direktiiv", mis toob kaasa kolm peamist muutust[1]:

a) fossiilkütuste dekarboniseerimise nõue;
b) võimalus müüa 10 %-lise bioetanooli sisaldusega mootorikütust;
c) regulatsiionid, mille tulemusena soodustatakse biokütuste kasutuselevõtu Põhja-Euroopas.

Vedelkütuste dekarboniseerimise mehhanismi sätestamine tähendab siinjuhul, et eesmärk toota taastuvatest energiaallikatest 10 % pole mitte mahupõhine, vaid kasvuhoonegaaside heitkoguse suhtelise vähenemise põhine.[1]

Vedelate biokütuste tootmine

Tulenevalt energiatarbimise pidevast kasvust, on ka vedelate biokütuste üldisele tootmisele prognoositud kasvu (joonis 2).

Tulenevalt tehnoloogia olemasolust ja kasutatavusest toodetakse praegu peamiselt I ja II põlvkonna vedelaid biokütuseid (tabel 1).

Eestis saab vedelate biokütuste tootmise lähtematerjalidena käsitleda:

a) juurvilju (kartul, suhkrupeet);
b) teravilju (rukis, nisu, tritikale, oder);
c) viljapõhku;
d) viljakasvatuse kõrvalprodukti (jäädet);
e) looduslikel ja pool-looduslikel rohumaadel kasvavat rohtu;
f) puittaimi (metsakasvatuse jäägid, raiejäägid);
g) puidupõhise biomassi töötlemise kõrvalsaadusi (saepuru, töötlemisjäägid);
h) biojäätmeid.

Biokütused ja energiabilanss

Biokütuste tootmisel nimetatakse energiabilansiks biokütuse tooraine ja tootmiseks kulutatud energia suhet biokütuste energiasse[1]:

E = (biokütuste toorme energia, MJ - biokütuste tootmiseks kulutatud energia, MJ) / (biokütuse energiasisaldus, MJ)

Teise näitajana saab kasutada taastuvkütuse tootmiseks kulutatud fossiilse energia kogust[1]:

F = (kasutatud fossiilsete kütuste energia, MJ) / (toodetud biokütuse energiasisaldus, MJ)

Bioetanooli ning biodiisli tootmise energiabilansside näidet saab näha jooniselt 3 ning jooniselt 4. Eelnimetatud näidete puhul on biokütuse tootmiseks vaja kulutada mitmeid kordi rohkem energiat kui fossiilkütuste tootmisel - mõnel juhul on energia kulu suurem biomassi kasvatamisel (väetised, taimekaitse), mõnel juhul ümbertöötlemisprotsessis.[1]

Bioetanool

Etanool mootorikütusena

Kuigi etanool e. etüülalkohol on üks tuntumaid alkohole, on seda võimalik kasutada ka mootorikütusena nii puhtal kujul kui ka segus bensiiniga. Kuivõrd etanooli oktaanarv on väga kõrge, saab seeläbi suurendada ka bensiini oktaaniarvu. Kuni 10 % etanooli sisaldav bensiin sobib tavalistele bensiinimootoritele, suurema etanoolisisaldusega bensiini korral on vajalik mootorite ümberseadistamine.[1]

Sealjuures tuleb arvestada, et etanoolis, mida tahetakse kasutada mootorikütusena, tohib olla maksimaalselt 0,5 %-i vett (tavalise destillatsiooni käigus saadakse 96 %-list etanooli).

Etanooli kütteväärtus on bensiini omast ~33 % väiksem (23,3 MJ/l vs 34,8 MJ/l). Seega kaasneb etanooli kasutamisega mõningane kütusekulu suurenemine (läbitavate kilomeetrite vähenemine). Seda efekti aitab mõningal määral vähendada oktaaniarvu suurenemisest tingitud mootori võimsuse suurenemine.[1]

Mootorikütusena kasutatakse peamiselt 10 ja 85 %-lise etanoolisisaldusega kütuseid (joonis 5). Kütusesegude kasutamisel jagatakse kütused kahte klassi:

a) kõrged segud;
b) madalad segud.

Tootmine

Senini on eristatud kahte peamist bioetanooli tootmise allikat[1]:

a) suhkrut ja tärklist sisaldavad taimed;
b) lignotselluloossed taimed.

Seega toodetakse praegu veel peamiselt I ja II põlvkonna biokütuseid.

Euroopas muundatakse etanool enne bensiiniga segamist ETBE-ks (etüül-tert-butüüleetriks).

