Skogsbränslehantering Effektivitet och kostnader för olika hanteringsmetoder för grotuttag

Institutionen för teknik och design, TD Skogsbränslehantering Effektivitet och kostnader för olika hanteringsmetoder för grotuttag Pre-treatment of biomass from forest Efficiency and costs of different pre-treatment systems of logging residues outtake Agunnaryd 2007-09-28 Examensarbete nr: TD 090/2007 Bengt Nilsson Avdelningen för Skog och Träteknik

Organisation/ Organization VÄXJÖ UNIVERSITET Institutionen för teknik och design Växjö University School of Technology and Design Författare/Author(s) Nilsson, Bengt Dokumenttyp/Type of document Handledare/tutor Examinator/examiner Examensarbete/ Diplomawork Thörnqvist, Thomas Thörnqvist, Thomas Titel och undertitel/title and subtitle Skogsbränslehantering effektivitet och kostnader för olika hanteringsmetoder för grotuttag Pre-treatment of biomass from forest efficiency and costs off different pre-treatment system of logging residues outtake Sammanfattning (på svenska) Sveriges skogar får i och med det ökande gröna energibehovet en allt mer betydande roll i framtidens energiförsörjning. Effektiviteten i uttaget måste bli bättre för att på bästa sätt förvalta den råvara som man finns och på det sättet få ut mer energi och hålla kostnaderna nere. Denna rapport är ett delprojekt av CHRISGAS (Clean Hydrogen-RIch Synthesis GAS). Projektet syftar till att genom förgasning av biomassa demonstrera framställning av väterik syntetisk gas för tillverkning av fordonsbränsle. Resultatet i denna rapport skall visa metoder för en effektiv tillförsel av skogsbränsle till industrier för energiomvandling. Vid insamling och hantering av avverkningsrester från grandominerade slutavverkningsbestånd i Sverige finns det tre olika grundalternativ: sönderdelning på hygget, sönderdelning vid avlägg eller sönderdelning vid industri. Den mest använda hanteringsmetoden för skogsbränsleuttag i Sverige är anpassad efter värmeverkens önskemål samt vilka rekommendationer som ges med hänsyn till skogsmarkens näringsbalans. Det betyder att idag låter man merparten av skogsbränslet barrar av i processorhögar ute på hygget innan det samlas ihop på ett eller annat sätt. För att bedöma effektiviteten är det i slutändan hur mycket energi som man kan få ut från skogsmarken i förhållande till vad hanteringen kostar som räknas. Beroende på vilken hanteringsmetod som används leder hantering och lagring av skogsbränslet till att det försvinner mellan 30-50 % torrmassa utav den potentiella mängd som finns på hygget vid avverkningen. Om man utgår från att normalkostnaden är den kostnad på 117 kr/mwh som uppstår när skogsbränslet lagras i processorhögar över sommaren och sedan skotas ihop till vältor skulle kostnaden sänkas med 25 30 % genom någon form av buntning. Nyckelord grot, skogsbränsle, hanteringsmetod, energiinnehåll Abstract (in English) With this increased need for green energy, Sweden s forest will get an ever more important roll in the future energy supply. Better efficiency in withdrawal is needed to manage a raw material the best way and thus get more energy and keep the costs down. This report is a part of the CHRISGAS project (Clean Hydrogen-RIch Synthesis GAS). Through gasification of biomass, the project aims to demonstrate a proposed hydrogen-rich synthetic gas for the production of vehicle fuel. The results in this report will show methods for an effective supplying of forest fuel to industries for energy conversion. During the collection and handling of logging residuals in a spruce-dominated final logging clump in Sweden, there are three basic alternatives: comminution at the logging area, comminution at the depot or comminution at industry. The most used handling method for forest fuel withdrawal in Sweden is adapted to the wishes of the heating plant as well as which recommendations consider the nutritional balance of the forest land. This means that the majority of forest fuel sheds its needles in the processing piles out in the clearing before it is collected in one way or another. In the end, to assess the efficiency, it is how much energy that can be taken from the forest land in relation to the handling cost that counts. Depending on which handling method is used, the handling and storage of forest fuel leads a loss of between 30-50% dry matter from the potential amount found in the clearing during logging. If we consider that the normal cost is the cost of 117 kr/mwh that arises when forest fuel is stored in small piles during the summer and then forwards together on windrows, the cost would decrease by 25-30% through some form of bundling. Key Words branches and tops, forest fuel, handling method, energy content Utgivningsår/Year of issue Språk/Language Antal sidor/number of pages 2007 Svenska 94 Internet/WWW http://www.vxu.se/td

