Projekt Utveckling av skogsbränslen i Mittregionen (GROT projektet)

Transkript

1 Umeå Syntesrapport: Projekt Utveckling av skogsbränslen i Mittregionen (GROT projektet) Dan Bergström Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) Institutionen för skogens biomaterial och teknologi Skogsmarksgränd Umeå Tel: E-post: dan.bergstrom@slu.se 1

2 Sammanfattning Projektets syfte var driva på utvecklingen inom skogsbränslessystem, från skog till panna, med focus att effektivisera och öka uttagen av skogsbränsle, öka bränslekvaliteten och minska transportkostnaderna inom projektets huvudsakliga utbredningsområden Jämtland och Västernorrlands län. Följande slutsatser kan dras från projektet: Det finns en stor potential att öka uttagen av skogsbränslen inom Mitt-regionen, främst genom att skörda stubbar. Att skörda stubbens kärna med hålsåg medför sannolikt att stubbar på större arealer skogsmark kan skördas då markpåverkan minskas stort mot det konventionalla systemet där stubben bryts upp med rötter. Marknaden är mättad inom regionen och ett ökat uttag kan endast baseras på att motsvarande mängd exporteras till andra regioner, t.ex. Mälardalen. Genom att täcka stackarna med en ventilerande fiberduk under långtidslagring kan man betydligt minska substansförlusterna. Kostnaden för täckningen är mindre än vinsten. Skogsbränslen uppvisar en stor variation inom och mellan leveranser vilket medför att med rådande mätmetoder krävs stora leveranser för att uppnå hög precision i skattningen av FH. För mindre leveranser blir antalen behövliga provpunkter per leverans för stora vilket kan lösas genom utveckling av nya mätmetoder. Mätning av fukthalt med radiovågor ger relativt hög precision för homogena material, men klarar inte av fruset material. Fortsatt utveckling av förbehandlingsmetoder, t.ex. malning och uppvärmning, är ett krav. Mätning av fukthalt med röntgenteknik ger hög precision, speciellt om tekniken kombineras med metoder för skattning av askelement. Torrefiering av lågvärdiga sortiment som GROT ger möjlighet till att producera ett material med lägre askhalt och högre energivärde. Dessutom uppvisar materialet hydrofoba egenskaper. För att system för leverans av torrefieras och pelleterad GROT till kraftvärmeindustrin skall vara konkurrenskraftigt måste råvarukostnaden minskas med ca 50% baserat på rådande prisnivåer. För att kunna omsätta Mitt-regionens biobränslepotential måste nya produkter, terminaler och effektivare skörde- och logistiksystem utvecklas. Nyckelord: Biobränslen, energisystem, miljömål, regional utveckling 2

3 Abstract The objective of this project was to enhance the development of forest fuel supply system in the region of Jämtland and Västernorrland. The following conclusions were drawn: There is a great potential of increasing the extraction of stump mass as forest fuels in the region. If instead only harvesting the stump core, by using a circular center-saw, it is likely that stumps could be harvested over a larger area due to the minor ground disturbances made in comparison to the conventional up-rooting systems. The market has become stagnant within the region and, thus, an increases extraction of forest fuels is dependent on export to other regions, e.g. Mälardalen. If covering the stacks with a ventilating sheet, during long-term storage of comminuted forest fuels, the biomass losses can be significantly reduced. Forest fuels show great variations in moisture content within and between deliveries. With current measurement systems large deliveries are required to meet the precision of estimate requirements. For small deliveries new measurement technologies are however required. Measurement technology using high radio frequencies for moisture content give relative high precision for particle size homogeneous materials, but cannot handle frozen materials. The technology should be combined with some pre-treatment methods, e.g. grinding and heating. Measurement of moisture content by the use of X-ray technology give high precision of estimate, especially if combined with methods for estimate of in-organic matter. Torrefaction of low value forest fuels increases there fuel and handling properties. If supplies of torrefied and pelletized forest fuels shall be competitive on the market the raw material supply cost to refining industries must however be lowered by ca 50% (based on current market prizes) In order to utilize and implement the project-regions biofuel potential e.g. new products, handling and harvesting technologies and supply systems must be further developed. Keywords: Bioenergy, energy systems, environmental goals, regional development 3

4 Innehållsförteckning Bakgrund... 5 Syftet med GROT projektet... 6 Genomförda studier... 7 Vinterlagring av krossad GROT i Lycksele... 7 Lagring av torv vid Storsjömyren... 8 Lagring av GROT i Utansjö... 9 Lagringsstudie av täckt stamvedsflis vid Domsjö Fiber Fukthaltsbestämning av GROT med kombinerad DXA och XRF teknik Test av högfrekvent teknik för bestämning av fukthalt i sönderdelade skogsbränslen Sammanställning av tekniker och metoder för mätning av fukthalt i trädbränslen Fukthaltsvariation i GROT-flis Backesågen som skogsråvaruterminal Reflektion över stubbskörd med stubbfräs Förädling av skogsbränsle genom torrefiering och efterbehandling Diskussion Styrkor och svagheter med projektet Slutsatser Referenser

