Peltobioenergian tuotanto Suomessa : Potentiaali, energiasuhteet ja nettoenergia

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-4317-8
Title: Peltobioenergian tuotanto Suomessa : Potentiaali, energiasuhteet ja nettoenergia
Author: Mikkola, Hannu
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Belongs to series: Maataloustieteiden laitos, Julkaisuja - URN:ISSN:1798-744X
Abstract: Energy potential, energy ratios, and the amount of net energy in Finnish field crop production were studied in this thesis. Special attention was paid to indirect energy inputs and how to treat them in energy analysis. Manufacturing of machines and agrochemicals and production of seeds are examples of indirect energy inputs. The bioenergy potential of the Finnish field crop production could be as large as 12 – 22 TWh, or 3 – 5% of the total energy consumption in Finland in 2008. The major part of this energy would originate from straw and biomass like reed canary grass cultivated for energy use. However, only 0.5 TWh of the potential is utilized. The output/input energy ratios of the studied field crops varied from 3 to 18, being highest (18) for reed canary grass and second highest (7) for sugar beet and grass cultivated for silage. The energy ratio of cereals and oil seed crops varied from 3 to 5 if only the yield of seeds was considered. If the yield of straw and stems was also taken into account the energy ratios would have been almost twofold. The energy ratios for Finnish wheat and barley were as high as those gained in Italian and Spanish conditions, respectively. However, the energy ratios of maize, elephant grass and giant reed were even over 50 in Central and Southern Europe. Plants that use the C4 photosynthesis pathway and produce high biomass yields thrive best in warm and sunny climate conditions. They use nitrogen and water more sparingly than C3 plants typically thriving in the cooler part of the temperate zone. When evaluating energy ratios for field crops it should be kept in mind that the maximal energy potential of the energy crop is the heating value of the dry matter at the field gate. Transportation of the crop and production of liquid fuels and electricity from biomass lowers the energy ratio. A comparison of field energy crops to a reforested field suggested that fast growing trees, as hybrid aspen and silver birch, would yield almost as high energy ratio (47 – 53) as obtained from the C4 plants cultivated in warmer regions. The net energy yield of trees would also be competitive with those of the Finnish field energy crops (51 – 85 GJ ha-1). Energy analysis methods for field crops should be unified in order to ease comparison of results. Analyses of energy inputs could be improved by establishing an open, international data base that would contain results from only transparent and well-documented studies. Such a data base would standardize analysis methods but it would also speed up analysing, improve the quality of the results and ease the interpretation.Tämän väitöstyön tavoitteena oli tutkia suomalaisen peltokasvituotannon energiapotentiaalia, energiasuhteita ja nettoenergian määrää. Energia-analyyseissä kiinnitettiin erityistä huomiota epäsuoriin energiapanoksiin, joita ovat esimerkiksi koneiden ja maatalouskemikaalien valmistus sekä siemenen tuottaminen. Suomessa voitaisiin tuottaa peltobioenergiaa 12 - 22 TWh, joka on 3 - 5 % Suomen energiankulutuksesta vuonna 2008. Suurin osa peltobioenergiasta olisi olkea (8 TWh) ja energiakäyttöön viljeltyä biomassaa kuten ruokohelpeä (12 TWh). Potentiaalista on nyt käytössä 0,5 TWh. Tutkittujen peltokasvien energiasuhteet (output/input) vaihtelivat välillä 3 - 18. Ruokohelven energiasuhde oli korkein (18). Viljojen ja öljykasvien energiasuhde oli kolmesta viiteen, kun otettiin huomioon pelkästään siemensato. Jos olisi otettu huomioon näiden kasvien olki- tai varsisato, energiasuhteet olisivat olleet lähes kaksinkertaisia. Viljelemällä peltokasveja on siis mahdollista saada energiaa talteen moninkertaisesti tuotantoon käytettyihin energiapanoksiin verrattuna. Suomessa vehnänviljelyn energiasuhde oli yhtä korkea, kuin se on Italiassa, ja ohranviljelyn energiasuhde oli yhtä korkea, kuin se on Espanjassa. Keski- ja Etelä-Euroopassa voidaan kuitenkin viljellä C4-kasveja (esim. maissi, jättiruoko, elefanttiheinä), joiden energiasuhde voi olla jopa yli 50. C4-kasvien yhteyttämisreaktio on C3-kasveja energiatehokkaampi ja ne käyttävät typpeä ja vettä säästeliäämmin kuin lauhkean vyöhykkeen viileämmillä alueilla viihtyvät C3-kasvit. Peltokasvien energiasuhteita arvioitaessa on otettava huomioon, että sadon kuiva-aineen lämpöarvo pellon reunassa on energiasadon suurin mahdollinen määrä. Sadon kuljettaminen ja prosessointi polttonesteiksi, sähköksi tai muuksi kuin suoraan polttoon soveltuvaksi energiaksi laskee energiasuhdetta. Peltoenergiakasvien vertailu pellon metsittämiseen antoi viitteitä siitä, että kasvattamalla nopeakasvuisia puita, kuten hybridihaapaa ja rauduskoivua, saataisiin biomassaenergiaa lähes yhtä hyvällä energiasuhteella (47 - 53) kuin C4-kasveista lämpimämmissä maissa. Pellolla kasvatetun puubiomassan nettoenergia olisi yhtä suuri (51 - 85 GJ ha-1) kuin suomalaisten peltoenergiakasvien. Peltobioenergiatuotannon analysointiin käytettäviä tutkimusmenetelmiä pitäisi yhtenäistää. Energiapanosten käsittelyä energia-analyysissä edistäisi kansainvälinen, avoin tietokanta, johon hyväksyttäisiin läpinäkyvästi ja huolellisesti dokumentoitujen tutkimusten tuloksia tuotteiden ja palveluiden energiapanoksista. Tietokanta yhtenäistäisi analysointimenetelmiä, nopeuttaisi analyysien tekoa, parantaisi niiden laatua ja helpottaisi tulosten tulkintaa.
URI: URN:ISBN:978-952-10-4317-8
http://hdl.handle.net/10138/33977
Date: 2012-06-27
Subject: agroteknologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Peltobio.pdf 828.1Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record