Innehållsförteckning Innehållsförteckning... I Förord... III Sammanfattning...IV Summary...VII 1 Inledning...1 1.1 Delprojekt inom CHRISGAS... 1 1.2 Skogsbränsle... 1 1.3 Tidigare forskning... 2 1.4 Syfte... 3 1.5 Frågeställningar... 3 1.6 Avgränsningar... 3 2.1 Värmevärde... 4 2.1.1 Kalorimetriskt värmevärde... 4 2.1.2 Effektivt värmevärde... 7 2.2 Fukthalt... 9 2.3 Askhalt... 11 2.4 Väte- och kolhalt... 12 2.5 Torr-rådensitet... 12 2.6 Skogsbränslets temperatur... 13 2.7 Komponentfördelning... 14 2.8 Fraktionsstorlek... 14 2.9 Fastvolymandel... 15 2.10 Mikroorganismer...15 3 Metod... 16 4 Hantering och lagring...17 4.1 Natur- och miljökonsekvenser... 18 4.2 Hanteringsförluster... 20 4.3 Lagringsförluster... 21 4.3.1 Avverkningsresternas förändring över två vegetationsperioder... 21 4.3.2 Flislagring... 22 4.4 Sönderdelning på hygget... 23 4.4.1 Lagring av grot i processorhögar... 23 4.5 Sönderdelning vid avlägg... 25 4.5.1 Lagring av grot i välta, med barr... 25 4.5.2 Lagring av grot i välta, utan barr... 27 4.6 Sönderdelning vid industri... 29 4.6.1 Lagring av buntat grot, med barr... 29 4.6.2 Lagring av buntat grot, utan barr... 31 4.7 Tre sortiment grot... 33 I

5 Resultat...34 5.1 Skogsbränsle utan barr... 35 5.1.1 Grot i processorhögar, utan barr... 36 5.1.2 Grot i välta, utan barr...38 5.1.3 Buntat grot, utan barr... 40 5.2 Skogsbränsle med vissna barr... 42 5.2.1 Grot i välta, med vissna barr... 43 5.2.2 Buntat grot, med vissna barr... 45 5.3 Skogsbränsle med färska barr... 47 5.3.1 Grot i processorhögar, med färska barr... 48 5.3.2 Grot i välta, med färska barr... 50 5.3.3 Buntat grot, med färska barr... 52 6 Diskussion...54 6.1 Skogsbränsle utan barr... 54 6.1.1 Möjligt energiuttag...55 6.1.2 Hanteringskostnad... 56 6.2 Skogsbränsle med vissna barr... 57 6.2.1 Möjligt energiuttag...58 6.2.2 Hanteringskostnad... 59 6.3 Skogsbränsle med färska barr... 60 6.3.1 Möjligt energiuttag...61 6.3.2 Hanteringskostnad... 62 6.4 Felkällor... 62 7 Slutsatser...63 7.1 Effektivisering av skogsbränsleuttag... 63 7.1.1 Möjligt energiuttag...63 7.1.2 Hanteringskostnader... 64 7.1.3 Miljökonsekvenser... 65 7.1.4 Förkortad lagringstid... 66 7.2 Framtida hanteringsmetoder... 67 7.2.1 Grotskördare... 67 7.2.2 Huggbil... 70 7.2.3 Mekanisk barrförlust... 71 7.3 Förslag till framtida forskning... 71 8. Referenser...72 8.1 Tryckta källor... 72 8.2 Elektroniska källor... 74 8.3 Övriga källor... 74 Bilaga 1 Grot i processorhögar, utan barr... a Bilaga 2 Grot i välta, utan barr... b Bilaga 3 Buntat grot, utan barr...c Bilaga 4 Grot i välta, med vissna barr... d Bilaga 5 Buntat grot, med vissna barr...e Bilaga 6 Grot i processorhögar, med färska barr...f Bilaga 7 Grot i välta, med färska barr... g Bilaga 8 Buntat grot, med färska barr... h II