5 Bakgrund Energidalen AB (även som Efokus AB) har arbetat med skogsbränslefrågor sedan mitten av 90-talet ( I och med starten av projektet Samverkan för utveckling av outnyttjade skogsresurser, även kallat GROT I projektet, år 2004 togs klivet på allvar in i skogsbränslesektorn. En av de första studierna var att inventera både det aktuella och det framtida behovet av skogsbränsle. Studien visade på en kraftigt ökad efterfrågan, både regionalt och nationellt och en att tillgången på grenar och toppar (GROT) i regionen var i storleksordningen 3-4 TWh, med nuvarande skogsbruk i Västernorrlands och Jämtlands län (Mitt-regionen), där hänsyn till teknikiska, ekonomiska och ekologiska restriktioner tagits. År 2004 var uttaget av GROT i Mitt-regionen knappt 0,5 TWh. I GROT I projektet identifierades ett antal områden som särskilt prioriterade för vidare utveckling; detta låg till grund för GROT II projektet Utvecklingsinsatser för ökat uttag av skogsbiprodukter i Mellannorrland ( ). Inom GROT II studerades: hur lagring av olika sortiment och i olika tidsperspektiv ska ske på bästa sätt; hur kan lastvikterna på lastbilarna ökas; hur ska markskadeproblematiken hanteras; hur kvalitetsfrågorna ska hanteras. Den regionala efterfrågan på skogsbränslen ökar stegvis i och med att nya anläggningar tas i drift, men kommer inte att bli lika stor som tillgången. Det råder även ett intresse för stubbskörd vilket innebär att bränslepotentialen skulle kunna dubbleras. För att kunna utnyttja dessa potentialer fullt ut måste biomassan således exporteras till andra regionen, t.ex. Mälardalen, där efterfrågan ökar. För att skapa nya marknader, och för att höja värdet på energisortimentet, kan biomassan förädlas, t.ex. genom att använda processer som pelletering, torrefiering, pyrolys och förgasning. För att öka lönsamheten i branschen måste det ske teknik- och metodförbättringar för skörd, hantering och transport. Dessutom måste erfarenhet och kunskap om skogsbränsle byggas upp inom skogsorganisationerna samt att kontakterna mellan leverantörer och slutanvändare måste vara goda för att kunna anpassa bränslet till respektive kunds specifika önskemål. Obalansen mellan tillgång och efterfrågan på skogsbränslen under året medför dessutom att biomassan måste långtidslagras i olika former i försörjningskedjan. Dessvärre medför lagring av färska sönderdelade trädbränslen, t.ex. GROT, att biomassan börjar brytas ner genom mikrobiologiska processer till följd att exoterma processer tar vid (Lethikangas, 1998). Om temperaturen stiger tillräckligt högt, till > ca 70 C, i stacken kan det i värsta fall leda till brand. Nedbrytning av biomassa och brand är synonymt med värdeförluster. Då värdet på skogsbränslet är kopplat till dess fukthalt är det önskvärt att fukthalten minskar vid lagring. Det föreligger således ett stort behov av att kunna långtidslagra GROT på sådant sätt att fukthalten minskar samtidigt som förlusterna minimeras. Inmätning av skogsbränslen sker vanligtvis vid mottagningsplatsen och betalningen sker vanligen utifrån energiinnehållet. Det effektiva energivärdet på trädbränslen är direkt proportionellt till den fuktmängd som materialet innehåller. Att fastställa materialets fukthalt (FH) är således en förutsättning för att kunna beräkna energimängden samt värdet på bränslet. Kännedom om FH är också av stor vikt för att kunna mixa olika bränslen till rätt kvalitet samt för att styra förbränningsprocessen. Troligen kommer virkesmätningslagen ändras så att även biobränslen omfattas av den ( Detta kommer innebära att man ställer ökade krav på mätmetoden för FH i trädbränslen. Med ökade krav på mätmetoder menas något som använts under lång tid med väldokumenterad kontrollverksamhet, eller på vetenskapligt sätt kan bekräftas med en validerad mätmetod. Detta innebär att alla mätande företag av trädbränslen måste ha en kontrollverksamhet och använda beprövade metoder. Troligen kommer avvikelser i FH på 9 % att tillåtas för leveranser under 50 ton torrsubstans ( 2 lastbilar) och 6 % för leveranser över 50 ton ( 3 lastbilar). Denna avvikelse skall innehålla alla felkällor vid betalningsgrundande mätning. För att kunna uppfylla de kommande kraven så behövs kunskap om hur stor spridning som finns i bränsleleveranserna. Detta för att kunna säkerställa att rätt pris sätts på leveranserna krävs kunskap om hur fukthalten varierar i leveranser samt hur många prover per lastbil som krävs för att uppnå precisionskraven. Den idag vanligaste metoden för att bestämma FH sker genom ugnstorkning av manuellt uttagna bränsleprover. Olika standarder för ugnsmetoden finns, men går huvudsakligen ut på att FH tas fram 5

6 genom att mäta viktskillnaden på bränslet före och efter torkning. Proven kan tas direkt från lastbil när leverans sker eller på redan lossat material. Denna metod är behäftad med ett antal problem som t.ex.: svårt att ta representativa prov eftersom materialet ofta är heterogent; resurskrävande provtagning och analys i form av personal; långa ledtider mellan provtagning och resultat. Det finns således en efterfrågan på utveckling av snabba, beröringsfria metoder för bestämning av FH. Syftet med GROT projektet Projektets syfte var driva på utvecklingen av skogsbränslessystemen, från skog till panna, med focus att effektivisera och öka uttagen av skogsbränsle, öka bränslekvaliteten, minska transportkostnaderna samt att och sprida kunskap inom bioenergifrågor. Projektet koncentrerades till två arbetsområden: 1) System och teknikutveckling och 2) Bränslekvalitet. Projektets huvudsakliga utbredningsområde är Jämtland och Västernorrlands län och verksamheten har berört skogsbränslesortimenten GROT, stubbar och energigallring. Exempel på prioriterade delområden: Lagringsfrågor. Lagring för säsongs-, och ev. även konjunkturutjämning är av stor betydelse för bränsleförsörjningen. Användbara kvalitetssystem. För att kontrollera sin bränslekvalitet behövs ett användbart kvalitetssystem som bland annat reglerar förorening, fukt/snö, fraktionsstorlek, mm. Under projekttiden ska det utredas om ett sådant system idag existerar som tillfredsställer alla aktörer i kvalitetskedjan. Mervärden i systemkedjan. En aktör med helhetsansvar inom ett biobränslesystem kan tillgodogöra sig de mervärden som helheten ger, t.ex. genom att även hantera askan med returtransporter, producera jordförbättring av det som inte lämpar sig som bränsle och att förädla vissa fraktioner. Siktning/Separation olika kvalitetsfraktioner. Genom att sikta det söderdelade materialet kan man utvinna olika bestämda fraktionsstorlekar, detta är av betydelse för att optimera förbränningens förlopp (pannverkningsgraden). Det är även viktigt ur ett renhetsperspektiv att sikta de krossade stubbarna för att om möjligt lämna kvar så mycket föroreningar som möjligt i skogen och inte belasta transporterna med oönskat material. Mixning. Genom att mixa olika bränslen kan man uppnå olika kvaliteter. Det som styr är pannans optimala bränsle, här kan en leverantör blanda till ett optimalt bränsle för slutkunden redan vid terminal. T.ex. kan bränslen med olika fukthalter blandas för att få rätt kvalitet. Delstudier har genomförts som fältförsökt, praktiska tester och som teoretiska studier. Under projektperioden har samarbeten skett med följende organisationer: projektet Skogen som resurs vid Mittuniversitetet; Processum AB (nu SP Processum AB); nätverket energiplattform Mellannorrland; ESS programmet (adm. av Skogforsk); Sveriges lantbruksuniversitet; Umeå Universitet; Botnia- Atlanticaprojekten Forest Power och Forest Refine ; Skogsstyrelsen, m.fl. 6

