Ratkaisut

Lasivillatehdas vaihtoi biokaasuun

Isoverin Forssan lasivillatehdas vaihtoi butaanin biokaasuun. Ympäristöystävällisen ratkaisun mahdollistaa naapurissa toimiva Envorin Biokaasulaitos. Tehtaita yhdistävän putken virtausta ja kaasun metaanipitoisuutta seuraa Endress+Hauserin Prosonic Flow -ultraäänimittari,  lajinsa ensimmäinen Suomessa.

Isoverin lasivilla on ympäristötuote kaikilla mittareilla. Ensinnäkin yritys on Suomen suurin kierrätyslasin käyttäjä. Jopa 80 prosenttia lasivillan raaka-aineesta on kierrätysmateriaalia.

Biokaasun käyttäjänä Forssan lasivillatehdas on ainoa laatuaan koko maailmassa. Eikä unohtaa sovi sitäkään, että lopullisessa käytössään eristeet pienentävät rakennusten energiankulutusta. On laskettu, että tuotantoon kuluva energia saadaan takaisin tuotteen elinkaaren aikana noin 250-kertaisena.

Biokaasun käyttö nousi esiin vuonna 2009, kun naapuriin rakennettiin Envorin biokaasulaitos. Kasvavalle kaasuntuotannolle etsittiin käyttäjää.

Biokaasu säästää rahaa ja ympäristöä

Lasivillan valmistuksessa raaka-aine sulatetaan sulatusuunissa, lingotaan kuiduiksi ja kypsytetään kypsytysuuneissa lopulliseen muotoonsa. Kahdessa jälkimmäisessä vaiheessa tarvitaan kaasua, joka on Isoverin tapauksessa ollut aiemmin butaania.

Ennen Isoveria maailma ei tuntenut ainuttakaan biokaasulla toimivaa lasivillatehdasta, mutta maakaasua käyttäviä kylläkin. Maakaasun ja metaanin sukulaisuus oli yksi syy, minkä vuoksi Isover uskalsi lähetä tekemään pioneerityötä.

Vuonna 2010 biokaasulaitoksen ja lasivillatehtaan välille rakennettiin 2,7 kilometriä pitkä putki.

”Biokaasu on meille samaan aikaan kustannuskysymys ja imagoasia.
Butaanin hinta vaihtelee rajusti ja voi olla korkeimmillaan jopa 50 % kalliimpaa kuin biokaasu”, kertoo Isoverin automaatioinsinööri
Tommi Nieminen.

Putkistojen lisäksi muutos on vaatinut uutta ohjaustekniikkaa. Nykytilanteessa mikä tahansa yksikkö voidaan vaihtaa biokaasulta butaanille.

”Biokaasu kattaa noin 75 % tarpeesta, mutta tarve vaihtelee. On päiviä, jolloin voimme ajaa pelkällä biokaasulla ja mieluiten teemme juuri niin”, Nieminen sanoo.

Virtaus ja metaanipitoisuus samalla mittarilla

Biokaasu on vaikeasti mitattava aine. Tämän jutun keskiössä on Isoverin tehtaalle asennettu Endress+Hauser Prosonic Flow B200, alan ainoa puhtaasti biokaasukäyttöön suunniteltu ratkaisu.

Perinteinen, lämpötilaan perustuva terminen virtausmittaus on osoittautunut vaikeasti toteutettavaksi, sillä muista kaasuista poiketen biokaasu on usein kosteaa. Kaasun termiset ominaisuudet muuttuvat kosteuden myötä, ja ongelma korostuu, kun vesi tiivistyy anturiin.

Prosonic Flow B200 mittaa kaasussa kulkevan äänen nopeutta. Ultraäänimittaus ei ole sinänsä uusi keksintö, mutta Endress+Hauser on onnistunut tuomaan sen järkevään hintaluokkaan. Kun laitteeseen liitetään metaanipitoisuuden mittaus, hinta muuttuu suorastaan edulliseksi.

”Selvitimme metaanipitoisuuden mittaamista pari vuotta sitten. Silloin puhuttiin monien kymmenien tuhansien eurojen laitteista. B200-mittarin mukana saimme sen murto-osalla”, Tommi Nieminen kehuu.

Envorin puolella on Niemisen mainitsema metaanipitoisuuden mittaukseen tarkoitettu analysaattori. Mittaustuloksia on päästy vertailemaan ja ne on todettu yhteneväisiksi.

Tyypillisesti biokaasussa on metaania noin 65 %. Loppu on enimmäkseen hiilidioksidia. Metaanipitoisuus voi kuitenkin vaihdella, mikä vaikuttaa suoraan kaasussa olevan energian määrään.

”Meidän tapauksessa kaasu on ollut hyvin tasalaatuista. Pienelläkin muutoksella on silti merkitystä, kun optimoimme kuidun laatua”, Nieminen kertoo.

Jätteestä syntyy energiaa

Kaasuputken toisessa päässä on Envor Biotech, Suomen suurin erillinen biokaasulaitos, joka vastaanottaa biojätettä ja puhdistamolietettä Pori – Lahti – Porvoo -linjan eteläpuolelta.

Biokaasulaitoksen yritystoiminta pyörii porttimaksujen ympärillä. Vaikka sähkön ja kaasun tuotannosta tulee vain viidennes liikevaihdosta, sen merkitys on rahallista arvoaan suurempi.

”Saamme talteen ja pystymme hyödyntämään jätteessä olevan energian ja ravinteet. Se on asia, joka erottaa biokaasulaitoksen kompostilaitoksesta”, muistuttaa laitospäällikkö Urpo Jaakkola.