Förord Föreliggande rapport är ett examensarbete på magisternivå utförda vid avdelningen för Skogoch Träteknik, vid Växjö universitet under 2006-2007. Rapporten är en del av Work Package 5 inom CHRISGAS i avsikt att studera effektiviteten och hanteringskostnader för olika hanteringsmetoder för grotuttag. Studien har utförts i nära samarbete med professor Thomas Thörnqvist (Växjö universitet) och jag vill härmed framföra ett stort tack för att han bidragit med sina erfarenheter, handledning och stora engagemang i mitt arbete. Dessutom vill jag även speciellt tacka följande personer: - Harald Säll (Växjö universitet) för att ha ställt upp som bollplank och bidragit med stöd och synpunkter på mitt arbete. - Rolf Björheden (Växjö universitet) för att ha varit behjälplig med sina erfarenheter under arbetets gång. - Åsa Forss och Anders Johansson (Södra skogsägarna) för att ha hjälpt till att ta fram kostnader och övrig information om olika hanteringsmetoder som används inom Södra. - Per Annemalm (Komatsu Forest) för att jag fått använda figurer förställande skogsmaskiner för att kunna beskriva de olika hanteringsmetoderna. - Dieter Reinisch (John Deere Forestry) för att jag fått tillgång till bilder av skogsmaskiner. - Wayne Chan som hjälpt till med de engelska översättningarna. Dessutom vill jag rikta ett generellt tack till alla andra som på ett eller annat sätt hjälpt och stöttat mig under tiden som jag genomfört mitt arbete. III

Sammanfattning Behovet av förnyelsebar energi ökar i hela världen då utsläppen av växthusgaser ska minska och de fossila energikällorna inte räcker för all framtid. Sveriges skogar får i och med det ökande gröna energibehovet en allt mer betydande roll i framtidens energiförsörjning. Effektiviteten i uttaget måste bli bättre för att på bästa sätt förvalta den råvara som finns och på det sättet få ut mer energi och hålla kostnaderna nere. Denna rapport är ett delprojekt av CHRISGAS (Clean Hydrogen-RIch Synthesis GAS). Projektet syftar till att genom förgasning av biomassa demonstrera framställning av väterik syntetisk gas för tillverkning av fordonsbränsle. Resultatet i denna rapport skall visa metoder för en effektiv tillförsel av skogsbränsle till förgasningsanläggningen VVBGC i Värnamo. Detta genom att beskriva och beräkna hur olika hanteringsmetoder och lagringssystem påverkar energiinnehållet i skogsbränsle, från avverkning till användare vid industri. När, var och hur skall skogsbränslet lagras och hanteras för att få så liten energiförlust och så låg kostnad som möjligt? Rapporten behandlar endast hanteringsmetoder som är aktuella för uttag av avverkningsrester från grandominerade slutavverkningsbestånd i Sverige. Vid avverkning av skog hamnar grenar och toppar på marken. Dessa grenar och toppar kallas för avverkningsrester eller hyggesrester. Ett annat namn för avverkningsrester är GROT (GRenar Och Toppar). I skogsvårdslagens 1 fastslås: Skogen är en nationell tillgång som skall skötas så att den uthålligt ger en god avkastning samtidigt som den biologiska mångfalden behålls. Vid skötseln skall hänsyn tas även till andra allmänna intressen. Denna lag lägger grunden för hur den svenska skogen får utnyttjas och hur det svenska skogsbruket skall skötas. Det som blir allra mest påtagligt för skogsbränsleuttag är delen som säger att skogen skall skötas så att den uthålligt ger en god avkastning. Skogsstyrelsen (2001a) har därför tagit fram rekommendationer om hur skogsbränsleuttag och kompensationsgödsling bör ske för att inte oönskade effekter ska uppstå på näringsbalansen i marken, på biologisk mångfald eller på vattenkvalitén i sjöar, vattendrag och grundvatten samt så att det inte sker någon nettotillförsel av skadliga ämnen (t.ex. tungmetaller) till marken. Enligt rekommendationerna bör skogsbränsleuttaget i allmänhet ske så att merparten av barren lämnas kvar, väl spridda över hela avverkningsområdet. Ett alternativ till avbarrning skulle kunna vara att lämna kvar fler hela grenar och toppar och på det sättet få kvar lika mycket näring som finns i barren. Grundkonceptet vid skogsbränsleuttag bör alltid vara att inte näringsuttaget blir större än den näring som kan vittras i området. Thörnqvist (2007) menar dock att stor del av debatten kring hur ett ökat skogsbränsleuttag påverkar näringsbalansen är obefogad. För det första kommer aldrig uttaget att motsvara hundra procent av trädets biomassa. Han menar också att skillnaden på att låta barren trilla av på hygget eller låta dem ingå i uttaget inte är så stor som ofta görs gällande. Det viktigaste i resonemanget är däremot att om barren ingår i uttaget måste hanteringsmetoden vara så utformad att inte barren hamnar koncentrerat under de stora vältorna utmed bilväg, då de varken kommer skogsmark eller energiproduktion till nytta. Om barren lämnas på hygget för att komma den nyetablerade skogen till nytta bör de spridas bättre än de görs idag då de hamnar koncentrerat under de små processorhögarna. Vid insamling och hantering av avverkningsrester finns det tre olika grundalternativ: sönderdelning på hygget, sönderdelning vid avlägg eller sönderdelning vid industri. Den mest använda hanteringsmetoden för skogsbränsleuttag i Sverige är anpassad efter värmeverkens IV