7 Genomförda studier Vinterlagring av krossad GROT i Lycksele (Nilsson & Wästerlund 2013) Syftet med denna studie var att studera skillnaden på utveckling av fukthalt och temperatur samt biomassa/energiförluster vid lagring av täckt resp. otäckt krossad GROT under vinterförhållanden. Under perioden genomfördes en lagringsstudie av krossad GROT i Lycksele i samarbete med Sveaskog och SLU. Stackarna var på ca 80 ton torrsubstans (TS) vardera och 3,8-4,3 m höga. Täckningen bestod av TopTex, en ventilerande fiberduk (se t.ex. Temperaturerna loggades i stackarna under försökets gång och gasprover togs vid ett flertal tillfällen. Resultaten visar att efter 24 veckors lagring ger den täckta stacken en TS förlust på 1,77 % och en energivinst på 0,78 %. Stackens fukthalt hade också minskat från 41,5 % till 35,0 % (Fig. 1). Den otäckta stacken uppvisade en TS förlust på 14,4 % och en energiförlust på 15,4 % och fukthalten hade stigit från 45,8 % till 48,0 %. Täckt Stack Provsnitt 1: Fukthalt 34.9% Täckt Stack Provsnitt 2: Fukthalt 35.2% Otäckt Stack Provsnitt 3: Fukthalt 47.0% Otäckt Stack Provsnitt 4: Fukthalt 49.9% Figur 1. Fukthaltens fördelning i provsnitt vid brytning av lagringsförsök. Temperaturutvecklingen var störst under de första veckorna (Fig. 2). Den täckta stacken var både avsevärt torrare och svalare än den otäckta vid brytningen vilket antyder att nyttan med täckningen ökar med ökad lagringstid. 7

8 Slang 1 [ C] 20 Slang 2 [ C] 10 Slang 3 [ C] Slang 4 [ C] 0 03 nov 23 dec 11 feb 01 apr 21 maj Slang 1 [ C] 20 Slang 2 [ C] 10 Slang 3 [ C] Slang 4 [ C] 0 03 nov 23 dec 11 feb 01 apr 21 maj Figur 2. Temperaturutveckling i täckt (vänster) och otäckt stack (höger). Slang 1 i botten och slang 4 i topp av stack. Slutsatser Skillnaden mellan att lagra med eller utan täckning var med avseende på substansförlust 12,6 % och energi 16,2 %. Dessa siffror stämmer också väl överens med det försök som tidigare genomfördes i Köpmanholmen 2010 inom GROT II. Lagring av torv vid Storsjömyren Peter Nilsson, SLU Syftet med studien var att utvärdera om TopTex fiberduk kan fungera på en packad torvstack på liknande sätt som vid täckning av GROT-flis under vinterförhållanden. Specifikt studerades: dukens hanterbarhet och användbarhet; lagringsförluster; gas- och temperaturutveckling; fukthalt. Studien genomfördes i samarbete med Holmen Energi under Holmen Energi var missnöjda med de två lagringsstrategier som nuvarande användes: Ingen täckning eller täckning med tätförslutande plast. Två högar byggdes, där den ena täcktes med TopTex (2 580 m 3 ) och den andra var otäckt (3 128 m 3 ) (Fig. 3). Figure 3. Täckt respektive otäckt torvlagringsstack. Studien avbröts efter ca 2 veckor eftersom ett kraftigt regnväder den 8-9 september helt förstörde stacken för torvlagring. Dock observerades: efter perioden , att den otäckta stacken hade en fuktigare yta än den täckta stacken och att max temperaturen för den otäckta var ca 10⁰C över den täckta stacken, som hade en max temperatur på ca 37 C; Båda stackarna hade låga syre och CO nivåer; Det var enkelt att lägga ut fiberduken. 8

9 Lagring av GROT i Utansjö Peter Nilsson, SLU (se även Anon. 2013) Syftet med studien var att studera skillnader i fukthalt, lagringsförlust, temperaturutveckling och hantering mellan täckt och otäckt GROT-flis under vinterförhållanden. Studien utfördes på GROT-flis från Kramfors-Sollefteå regionen. Ägare till materialet var Norrskog. Materialet kördes in under och lagrades i fyra stackar på en asfalterad plan på Utansjö industriområde. Täckningen bestod av en ventilerande fiberduk, TopTex, som förankrades med stående massavesstockar (Fig. 4). Centralt i stackarna lades nätsäckar, slangar och temperaturgivare in i 8 punkter (P1-P8) (Fig. 5). I varje provpunkt togs fukthaltsprov samt ytterligare prov på motsatt sida i snittet, spegelpunkter (M9-M16). Detta gav 16 fukthaltsprov i varje provsnitt som sedan torkades hos VMF i Örnsköldsvik. Figure 4. GROT-stack täckt med TopTex fiberduk. Figur 5. Schematisk placering av prov och spegelpunkter (M). Den 10:e december bröts två stackar. Yttertemperaturen vid brytningen var ca - 20 C. Brytningen startade med den otäckta stacken, i vilken provsnittet med temperaturgivare, gasslang och nätsäckar togs fram (Fig. 6). I snittet togs kompletterande fukthalt, temperatur och gasprover i snittets spegelpunkter. Ett flertal foton av provsnittet tog vid brytningen för att det skulle bli möjligt att avgöra fuktzonernas relativa area i tvärsnittet. 9

10 Figur 6. Tvärsnitt vid brytning av otäckt GROT-stack. Den mars påbörjades den slutgiltiga brytningen av projektet. Den första stacken som bröts var den otäckta, långtidslagrade stacken. Det rådde vid brytningen frisk vind med kraftigt snöfall och 0 C. Båda de långtidslagrade högarna hade minskat i höjd till en höjd på ca 4,5 m. Resultaten visar att för de två korttidslagrade stackarnas provsnitt så ökar den otäckta stacken medelfukthalten med 4,9 % medan den i den täckta stacken blev i stort sett oförändrad (Fig. 7). En annan tydlig skillnad är att den otäckta stacken var avsevärt blötare på sidan som är orienterad mot havet medan den täckta stackens tvärsektion var i stort sett jämn. Fukthalt (%) Otäckt Stack, kort lagringstid: Fukthalt 51,6% (initial Fh = 46,7%) Täckt Stack, kort lagringstid: Fukthalt 50,3% (initial Fh = 50,2%) Figur 7. Fukthaltsfördelning i tvärsnitt vid brytning av otäckt resp. täckt stack vid korttidslagring. Den långtidslagrade otäckta stacken ökar sin medelfukthalt med ca 3,5% och den täckta stacken minskar fukthalten med 5,5% (Fig. 9). Bägge dessa värden är volymsviktade. Detta ger en skillnad i differens under lagringsperioden på 9,0%-enheter. 10

11 Fukthalt (%) Täckt Stack, lång lagringstid: Fukthalt 50,3% (initial Fh = 55,8 %) Otäckt Stack, lång lagringstid: Fukthalt 53,0% (initial Fh = 49,5 %) Figur 8. Fukthaltfördelning i tvärsnitt vid brytning av täckt resp. otäckt stack vid lång lagringstid. Temperatur och syrgasutveckling vid kort lagringstid I bägge stackarna sker en ganska brant temperaturutveckling för att sedan plana ut när den når ca 70 C (Fig 9). Det kan vidare skönjas ett samband mellan låg syrgasnivå och en avstannande temperaturutveckling. 11

