Keskikokoisen maatilan biokaasu- ja aurinkosähköratkaisujen kannattavuus Etelä-Savossa

Tässä kandidaatintyössä perehdytään biokaasun syntyprosessiin ja sen hyödyntämismahdollisuuksiin, sekä vertaillaan biokaasun tuotannon määrää Suomessa ja Saksassa. Työssä tarkastellaan biokaasuvoimalan kannattavuutta keskikokoisen maatilan yhteydessä Etelä-Savossa ja käydään läpi biokaasuvoimalalle Suomessa myönnettäviä tukimuotoja. Tukimuotojen lisäksi käydään läpi erilaisia lupia ja hyväksyntöjä, joita maatilan yhteyteen rakennettava biokaasu-voimalaitos tarvitsee. Työn toisessa osassa käydään läpi aurinkoenergian hyödyntämismahdollisuuksia, aurinkosähköjärjestelmän komponentteja, sekä perehdytään aurinkopaneelin toimintaperiaatteeseen. Tarkastellaan biokaasuvoimalan lisäksi myös aurinkovoimalan kannattavuutta maatilan yhteydessä ja vertaillaan biokaasu- ja aurinkovoimalan ominaisuuksia keskenään. Lisäksi vertaillaan aurinkosähkön tuotantoa Suomessa ja Saksassa. Työn tavoitteena on selvittää biokaasu- ja aurinkosähkövoimalan kannattavuus esimerkkimaatilalla. Biokaasulaitoksen hinta-arvio saatiin vastauksena tarjouspyyntöön ja aurinkosähköjärjestelmän hinta arvioitiin kotimaisten toimittajien aurinkosähköpakettien hintojen avulla. Biokaasuvoimalan sähköntuottoennuste sekä huolto- ja käyttökustannukset perustuvat kirjallisuudesta saatuihin arvoihin. Aurinkovoimalan sähköntuottoennuste ja paneelien suuntauksen vaikutusta tuotantoon laskettiin PVGIS:n laskurilla sekä HOMER-ohjelmistolla. Kannattavuuslaskelmien perusteella kumpikaan voimalaitostyyppi ei tutkituilla voimalaitosten suuruuksilla ole kannattava 20 tai edes 30 vuoden pitoajalla esimerkkimaatilalla nykyisellä sähkönhinnalla ja tukitasolla. Aurinkosähköjärjestelmälle saadaan kuitenkin 20 vuoden takaisinmaksuaika, jos se hankitaan ilman lainarahaa. Tällöin voidaan ajatella, että laitos on kannattava. Biokaasulaitoksen kannattavuutta parantaisivat tukien ja sähkön hinnan nousun ohella kaasun ja lämmön myyntimahdollisuudet, joita esimerkkimaatilalla ei ole. Aurinkovoimalan kannattavuutta parantaisivat puolestaan tukien ja korkeamman sähkön hinnan lisäksi paremmin paneelien tuotantoa seuraava kulutus, jolloin pienempi osuus sähköstä päätyisi myyntiin.

This bachelor’s thesis orientates the process of producing biogas and possibilities to use it as well as the comparison the amount of biogas production in Finland and Germany. This study examines the profitability of a biogas power plant connected with an average sized farm in Southern Savo and describes forms of monetary support for biogas power plants in Finland. In addition to forms of monetary support, this paper narrates various permits and approvals which a biogas power plant needs when it is built next to a farm. The second part of the study describes the potential for using solar energy in Finland, photovoltaic system components, and familiarizes the working principle of solar panel. In addition to a biogas power plant this bachelor’s thesis examines also profitability of a photovoltaic system and compares their properties with each other. In addition, the thesis compares electricity produced by photovoltaic systems in Finland and Germany. Aim of this study is to sort out profitability of a biogas power plant and a photovoltaic system on an example farm. Price estimate for a biogas power plant was obtained on basis of an invitation to tender, and a photovoltaic power plant price was estimated by examining prices of domestic photovoltaic package suppliers. Forecast for produced electricity as well as operating and maintenance costs for biogas power plant were based on values from literature. Photovoltaic systems electricity production forecast and effect of orientating panels was calculated with PVGIS and HOMER software. Based on profitability calculations neither of the plant types is viable with studied plant sizes with 20 years or even 30 years lifetime on example farm with current price of electricity and level of monetary support. If the photovoltaic power plant is acquired without loan, it has 20 years payback period. In that case, it can be considered that the plant is profitable. Higher price of electricity and higher level of monetary support would increase profitability of the biogas power plant and also possibilities to sell gas and heat, which the example farm doesn’t currently have. In addition to a higher price of electricity and monetary support, an electricity consumption that follows better the power production of the panels would also increase profitability of the photovoltaic system. In that case a lower portion of electricity would end up in sale.