önskemål samt vilka rekommendationer som ges med hänsyn till skogsmarkens näringsbalans. Det betyder att idag låter man merparten av skogsbränslet barrar av i processorhögar ute på hygget innan det samlas ihop på ett eller annat sätt. Eftersom flera andra hanteringsmetoder medför att barren ingår i skogsbränslet gäller det att hitta lämpliga sortiment som kan vara intressanta för industrin. Barren innehåller inte bara mycket näring för skogsmarken, de innehåller även ca 25 % av skogsbränslets totala torrmassa. Skogsbränslets kvalitet kan vara olika för olika användare, då t.ex. olika pannor och förbränningssystem har olika krav på hur bränslet skall vara sammansatt och vilka egenskaper bränslet skall ha. Resultatet visar att om industrierna även i fortsättningen endast vill ha ett avbarrat skogsbränsle kommer hanteringen inte att kunna effektiviseras så mycket mer utan att hitta helt nya hanteringsmetoder. Man blir helt enkelt låst till att låta skogsbränslet ligga kvar på hygget under en sommar för att barren skall trilla av. Skall det totala energiuttaget från skogen öka måste skogsbränsleförbrukande industrier bli mer flexibla. För att beräkna effektiviteten för de olika hanteringsmetoderna bedöms i denna rapport effektiviteten utifrån hur mycket av de potentiella mängderna avverkningsrester som kan levereras till industrin, därmed bortses i denna rapport risken att skogsmarkens näringsbalans påverkas negativt av skogsbränsleuttaget. Resultatberäkningen utgår från ett ton färska avverkningsrester som potentiellt finns i växande skog i avverkningsögonblicket. När fukthalten är satt till 50 % betyder det att ett ton färska avverkningsresters torrmassa är 500 kg i utgångsläget. Beroende på hur hantering och lagring utförs uppstår bl.a. substansförluster av torrmassan. Den återstående torrmassan tillsammans med andra egenskaper, som t.ex. fukthalten och det kalorimetriska värmevärdet påverkar hur mycket energi som återstår av de 2,38 MWh som det ton färska avverkningsresterna innehöll vid avverkningen. För att bedöma effektiviteten är det i slutändan hur mycket energi som man kan få ut från skogsmarken i förhållande till vad hanteringen kostar som räknas. Beroende på vilken hanteringsmetod som används leder hantering och lagring av skogsbränslet till att det försvinner mellan 30-50 % torrmassa av den potentiella mängd som fanns på hygget vid avverkningen. Största anledningen till substansförluster är att barr och kvistar faller av grenar vid lagring och hantering. Lagras sedan skogsbränslet efter det är sönderdelat uppstår ytterligare substansförluster. Rent praktiskt betyder det att sönderdelningen bör ske så sent som möjligt i hanteringskedjan (Richardson m.fl. 2002). Men även om tekniken och naturhänsynen skulle medge ett skogsbränsleuttag inklusive barr återstår fortfarande problemet med att det inte är önskvärt hos de flesta av värmeverken. Slutsatsen av detta resonemang blir att vill man effektivisera skogsbränsleuttaget måste man titta på möjligheten att även ta tillvara barren för energiproduktion. Jämförs hanteringsmetoder för tillvaratagande av avbarrat grot med uttag av grot med barr ökar det möjliga energiuttaget från slutavverkning med ca 35 %. Andra hanteringssystem kan t.ex. öppna möjligheten att även ta tillvara avverkningsrester med barr, utan att ge vika för satta miljömål. Detta kan ske genom ett slarvigt skogsbränsleuttag, d.v.s. att lämna hela grenar och toppar som motsvarar lika stor mängd näring som barren skulle ge. Man får alltså på det sättet med sig lika mycket energi till en lägre kostnad, samtidigt som lika mycket torrmassa lämnas på hygget. Om man utgår från att normalkostnaden är den kostnad på 117 kr/mwh som uppstår när skogsbränslet lagras i processorhögar över sommaren och sedan skotas ihop till vältor skulle kostnaden sänkas med 25 30 %. Detta genom någon form av V