12 Otäckt Stack: Temp och O2 utveckling Täckt Stack: Temp och O2 utveckling Närmast marken, ca 1 m, centralt i de bägge stackarna sker en liknande temperatur och gasutveckling under lagringperioden. Syrenivån är genomgående låg och så är även temperaturutvecklingen. Även här kan man se effekten av stormen. Fukthalt G2 P1 = 43,2 samt G3 P1 = 52,4 Centralt i stackarna på ca 3,5 m höjd sker en något snabbare temperaturutveckling i den otäckta stacken. Värt att notera är att stormen i månadsskiftet nov dec ger utslag i syrgasutvecklingen. Fukthalt G2 P8 = 43,2 samt G3 P3 = 48,9 Placerad på läsidan från centrum och på ca 2,5 m höjd låg provpunkt 7 i bägge stackarna. Här skedde en kraftigare temperaturutveckling i den täckta stacken. Värt att notera är hur syrgasnivån minskar när temperaturutvecklingen tar fart. Fukthalt G2 P7 = 46 samt G3 P7 = 52,6 Figur 9. Temperatur och syrgasutveckling i täckt och otäckt stack vid kort lagringstid. Temperatur och syrgasutveckling lång lagringstid Tyvärr uppträdde vissa problem i slangarna på den otäckta långtidslagrade stacken. Problemen orsakades troligen av isproppar i slang vilket i sin tur förhindrade en korrekt avläsning av atmosfären inne i stacken. Bägge stackarna uppvisar dock ett liknade beteende med en brant initial temperaturuppbyggnad för att sedan plana ut och hålla temperaturer på just under 70 C (Fig. 10). En viss avsvalning kan kanske skönjas i vissa av punkterna. Detta särskilt i punkter som ligger nära en torr zon i tvärsnittet. 12

13 Otäckt Stack: Temp och O2 utveckling Täckt Stack: Temp och O2 utveckling Placerad centralt i stacken på ca 2,4 m höjd låg provpunkt 2 i bägge stackarna. De uppvisar en liknande temperaturutveckling där ten täckta stacken är något brantare. Syresättningen i den täckta stacken verkar också vara bättre. Fukthalt G4 P2 = 48,3 samt G1 P2 = 56,5 På samma höjd som P2 fast förskjutet mot läsidan av stacken ligger P7. I bägge fallen sker en snabb temperaturutveckling och syrgasnivåerna stiger också förhållandevis snabbt. Fukthalt G4 P7 = 48,4 samt G1 P7 = 50,5 Figur 11. Temperatur och syrgasutveckling i täckt och otäckt stack, lång lagringstid. Slutsatser Täckningen med TopTex förhindrar en ökad fukthalt under vinterlagring i stacken vilket i sin tur ger en lägre biomassa- och energiförluster i jämförelse med att lagra otäckt. Lagringsstudie av täckt stamvedsflis vid Domsjö Fiber Peter Nilsson, SLU Syftet med studien var att under fullskaliga, och industriella förhållanden, undersöka granden av energioch substansförlust som uppträder under lagring. Delsyften var att: 1) undersöka TopTex fiberduks hanterbarhet vid praktiskt bruk samt 2) undersöka skillnader i fråga om substansförluster och brandrisk mellan täckt resp. otäckt välta. Frågeställningar som avsågs att besvaras var t.ex.: Går det att praktiskt använda duken i hanteringen av bränsleflis? Vilka är kostnaderna för den extra hanteringen och vad kan man göra för att minimera dessa? Under försökstiden insamlades även information rörande miljö och arbetsmiljö. Stamvedsflisen bestod av lövved från Baltikum och levererades vecka till Domsjö med båt. Halva båtlasten (5 000 m³s) täcktes med fiberduk i en stack och den andra halvan (5 000 m 3 s) lagras på vanligt sätt (otäckt) (Fig. 11). Vid inkörning och invägning av materialet tog extra flisprov för att bestämma materialets fukthalt och fraktionsfördelning. Försöket bröts nov-dec

14 Fig. 11. Flislager täckt med TopTex fiberduk vid Domsjö. Den stack som täcktes utformades på ett sådant sätt att plana ytor i möjligaste mån undveks. Utifrån förutsättningarna på lagringsplatsen föll valet på skapa en sågtandsformad stack (Fig. 12) med måtten 40 x 35 m i bas och 6 m i höjd med fyra toppar. I mitten av stacken ligger en ås på +6 m vilken sluttar ut till en höjd av +4 m i dalarna. I en av dalarna lades plast ut för att skapa en avrinning, syftet var att studera hur stor effekt ett avrinningsskydd kan ha. Figur 12. Utformning och byggande av flisstackar. Täckningen utfördes genom att duken rullas ut över stacken samt att våderna överlappade varandra med ca 50 cm. Mot denna överlappning placerades sedan stående massavedsstockar; dessa förankrar duken (se Fig. 12). Massavedsstockar lades också i stackens dalar. Loggning av temperatur skedde löpande under försöket. Vid brytning av lagringsförsöket togs fukthaltsprover vid ca punkter i vardera två tvärsnitt per stack (Fig. 13). 14

15 Figur 14. Exempel på tvärsnitt och mätpunkter vid brytning av lagring. Preliminära resultat visar att fukthalten ökade med 14,7% (4,3%-enheter) för det Otäckta stacken och ökade med 5,4% (1,6%-enheter) för den Täckta stacken (Tabell1). Resultaten visar även att torrsubstansmängden har ökat med ca 6,5% för båda behandlingarna, detta är ologiskt och kan bero flera anledningar, t.ex.: 1) felaktig provtagning av fukthalt 2) felaktig mätning av massa 3) ytterligare biomassa har tillförts högarna efter initial inmätning etc. Tabell 1. Huvudresultat för lagringsförsök vid Domsjö Fiber Otäckt (referens) Täckt Före Efter Diff. (%) Före Efter Diff. (%) Rå vikt (ton) 1097, ,35 +13,3 1244, ,9 Fukthalt (% av rå vikt) 29,02 33,30 +14,7 29,02 30,6 +5,4 Torr vikt (ton) 778,97 829,31 +6,5** 883,45 939,83 +6,4** Energimängd* (MWh) 3938,1 4141,2 +5,2*** 4466,3 4730,4 +5,9*** *Energimängden är beräknad med ett effektivt värmevärde av 19,2 MJ/kg TS. **Ologiskt resultat, torra massan har ökan under lagring. ***Baserat på ologiskt resultat, dvs. **. Om man antar noll biomassaförluster under lagring, dvs. att torrsubstansmängden förblir oförändrad, skulle detta motsvara en FH på 37,35% för den Otäckta stacken och 34,80% för den Täckta stacken efter lagring. Det är osannolikt att FH mätningarna gett så stort fel då många provpunkter i flera skikt använts. Före lagringen inmättes biomassan med markvåg och efter med traktorvåg, vilket kan ge systematiska fel om inte vågenheterna är kalibrerade. Därför utfördes kontrollmätningar där fyra laster á ca 25 ton lastades och mättes med traktorvåg och därefter så vägdes hela lasset med markvågen. Resultaten visar att traktorvågen systematiskt överskattar massan med 1,25%. Efter korrigering ger beräkningarna en torrsubstansökning på +5,1% för den Otäckta och 5,1% för den Täckta. Inmätning med markvåg, utmätning med traktorvåg och kontrollmätningar utfördes med stor tidsskillnad (månader). Då vågenheterna kalibreras vid olika tillfällen så kan den vara så att det systematiska felet mellan markvåg och traktorvåg var större vid inmätning och utmätning än vid kontrollmätningen. 15