Eestile sobivaks bioetanooli tootmise mudeliks on bioetanooli totmise integreerimine põlevkivienergeetikaga, mille tulemusena asendatakse elektri- ja soojuse koostootmisel osa põlevkivist etanooli tootmisjääkide ning põhuga, sealjuures toodetakse jääkauru baasil etanooli. Sellise toote CO2-sääst, võrreldes kütusestandardi normiga 83,8 g CO2/MJ, on 62...65%.[1]

Kvaliteedinõuded

Mootorikütusena kasutatavale bioetanooli kvaliteedile kehtib Euroopa standard EN15376 Bioetanool. Spetsifikatsioonid. Sealjuures on kvaliteedinõuded (tabel 2) rangemad kui joogipiiritusel[1].

Bioetanooli tootmise eelised ning kõrvalmõjud

Euroopa Liidus kasutatav bioetanool peab vastama mitmete eespool kirjeldatud direktiivides sätestatud säästlikkuse kriteeriumitele. Eestil on bioetanooli tootjamaana mitmesuguseid eeliseid võrreldes teiste Euroopa riikidega. Need tulenevad nii põllumajanduslikest ja põlevkivipõhisest elektri- ning soojatootmise iseärasustest kui ka EL-i regulatsioonidest.[1]

Eestis toodetud bioetanooli olulisim eelis tuleneb elutsükli-põhisest KHG-heidete vähenemise arvutamiset. Ülevaade bioetanooli tootmise eelistest ning kõrvalmõjudest on toodud tabelis 3.

Peamisteks takistusteks bioetanooli tootmise arendamisel on[1]:

1. Puudub ligipääs eri osapoolte kompetentsidele ja ressurssidele.
2. Puudub sujuv infovahetus.
3. Puudub võimalus kujundada seadusandlust nii Eestis kui ka Euroopas.

Biodiislikütus

Biodiisel mootorikütusena

Biodiislikütust saab käsitleda kahes erinevas tähenduses[3]:

a) rasvhapete estrid, mis saadakse taimset või loomset päritolu rasvade ja õlide (rasvhapete glütserooliestrite) ümberesterdamisel ühehüdroksüülsete alkoholidega;
b) rasvhapete metüülestrid, mis saadakse taimeõli, eelkõige rapsiõli ümberesterdamisel metanooliga.

Euroopas toodetakse biodiislikütust (FAME) peamiselt rapsiõlist, sealjuures on biodiislikütus oma omadustelt sarnane tavadiislikütusega, kuid teda kasutatakse enamasti segus fossiilse diislikütusega. Biodiislikütuse energiasisaldus on tavadiislikütusest väiksem (vastavalt 37 MJ/kg ning 43 MJ/kg).[3]

Biodiislikütus sobib puhtal kujul kasutamiseks eeskätt vanemates diiselmootorites. Seejuures ei ole sätestatud ühtseid reegleid (tuleb lähtuda autotootja kasutusjuhendist). Üldjuhul ei sobi biodiislikütus kasutamiseks uutes EURO 4 ja EURO 5 nõuetele vastavates mootorites. Samuti ei tööta puhtal biodiislikütusel veokite või busside salongi soojendused (seisuküte).

Tootmine

Nagu eelnevalt mainitud, kasutatakse Euroopas biodiislikütusena peamiselt rasvhapete metüülestreid, mille tootmiseks kasutatakse peamiselt rapsiõli (joonis 6). (mujal maailmas on kasutatud ka soja, Jathropa palmi vilju, kookospähkleid jms).[4]

Eestis on põhiliseks põllukultuuriks, millest saaks toota kvaliteetset biodiislikütust, raps (tabel 4).

Kvaliteedinõuded

Biodiislikütus peab vastama standardile EN 14214. Biodiislikütuse omaduste võrdlus fossiilse diislikütusega on toodud tabelis 5.

Vedelate biokütuste tootmise võimalikkusest Eestis

Takistused

Seotud artikkel: Kütuste regulatiivne keskkond


Vedelate biokütuste tootmist ning kasutuselevõttu piiravad järgmised asjaolud:

1. Eestis puuduvad nõuded kütustele massibilansi asendusmeetodil saavutatava säästlikkuse kriteeriumi parameetrite täitmiseks ja nõuetelevastavuse tõendamiseks. See tähendab, et erinevalt nt Saksamaast või Soomest, kus kasutatakse EURO 5 klassi nõuetele vastavaid kütuseid (01.01.2017 EURO 6), kasutatakse Eestis EURO 4 nõuetele vastavaid kütuseid, mis dekarboniseerimiseks ei nõua biolisandeid küttesegus.
2. Aktsiisimäärade rakendamisel lähtutakse kütuste mahust, mitte kütteväärtusest, mis alternatiivkütuste kontekstis (kütteväärtus mahuühiku (l; m3) kohta on kuni 30 % madalam, tähendab kõrgemat maksumäära[5]. [6]