Laitoksen tuottamasta biokaasusta Isoverille menee noin puolet. Toinen puoli käytetään sähkön ja lämmön tuotantoon. Lämpö hyödynnetään omassa lähilämpöverkossa, johon kuuluvat tuotantolaitoksen lisäksi hallit ja toimistot. Biokaasulaitos on energian suhteen omavarainen. Sähköstä omaan käyttöön menee viidennes, loput myydään ekosähkönä Forssan Energialle.

Prosessin lopputuotteena syntyy orgaanista lannoitetta, jonka käyttöä opiskellaan hyvällä menestyksellä lähialueiden tiloilla.

Isoverin kaltainen asiakas on mahdollistanut biokaasulaitoksen kasvattamisen. Teollisessa käytössä biokaasusta saadaan täysi hyöty, kun taas sähköntuotannossa yli puolet muuttuu hukkalämmöksi.

Pioneerityötä puolin ja toisin

Endress+Hauserin laitteet ovat tulleet tutuksi myös Envorilla. Yhteistyötä on tehty siitä lähtien, kun Urpo Jaakkola aikanaan tuli tekemään laitoksen automaatiosuunnittelua.

Ei ole sattumaa, että lähes kaikki suomalaiset biokaasulaitokset on instrumentoitu suurelta osin Endress+Hauserin laitteilla. Endress+Hauser lähestyy biokaasua omana teollisuudenalanaan ja niin tekee myös Metso. Laitteiden lisäksi se tarkoittaa prosessiin liittyvää osaamista. Biokaasun tuotanto on pioneerityötä sekä laitokselle itselleen että laite- ja ratkaisutoimittajalle. Prosessiosaamista syntyy vain tekemällä ja oppimalla.

”Olemme opiskelleet asioita yhdessä. Näkisin, että tämän projektin jälkeen Metsolla on todella vahva osaaminen nimenomaan biokaasupuolella”, Jaakkola muotoilee.

Biokaasulaitoksessa olosuhteet ovat haastavia, ja oikeiden laitteiden valinta vaatii ymmärrystä. Toisaalta saadut kokemukset siirtyvät myös tuotekehitykseen.

Ultraäänimittaus on hyvä esimerkki teollisuusalakohtaisesta ratkaisusta.

Ultraääneen perustuva mittaus parantaa luotettavuutta

Biokaasun vaihteleva koostumus ja prosessiolosuhteet asettavat virtausmittaukselle uusia, muista kaasuista poikkeavia haasteita.

Kaasujen jäähdyttäviin ominaisuuksiin perustuvaa termistä massamäärämittausta on sovellettu biokaasukäyttöön paremman mittausperiaatteen puutteessa. Ongelmaksi on muodostunut biokaasun kosteus, jonka johdosta kaasun termiset ominaisuudet vaihtelevat ja anturin toiminta häiriintyy.

Tilanne muuttui, kun Endress+Hauser toi markkinoille Prosonic Flow B 200 -ultraäänimittarin. Kyseessä on varta vasten biokaasun mittaukseen suunniteltu ratkaisu, joka tarjoaa useita etuja perinteisiin mittausmenetelmiin verrattuna.

Flow B 200 mittaa kaasun läpi kulkevan äänen nopeutta. Kaasun kosteus ja koostumus eivät vaikuta tuloksiin, ja mittaus onnistuu myös erittäin pienillä prosessipaineilla. Lisäksi luotettavan mittauksen etuihin kuuluvat erinomainen tarkkuus (±1.5%) ja laaja dynaaminen mittausalue (30:1).

Määrän lisäksi Prosonic Flow B 200:n avulla voidaan mitata kaasun laatua.

Kaasun koostumus on suoraan verrannollinen lämpötilaan ja äänen nopeuteen kaasussa. Näistä suureista saadaan määriteltyä biokaasun metaanipitoisuus. Tämän ainutlaatuisen ominaisuuden ansiosta Prosonic Flow B 200 ratkaisee myös toisen ongelman.

Vaihtelevat prosessiolosuhteet vaikuttavat biokaasun metaanipitoisuuteen ja energiasisältöön. Metaanipitoisuus on tärkeä tieto, jonka avulla voidaan reagoida prosessissa tapahtuviin muutoksiin. Tässä tarkoituksessa Flow B 200 korvaa kymmenien tuhansien eurojen arvoisen analysaattorin.

Envor Biotech

• Suomen suurin erillinen biokaasulaitos käsittelee kotitalouksien ja kaupan biojätteitä, teollisuuden sivutuotteita ja puhdistamolietteitä.

• Kolmen bioreaktorin yhteenlaskettu kaasuntuotanto on noin 6 miljoonaan kuutiota, jonka energiasisältö

39 000 MWh vastaa noin 1500 omakotitalon energiankulutusta.

• Lopputuotteena syntyvä mädätevoidaan hyödyntää sellaisenaan lannoitteena.

Saint-Gobain Isover Forssa

• Maailman ensimmäinen lasivillan tuotantolaitos, jonka tuotannossa fossiilista polttoainetta korvataan uusiutuvalla energialla.

• Valmistaa ISOVER-rakennuseristeitä, ISOTEC-teknisiä eristeitä ja ECOPHON- akustiikkatuotteita.

• Palkittiin Vuoden Hyötykäyttöteko 2011 -palkinnolla kierrätyslasin ja biokaasun käytöstä.

TEKSTI: Tapani Leppänen

KUVAT: Unna-Sisko Palo

Julkaistu: 03.06.2013