16 Slutsatser Lagring av den Otäckta stacken gav en större fukthaltsökning än lagring av den Täckta stacken. Studien kan dock inte påvisa skillnader i ev. substansförluster då resultaten för substansmängen är felaktig (den torra massan ökade under lagring). Resultaten skall ses som preliminära då fortsatta kontroller av rådata skall utföras. Fukthaltsbestämning av GROT med kombinerad DXA och XRF teknik (Torgrip 2012) Syftet med studien var att kvanitifiera precisionen vid mätning av fukthalten i skogsbränslen med dubbel röntgen absorptimetri mätning DXA samt vid addering av parallella röntgenfluorescensmätningar (XRF) till DXA mätningar för att utvärdera om precisionen på materialets fukthalt då kan skattas med högre precision. DXA teknik är mycket lämpad för analys av bulkmaterial som t.ex. GROT. DXA kan mäta provstorlekar från gram till ton per timme genom enkel skalning av tekniken. De större versionerna av DXA instrument kan till exempel mäta in allt material på ett rörligt transportband momentant (on-line) - och eliminerar alltså helt provtagningsproblemet som förekommer vid manuell provtagning och mätning av heterogena material. Studien utfördes med 21 unika GROT-prover, ca 30 kg/prov, som valts ut för att representera den geografiska spridningen som förekommer inom Mitt-regionen. De 21 proverna indelades vidare i tio delprov (totalt 210 unika prover) som inmättes med DXA (Mantex Desktop Scanner; Därefter analyserades dessa prover med avseende på fukthalt med en modifierad ugnstorkningsmetod (modifierad SCAN CM 39:94). Torkade prover maldes sedan i en Wiley kvarn, homogeniserades och mättes sedan med XRF (Thermo Niton XL3t 600D XRF). Resultaten visar att precisionen ökar om DXA data kombineras med XRF mätningar (Fig ). Om DXA data modelleras med Ca och K information adderad, uppnås högre precision (Fig. 14). validation DXA SEE= [%], MAE= [%] Mantex [MC] Reference [MC] Figur 14. Validering av modell byggd på DXA mätningar. 16

17 validation DXA+XRF SEE= [%], MAE= [%] Mantex [MC] Reference [MC] Figur 15. Validering av modell byggd på DXA data kombinerat med XRF data. 70 validation DXA+XRF SEE= [%], MAE= [%] Mantex [MC] Reference [MC] Figur 16. Validering av modell byggd på DXA data kombinerats med XRF data där Ca och K data adderats. Slutsatser Kombination av XRF-mätningar och DXA-mätningar resulterar i en signifikant minskning av mätosäkerheten vid bestämningen av fukthalt i GROT. Medelabsolutfelet minskar ifrån MAE=3,2 till 2,4% [MC] (Fig. 14 & 15) genom att använda den kombinerade DXA/XRF mätningen (utan K & Ca). Genom att även addera kalium och kalcium bestämningar till DXA/ RF erhåller vi ett MAE på 1,8% [MC] (Fig. 16). Test av högfrekvent teknik för bestämning av fukthalt i sönderdelade skogsbränslen (Fernandez-Lacruz et al. 2013) Syftet med studien var att kvantifiera precisionen på en högfrekvent teknik utvecklad av INADCO ( vid mätning av fukthalt i skogsbränslen. Tekniken jämfördes med ugnsmetoden som utfördes enl. europeisk standard. Studien utfördes under feb-mars 2013 vid Biobränsletekniskt Centrum i Umeå. INADCO-systemet består av en densitetsmätare och en fukthaltsmätare (Fig. 17). 17

18 Figur 17. Beskrivning av INADCO-systemet. Densitetsmätaren utvecklades år 2000 för mätning på jordmaterial. Mätaren består av en cylinder på 20 l som är kopplad till en vågenhet. En rörlig skrapa säkerställer att cylindervolymen inte blir rågad (Fig. 17). När konstant vikt uppnåtts beräknas densiteten och fukthalten. Fukthaltsmätaren består av en antenn som är integrerad i cylinderns vägg. Antennen skickar och mottar högfrekventa radiovågor upp till 1 GHz. Utrustningen mäter det dielektiska värdet, som är konstant för vatten vid en given temperatur. Därefter öppnas botten på cylindern och materialet faller ut. Utrustning är då redo för att fyllas igen för en ny mätning. Totalt användes 32 olika biobränslemixar i studien (Tabell 2). 18

19 Tabell 2. Biobränslen och mixar som användes i studien Batch Sortiment Mix Antal prover FH, studerat interval (%) FH levererat (%) Kalibreringsset 1 Chipped LR 100% spruce (Picea abies) Chipped LR 100% pine (Pinus sylvestris) Chipped LR 100% birch (Betula spp.) Chipped LR 50% spruce, 50% pine Chipped LR 50% spruce, 50% birch Chipped LR 50% pine, 50% birch Chipped LR 50% birch, 50% ST of other broadleaves Chipped LR 25% spruce, 25% pine, 25% birch, 25% ST Chipped ST 100% spruce Chipped ST 100% birch Chipped ST 100% other broadleaves Valideringsset 12 Crushed ST 100% ST (mix of different species) Sawdust 100% pine General mix 70% LR of spruce & pine (35-35%), 15% LR of birch, 7.5% ST of other broadleaves, 7.5% sawdust Peat 100% peat Bark 100% bark (mix of different species) Industry mix 100% mix from Domsjö Fiber AB Industry mix 100% mix from Utansjöverken Industry mix 100% mix from HEMAB Other mix 25% LR of pine & spruce ( %), 12.5% crushed ST, 12.5% peat, 12.5% sawdust, 37.5% bark Other mix 14.3% crushed ST, 28.6% peat, 57.1% mix from Domsjö Fiber AB 22 Other mix Unknown composition Chipped LR 100% spruce Chipped LR 100% pine Chipped LR 100% birch Chipped LR 50% spruce, 50% pine Chipped LR 50% spruce, 50% birch Chipped LR 50% pine, 50% birch Chipped LR 25% spruce, 25% pine, 25% birch, 25% ST Chipped ST 100% spruce Chipped ST 100% birch Chipped ST 100% other broadleaves a) LR=GROT, ST=stamved. Slutsatser INADCO-systemet ger högst precision i skattning av fukthalt på bränslen som har en homgen partikelsammansättning, typ stamvedsflis, sågspån och torv (RMSE %). Däremot ger en skattning av krossat material lägre precision (RMSE 8.4%). Tekniken behöver dock anpassas för hantering av skogsbränslen, som ofta är heterogena, för att uppnå tillräckligt hög precision. T.ex. genom att materialet homogeniseras genom malning och värms till > 0 C innan mätning. Sammanställning av tekniker och metoder för mätning av fukthalt i trädbränslen (Nylund 2013) Syftet med studien var att beskriva utvecklade mätmetoder för bestämning av FH i biomassa. Studien inriktades mot att söka och sammanställa information om vilka mätmetoder/mättekniker som finns kommersiellt idag, vilka mätmetoder som har tagits fram men inte blivit kommersiellt gångbara eller inte nått ända fram tekniskt och varför. Samt vilka tekniker och metoder som är under utveckling. 19