Võimalused

Jätkusuutlikkuse ja säästlikkuse kriteeriumeid arvestades saaks Eestis toota energiakultuuridena kasutatavat rapsi/rüpsi ~15 000 hektari suurusel maa-alal, mis saagikuse 2 t/ha juures võimaldaks toota umbes 10 000 tonni biodiislikütust. Sellise tootmismahuga ettevõtte (ka suurema võimsusega) taasavamine või rajamine ei oleks majanduslikult otstarbekas praeguses situatsioonis, kus Euroopa Liidus on umbes 50% tootmisvõimsustest suletud.[3]

Samal ajal saaks biometaani ja bioetanooli tootmise abil Eestis üsna hõlpsalt võimalik täita Euroopa Liidu ees võetud kohustusi kasutada transpordikütuste lõpptarbimises 10% ulatuses taastuvate energiaallikate baasil toodetud kütuseid või elektrit. Kuna kinnistub nõue, et vähemalt pool (või umbes pool) kasutatavate vedelate biokütuste hulgast tuleb toota teise põlvkonna või säästlikkuse kriteeriume täitvate biokütustega, siis seda on lihtsam saavutada biometaani ja bioetanooliga[1]. II põlvkonna biodiislikütuste (BtL) valmistamise tehnoloogiad on oma arendusjärgus II põlvkonna bioetanooli tootmise tehnoloogiatest maas.[3]

Esimeses lähenduses võiks riiklike toetusmehhanismide abil toetada jäätmetest biometaani ja kohaliku toorme baasil I põlvkonna bioetanooli tootmise alustamist (sest umbes 5% võib olla I põlvkonna biokütuse osa transpordikütuste lõpptarbimises). I põlvkonna bioetanoolitehase saab hiljem ümber seadistada II põlvkonna bioetanooli tootmiseks (peale viljaterade muundataks etanooliks ka õled, millede koristusmass on enam-vähem võrdne viljaterade massiga). Seejärel on mõistlik tegeleda ka kõigi II põlvkonna biokütuste alaste uuringutega ja tootmise arendamisega.[3]


RSS uudisvoog

Joonis 1. Taastuvate energiaalikate sh biomassi kasutamise prognoos Euroopa Liidus[7]
EU renewable energy outlook by 2020.jpg
Joonis 2. Globaalne biokütuste toodang ja selle prognoos (1G - esimese, G2 - teise põlvkonna bioetanool)[1]
Globaalne biokütuste toodang ja selle jätkuv kasv.jpg
Tabel 1. Esimese ja teise põlvkonna biokütused
Esimese põlvkonna biokütused Teise põlvkonna biokütused
Bioetanool suhkrust ja tärklisest. Tooraineks on mais, nisu jt teraviljad, suhkrupeet, kartul Bioetanool lignotselluloosist (õled, puit).

Bioetanool ja biodiislikütus toodetud Fisher-Tropsch meetodiga.
Bio-DME

Biodiislikütus rapsi- ja sojaõlist Biometanool.

Biodiislikütus.
Biodiislikütus, toodetud HTU (Hydro Thermal Upgrading) tehnoloogiaga.

Joonis 5. Kasvuhoonegaaside vähenemine heitgaasides etanooli lisamisel bensiinile[8]
KHG vähenemine bioetanool.jpg
Joonis 6. Biodiislikütuse valmistamise tooraine jaotus maailmas, %[4]
UFOP Biodiesel – Raw materials mix in diesel.jpg
Tabel 4. Mitmesuguste õlikultuuride Eestis kasvatamise poolt ja vastuargumendid[3]
Õlikultuur Eelised Puudused
Raps
  • kõrge saagikus (Eesti tingimustes kasvavatest õlikultuuridest kõrgeim);
  • õlikook sobib kasutamiseks loomasöödana;
  • laialdased kasvatamiskogemused.
  • palju haiguseid ja kahjureid - suured kulutused taimekaitsevahenditele (ei ole keskkonnasõbralik);
  • suhteliselt suur väetustarve.
Rüps
  • rapsiga võrreldes väiksem väetustarve;
  • talirüps ei moodusta külviaastal vart, mis annab võrreldes talirapsiga paremad eeldused talve üleelamiseks.
  • palju haiguseid ja kahjureid - suured kulutused taimekaitsevahenditele (ei ole keskkonnasõbralik);
  • saak väiksem kui rapsil.