20 Arbetet inleddes med att införskaffa en översikt om vilka olika metoder och tekniker som finns för att mäta FH i biobränslen. Efter att ha fått en överblick av antalet möjliga tekniker detaljstuderades varje metods funktion, brister och fördelar som sedan sammanfattats. Fakta om olika tekniker och modeller har insamlats via flertalet källor: Företags hemsidor på internet; Databaser för vetenskapliga publikationer, t.ex. Google scholar; Rapportdatabaser, t.ex. Värmeforsk och Skogforsk; Skogsbiblioteket i Umeå; Personlig kommunikation, t.ex. via e-post och telefonsamtal. Studien visar att de funna metoderna har olika typer av styrkor och svagheter. Exempelvis har vissa metoder som röntgenstrålning förmågan att klara av att mäta FH på fruset bränsle av varierande fraktionsstorlekar. Andra metoder, som t.ex. resistiva mätare, har fördelen av att vara användarvänliga och hålla en låg inköpskostnad, men uppvisar i stället en begränsad förmåga att mäta FH i material med > 30% FH. Det normala FH-intervallet för skogsflis bedöms ligga mellan 20-60%. Radiovågor är den metod som bedöms ha bäst potential att utföra en representativ mätning för en stor bulkvolym med heterogent material, men tekniken ligger fortfarande i forskningsstadiet. Vanligt förekommande metoder för flödesmätning på transportband är NIR och mikrovågor. Fördelen med mikrovågor är att de penetrerar materialet djupare än NIR och blir därmed mindre känslig för ytfukt, men är i stället känsligare för varierande partikelstorlek, speciellt när partiklarna blir större än 65 mm. NIR är en ytmätande teknik med ett inträngningsdjup på ca 5 mm och är därför inte lika beroende av partikelstorleken, men kan däremot vara känslig för ytfukt. Flera av metodernas prestanda har blivit testade med ensidiga bränslesammansättningar eller olikartade experimentuppställningar. Detta gör det sammantaget väldigt svårt att bilda sig en uppfattning om hur metodernas prestanda står sig i förhållande till varandra. Slutsatser Det behövs gemensamma förhållningsregler vid tester av prestandan för respektive metod. I dag finns detta endast för NIR-mätning som också är den enda alternativa metoden som är godkänd av VMF för prisavräkning. Uppfattningen är att fler tekniker bör har kapacitet att bli godkända för detta ändamål. Dock inte de resistiva teknikerna som är starkt begränsade på grund av oförmågan att mäta ovanför fibermättnadspunkten. Den största svagheten för flera mättekniker är oförmågan att kunna mäta på frusna material. Andra är känsliga för densitetsskillnader i materialet. Dessa produkter bör med stor fördel kunna kombineras med en förbehandlingsmaskin som värmer och maler materialet till rätt temperatur respektive partikelstorlek. Detta medför dock ett extra arbetsmoment som måste räknas in. Förslag på framtida studier är att utforska de joniserande strålningarna mer i detalj. Alla dessa, förutom betastrålningen, är djupt penetrerande och har förmågan att mäta på frusna produkter vilket är av intresse. Den enda av de joniserande strålningarna som hittills verkar ha kommersiella produkter tillverkade för att kunna fungera på heterogena trädbränslen är dubbelenergiröntgen som också verkar vara en av de mer tillförlitliga metoderna i denna studie. Fukthaltsvariation i GROT-flis (Berg 2013) Syftet med studien var att: 1) mäta fukthalten på leveranser av skogsbränslen (GROT-, stamveds- och träddelsflis) och 2) beräkna hur många prover man behöver ta per lastbil för att uppnå olika nivåer av noggrannhet beroende på kollektivens storlek. I studien har Svensk Standard använts för att beräkna precisionen i mätningen samt för beräkning av hur många prover som behövs för att uppnå en önskad precision. I Svensk Standard består precisionen av två delar: provtagningsvarians (variansen inom ett prov) och variansen mellan prover. 18 slumpvis utvalda lastbilar som inkom till Hedensbyn med sönderdelat skogsbränsle provtogs mellan 21 jan och 14 feb lastbilar levererade GROT-flis och 4 stamvedsflis. Bakgrundsdata om hur bränslet hanterats innan sönderdelning och mellan söderdelning och leverans samlades in från leverantörerna. 30 prover togs per lastbil efter att lastbilarna tippat materialet. Proverna togs på ett systematiskt sätt; högarna delades vertikalt in i tre lika höga skikt (1/3 av högens höjd (Fig. 18)) och antalet prov per del var 20

21 proportionellt mot den volymen som antogs finnas i respektive del. Av de 30 proverna per lastbil så slumpades 20 ut för delning för att undersöka variansen inom prov. För övriga 10 prover neddalades ett prov för fukthaltsanalys. Alla prover torkades i papperspåsar i torkskåp i 48 timmar i 105 C. Figur 18. Provtagningshög från kortsidan. Hinkar indikerar gränser mellan de tre skikten. Slutsatser Det gick inte att påvisa ett samband mellan fukthalt och hur materialet hanterats innan leverans. Inget samband upptäcktes heller mellan fukthalt och spridning av fukthalt i materialet. Medelfuktalten i den levererade GROT-flisen var 49,8% och i stamvedsflis var den 37,0%. Precisionen vid mätningarna var i medel 10,3% för GROT-flisen och 7,8% för stamvedsflisen. Eftersom GROT-flisen har större spridning i materialet så kommer den fortsatta diskussionen endast fokusera på det sortimentet. I dagsläget tas 4 prover per lastbil manuellt, det innebär att leveranser med 25 lastbilar skulle mättas med ungefär 5 % noggrannhet (Fig. 19). Eftersom även andra felkällor som exempelvis mätnoggrannhet på fordonsvågar skall rymmas inom lagkraven bör man troligen inte i denna del acceptera en precision som är sämre än 5%. Leveranser med 10 lastbilar kräver 9 prover för att upp nå en precision på 6%. Detta kan nog vara partiskt möjligt men något tveksamt på grund av att andra felkällor också förekommer, samt att ta fler prover är nog inte realistiskt vid manuell provtagning. Detta betyder att leveranser med färre lastbilar än 25 inte kan mätas med den precisionen som lagen kommer att kräva med ett realistiskt antal prover per lastbil. Detta kommer förmodligen orsaka en del problem eftersom de finns en del mindre leverantörer. 21

22 Antal prov per lastbil Relativ standardavvikelse % (STD SPT ) 5 Lastbilar 10 Lastbilar 25 Lastbilar SKS Krav Figur 19. Antal nödvändiga prov beroende önskad precision. Kurvorna är skapade med 95% konfidensintervall samt utifrån 49,8% fukthalt. Notera: Om man antar en annan fukthalt så kommer kurvorna att förändras, torrare material kommer att kräva fler prover och fuktigare färre. Det kommer i praktiskt drift att vara mycket svårt att kunna ta tillräckligt många prover på leveranser som innehåller färre än 25 lastbilar. Det som däremot kan förbättra situationen är att öka antalet lastbilar i en leverans. Det stora problemet uppkommer för små leveranser (från små leverantörer). Frågan är: hur kan mindre leveranser från olika leverantörer slås ihop till större leveranser? Alternativt så kan man övergå till annan typ av mätning. Backesågen som skogsråvaruterminal (Kårén 2013) Syftet med studien var att diskuttera möjligheter att utveckla Backesågens terminal för biomassaleveranser. Tätorten Backe i Strömsunds kommun är beläget på gränsen mellan Ångermanland och Jämtland, mitt i Mitt-regionen. Vid Backesågen har sågverksamhet bedrivets fram till 2005 (Fig. 20). Backesågen har identifierats som en möjlig skogsråvaruterminal för marknadsaktörerna i regionen. Figur 20. Lastning av rundvirke vid Backesågens terminal. 22

23 Det gamla sågområdet är idealiskt ur ett terminalperspektiv med befintliga lagringsytor och infrastruktur på en industritomt på sammanlagt 18 ha. Inom området finns stora asfalterade ytor och järnvägsspår med anslutning till Forsmo Hoting banan och vidare både mot Stambanan och Inlandsbanan. En terminal för utskeppning av skogsråvara till övriga landet från regionen ses som en nödvändig förutsättning för en ökning av avsättningen och uttaget av skogsbränslen från den norrländska inlandsregionen. Domsjö Fibrer AB har, efter att nödvändiga tillstånd erhållits och besiktningar genomförts, utfört några provtransporter med tåg till Domsjöfabriker i Örnsköldsvik. Syftet var att testa flödet tillsammans med en tågoperatör och testen visar att det finns goda möjligheter att utveckla Backesågen som en strategisk terminal. Slutsatser Backesågens terminal har identifierats som en viktig nod för transporter både mot kusten och söderut i inlandet. Fortsatta testkörningar och analyser av terminalen mot industrier är dock viktiga för att kunna kvantifiera dess potential. Reflektion över stubbskörd med stubbfräs Iwan Wästerlund, SLU Syftet med studien var diskuttera möjliga utvecklingssteg av stubbskörd med stubbfräs baserat på tidigare studier. Stubbfräsen har tidigare utvärderats där fräsen hade en diameter på 70 cm (von Hofsten 2007). Reflektioner från intresserade skogsbolag var att den här fräsen inte kan användas sommartid eftersom då diametern är för stor går den ner i marken med gnistbildning som följd vilket lätt kan ge upphov till en skogsbrand. Ett annat angreppssätt skulle vara att minska diametern på fräsen för att anpassas till stubbarnas diameter och enbart fräsa i stubben. Stubbfräsen är ett nytt koncept för att ta upp stubbar ur marken. Aggregatet är en prototyp och arbetsmetoden inte är intrimmad ännu. I stället för att bryta upp dem med våld, sågar man ut den vedrika kärnstubben och lyfter upp den - det är i princip en jättelik hålsåg. Inne i fräsen sitter en utstötare som trycker ut stubben sedan den lyfts. Den var vid studien monterad på en bandgående grävmaskin. Stubbfräsens hade i medeltal en produktion på 3,6 m 3 fpb/g 0 - tim. Cirka en tredjedel av arbetstiden gick till att få loss och lyfta upp stubben. Genomsnittet för sex svenska studier av andra aggregat ligger på 4,6 m 3 fpb/g 0 -tim. Reflektioner inför ett eventuellt fortsatt utvecklingsarbete En idé är att minska diametern på fräsen till mindre än stubbdiametern för att minimera risken att fräsen direkt och alltid kommer i kontakt med marken. Av tabellen nedan framgår produktiviteten vid olika cylinderdiametrar och uttag av mellan stubbar/timme. Stubbhöjden för gran har över mark antagits till 0,2 m och 0,15 m under mark. Stubbhöjden för tall har över mark antagits till 0,2 m och 0,25 m under mark. 23

24 Tabell 3. Skördad volym som funktion av trädslag, antal stubbar och cylinderdiameter. Hur många stubbar måste skördas för att uppnå viss produktivitet? Cylinderdiameter (cm) Antal stubbar st Volym m3* Volym m3* Volym m3* Volym m3* Volym m3* Volym m3* Gran h=0,35 m 50 3,4 2,8 2,2 1,7 1,2 0,9 75 5,2 4,2 3,3 2,6 1,9 1, ,9 5,6 4,4 3,4 2,5 1, ,3 8,3 6,6 5,1 3,7 2,6 Tall h=0,45 m 50 4,4 3,6 2,8 2,2 1,6 1,1 75 6,6 5,4 4,2 3,2 2,4 1, ,8 7,2 5,6 4,3 3,2 2, ,2 10,7 8,5 6,5 4,8 3,3 *= (3,1416) x (radie) x (radie) x (höjden) För att kunna uppnå jämförbar produktivitet som med konventionell teknik för stubbrytning bör den stubbvolym som produceras med stubbfräsen uppgå till minst ca 5 m 3 fpb/g 0 -tim. För att klara detta bör cylinderdiametern inte vara mindre än 45 cm och att produktivitet mellan stubbar/timme måste uppnås. En fastkubikmeter helt torr barrved väger ca 400 kg. En fastkubikmeter relativt färsk barrved med en FH på 50% väger ca 800 kg. FH i upptagna stubbar var i medeltal 38,5% i Produktivitet vid stubbskörd-slu Omräknat skulle detta motsvara 650 kg/m3f. Tabell 4. Funktioner för beräkning av torra massan (kg TS) i en stubbe som funktion av brösthöjdsdiameter på bark (cm) (d) Trädslag Funktion Gran Massa =e((d/(d+14)) 10,5381-2,4447) Tall Massa =e((d/(d+12) 11,1106-3,3913) Björk Massa =e((d/(d+12) 11,1106-3,3913) Omvandlingstalet från stubbdiameter till brösthöjdsdiameter är för tall 0,806, för gran 0,765 och för björk 0,740. Om vi utgår från en stubbdiameter på 50 cm (som skulle passa en stubbfräs med cylinderdiametern 45 cm) blir massan för hela stubben med rötter för gran 213 kg och för tall 156 kg (Tabell 4). Rotsystemen för tall- och gran utgör 32% för gran och ca 53% för tall av hela stubbvolymen. De ca 213 kg för gran blir då för den del som stubbfräsen kan utvinna ca 68 kg och motsvarande för tall ca 82 kg. Volymmässigt fås för gran ca 0,10 m3 och för tall ca 0,13 m3. Utifrån den beräknade stubbvolymen kan stubbhöjden kalkyleras och blir då för gran 63 cm och för tall 79 cm. Kontentan är att betydligt mer vedmassa finns i stubbdelen än vad som anges i tabellen ovan där stubbhöjden för gran antagits till 35 cm och för tall till 45 cm för stubbar med en diameter á 50 cm. Slutsatser Om en stubbfräs med cylinderdiametern 50 cm används blir kontentan att alla stubbar klenare än 45 cm lämnas kvar och tas inte upp. Därtill att omställningstiden för förflyttning mellan lämpliga stubbar ökar avsevärt då inte alla stubbar är tillgängliga för fräsen. I det här avseendet kan produktiviteten för antalet skördade stubbar möjligen minska till ca st/timme för att uppnå likvärdig produktion som med konventionell stubbrytningsteknik. Detta sagt utan att räkna ekonomin i konceptet och att maskinkostnaden inte överskrider ca kr/timme. Stubbfräsen medför en minimering av markpåverkan vid stubbskörd jämfört med den konventionella tekniken där stubben bryts upp (se Berg & Läspä 2013). Dock behöver tekniken utvecklas för att klara de tuffa förhållanden som råder i skogsmark. Ett led i utvecklingen är att cylinderdiametern kan anpassas så att aggregatet alltid sågar stubbkärnans centrum, dvs. undviker att såga i marken. Stubbpotentialen är stor i Sverige, och kommer sannolikt inte bli mindre om man endast tar ut stubbkärnan då en större areal av marker då kan lämpa sig för uttag. 24