Viited

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 Kask, Ü. Bioetanooli kasutamise eeldused ja võimalused Eestis (energia- ja kütusemajandus), Tallinn 2013.
  2. Alaru, M.; Vollmer, E. Mitmeaastaste heintaimede biomassi väärindusahelad - BIOREF projekt Eesti Maaülikoolis.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 Kask, Ü. Biodiislikütuse tootmise ja kasutamise võimalused Eestis (energia- ja kütusemajandus), Tallinn 2013.
  4. 4,0 4,1 UFOP. Biodiesel 2012/2013 - Report on the Current Situation and Prospects - Abstract from the UFOP Annual Report, august 2013.
  5. Eesti Maksu- ja Tolliamet. Aktsiisimäärad. (19.01.2014).
  6. Tiit Maidre, Eesti Biokütuste Ühing. E-kiri 19.12.2014.
  7. Volpi, G. The role of bioenergy in the European Union. (19.09.2013).
  8. Reiska, R. Bioetanool puidust. (27.09.2013).

Täiendavat lugemist

Aasta Kategooria Pealkiri
2014 Ülevaade Sisend arutelusse bioetanooli tootmisest
2013 Ettekanne Autokütuste turg Eestis - metaankütuste perspektiivid
2013 Ettekanne Biometaani olulisus riigi seisukohalt
2013 Uuring Bioetanooli kasutamise eeldused ja võimalused Eestis (energia- ja kütusemajandus)
2010 Uuring Bioetanool puidust
2004 Uuring Biodiisli tootmise alustamise tasuvuse analüüs
2013 Uuring Biodiislikütuse tootmise ja kasutamise võimalused Eestis (energia- ja kütusemajandus)
2014 Ettekanne Bioetanooliga või bioetanoolita - biokütuste ümarlaua tulemused
2014 Ettekanne Bioetanooli kasutamise eeldused ja võimalused Eestis
2008 Uuring Transpordis kasutatavas kütuses biokütuse osatähtsuse suurendamiseks vajalikud meetmed, nende maksumus ja mõju kütuseturule
2008 Uuring Transpordis kasutatavas kütuses biokütuse osatähtsuse suurendamiseks vajalikud meetmed, nende maksumus ja mõju kütuseturule. Lisad
2012 Ettekanne Kohalike biokütuste tootmisvõimalused Hiiumaal
2013 Ettekanne Kohalike biokütuste tootmisvõimalused Hiiumaal ning soojuse ja elektri koostootmise majanduslikud aspektid
2013 Ettekanne Bioenergeetika olulisus metsaomanikule
2012 Ettekanne Global usage perspectives of biomass
2012 Ettekanne Taastuvenergia osatähtsus Eestis ja biomassi osatähtsus
2012 Ettekanne Biomassist energiat, kas mõju puiduhinnale on tingitud sellest
2011 Ettekanne Biokütuste termokeemiline töötlus. ORC-l põhinev soojuse ja elektri koostootmine
2007 Uuring Bioenergiastrateegia Balti mere regioonis
2006 Aruanne Biomassi kättesaadavus ja maksumus maanteesõidukikütuste toorainena Euroopa Liidus
2011 Ettekanne Biokütuste potentsiaalist Eestis
2004 Analüüs Biodiisli tootmise alustamise tasuvuse analüüs
2007 Uuring Biofuels - is the cure worse than the disease?
2007 Uuring Biofuels - at what cost?
2007 Raport Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the european context
2005 Projekt Biokütuste tootmise ja kasutamise riikliku programmi ettevalmistamine
- Väljaanne Põllumajanduses kasutatavate biogaasiseadmete gaasitootlus
2008 Aruanne Bioetanooli tootmiseks sobivate teraviljasortide valik ja aretus
2015 Magistritöö Eesti biometaani ressursside kasutuselevõtu analüüs
2014 Aastaraamat Taastuvenergia aastaraamat 2014


Kontaktvõrgustik

Alljärgnevalt on näha artikli kontaktvõrgustikuga liitunuid ning nende panust artikli valmimisse. Kui soovite ka ise kontaktvõrgustikuga liituda, võtke ühendust artikli teemahalduriga.

Light bulb.png Light bulb.png Light bulb.png - autor on teinud olulise panuse artikli valmimisse; autor panustab pidevalt artikli ajakohasena hoidmisel
Light bulb.png Light bulb.png - autor on pakkunud ühes või paaris artikli osas olulist sisendit; autor panustab aeg ajalt artikli ajakohastamisse
Light bulb.png - autor on panustanud mõne üksiku viitega või tähelepanekuga artikli valmimisse

On Teil ettepanekuid, kuidas "VEDELAD BIOKÜTUSED" artiklit täiendada? Leidsite infot, mis ei ole enam ajakohane või vajab täpsustamist? Võtke ühendust artikli "VEDELAD BIOKÜTUSED" teemahalduriga JAANUS UIGA e-aadressil jaanus.uiga@arengufond.ee või avaldage arvamust selle artikli ARUTELU all.

Personaalsed tööriistad
Energiatalgud Energiaühistud
Nimeruumid

Variandid
vaatamisi
Toimingud
Tööriistad