25 Förädling av skogsbränsle genom torrefiering och efterbehandling (Olofsson & Sjöström 2012) Syftet med projektet var att undersöka metoder att avlägsna en del av föroreningarna i GROT genom att först torrefiera materialet för att göra materialet mer hydrofobt och sedan avlägsna dessa föroreningar genom vattentvätt. Även alternativa metoder för att förbättra askans sammansättning och bränslets karakteristik har undersökts. Samtliga försök är utförda på fint huggna grenar och toppar med barren kvar. Materialet var vinterskördad gran och visade sig innehålla stora mängder finfraktion i form av barr och annat finmaterial. Då GROTen var vinterskördad och därmed inte hade kommit i direktkontakt med marken samt att den flisades och torkades omedelbart, resulterade detta i en biomassa som var förhållandevis fri från skörde- /uttagsrelaterade föroreningar. GROTen kontaminerades därför med kontrollerade mängder sand och silt. Mängden tillsatta föroreningar var cirka 2% av TS. För att så långt som möjligt simulera beteendet hos naturligt förekommande föroreningar och dess förmåga att vidhäfta vid groten blötlades sanden och silten i 20 liter vatten och blandades in med GROT i en roterande trumma under ca 1 timme för att säkerställa att föroreningarna blandades in homogent. Torrefiering är en process där biomassa hettas upp i en syrefri miljö till en temperatur mellan C vid en uppehållstid på mellan 0 och 60 minuter. BioEndev:s torrefieringspilot som användes under detta experiment har en maximal kapacitet på ~20 kg/h med en roterande trumma som torrefieringsreaktor (Fig. 21). Materialet som torrefierades torkades till en fukthalt <0,5% innan det lastades i torrefierisgspilotens bränslesilo. Figur 21. Schematisk bild över BioEndev:s torrefieringspilot. Uppehållstiden i torrefieringstrumman detta experiment sattes till 8 min och torrefieringstemperaturen bestämdes till 300 C. Materialets torrefieringsgrad beräknas och är ett mått på hur nedbrutet biomassan är i förhållande till det obehandlade materialet. Ett värde på 0% anger obefintlig nedbrytning av biomassan och 100% anger helt nedbruten biomassa till elementarpartiklarnas grundtillstånd. Resultaten visar att vid torrefieringen avgår flyktiga ämnen från materialet varvid materialet tappar en del massa. Massutbytet uppmättes till 81 % efter torrefieringen. Detta innebär även att askhalten på materialet bör öka efter torrefiering eftersom askkomponenterna inte avgår vid torrefiering. I Figur 22 ses askhalten i de olika bränslena och askhalten minskade tydligt genom torrefieringsprocessen. Detta fenomen kan förklaras av den mekaniska bearbetning som transportörerna utsätter materialet för och att en del av föroreningarna lossnade innan det ens hade nått bränslesilon. Dock bör detta inte inverka på slutresultatet eftersom askhalten efter torrefiering fortfarande var mer än dubbelt så hög som det icke kontaminerade råmaterialet. 25

26 Figur 22. Askhalt i GROT som passerat olika behandlingsprocesser, både angivet som mass-% på torrsubstans (%-TS) och mass-%/kg råmaterial på torrsubstans (%-TS, in). Energiutbytet var 86 % vid en torrefieringsgrad på 18.4%. Andra torrefieringskörningar med granflis gjorda vid samma inställningar gav mass- och energiutbyten på 80% respektive 87% 12,3%. Den stora skillnaden mellan torrefieringsgraderna av groten av 18,4% och granflis 12,3% kan till största delen förklaras av att GROTav erfarenhet innehåller mer hemicellulosa än stamveden från gran. Vid torrefiering ökar värmevärdet i bränslet genom avgång av flyktiga ämnen. Dessa ämnen innehåller relativt stor andel syre varför C/H/O-förhållandet ändras i den fasta produkten. Eftersom halten av energirikt kol (C) ökar i det torrefierade bränslet ökar även värmevärdet (Fig. 23; jmf. Grot rå kont. med Grot TF kont.). Figur 23. Effektiva värmevärdet (MJ/kg TS) på GROT som passerat de olika behandlingsprocesserna. Slutsatser De båda metoderna har för att avlägsna föroreningar sina för och nackdelar och når i storleksordningen samma resultat. Dock behövs fler försök för att avgöra vilken som är bäst lämpad med avseende på driftskostnader, investeringskostnader och påverkan på miljön. Direkt tvättning av förorenade torra skogsrester med en initial fukthalt på 11,1%, direkt åtföljt av centrifugering, resulterade i en fukthalt på ca 25% vilket mycket väl lämpar sig för direktförbränning. Genom tvättningstesterna på det torrefierade materialet visades även på de ökade hydrofoba egenskaperna hos det torrefierade materialet. Fukten på det tvättade materialet visade sig till stor del vara bundet till ytan och hade därmed till största delen inte absorberats av materialet. Om de förorenade skogsresterna däremot först torrefierades åtföljt av tvätt samt centrifugering uppnåddes en fukthalt på 12-14% vilket lämpar sig mycket bra för direktförbränning men 26