buntning där kostnaden ligger kring 85 kr/mwh. Denna möjliga kostnadssänkning är inte att förringa, utan borde motivera att undersöka möjligheten att ta till vara även barren vid industrin. Kortare lagringstider minskar risken för stora substansförluster. Men man skulle även komma ifrån mycket av de problem där det lagrade skogsbränslet innehåller mögelsporer som är farliga vid inandning. Genom att bunta skogsbränslet när det är färskt och skota ut det till bilväg är all terrängtransport klar när skogsmaskinerna lämnar avverkningsområdet. När väl buntarna ligger vid bilväg kan det köras in direkt till industri, men buntarna kan även lagras utan att barrförlusten blir så stor. Desto flexiblare industrierna kan vara i att ta emot skogsbränsle med varierande egenskaper ökar möjligheten för att kunna utveckla nya hanteringsmetoder. Men även teknikutvecklingen i sig själv kan ge främst ekonomiska fördelar genom effektivare hanteringssystem. De framtida metoder som beskrivits hittills är i princip vidareutveckling av redan använda metoder. Mest intressant torde vara att utveckla en kombinerad grot- och gagnvirkesskördare samt en s.k. huggbil. Men även möjligheten att utveckla en maskin som på mekanisk väg kunde få barren att trilla av de färska avverkningsresterna skulle kunna revolutionera skogsbränslehanteringen. VI

Summary The need for renewable energy is increasing all over the world as the release of greenhouse gases will decrease and the fossil energy sources will not suffice in the future. With this increased need for green energy, Sweden s forest will get an ever more important roll in the future energy supply. Better efficiency in withdrawal is needed to manage a raw material the best way and thus get more energy and keep the costs down. This report is a part of the CHRISGAS project (Clean Hydrogen-RIch Synthesis GAS). Through gasification of biomass, the project aims to demonstrate a proposed hydrogen-rich synthetic gas for the production of vehicle fuel. The results in this report will show methods for an effective supplying of forest fuel to the gasification centre VVBGC in Värnamo. This will be done by describing and calculating how different handling methods and storage systems affect the energy content of forest fuel, from logging to industry user. When, where and how shall the forest fuel be stored and handled to get as small an energy loss and low cost as possible? The report deals only with handling methods present in the withdrawal of logging residuals from sprucedominated final logging area in Sweden. During the logging of forest, branches and tops end up on the ground, called logging residuals or GROT in Swedish (GRenar Och Toppar or branches or tops). The Swedish Forestry Act 1 establishes that: The forest is a National resource. It shall be managed in such a way as to provide a valuable yield and at the same time preserve biodiversity. Forest management shall also take into account other public interests. This law lays the foundation for how the Swedish forest shall be used and how Swedish forest fuel should be handled. Most obvious for the withdrawal of forest fuel is where it states that the forest shall be handled so that this sustainment will result in a good yield. The Swedish Forestry Agency (2001) has therefore compiled recommendations on how forest fuel withdrawal and the return of nutrients should be conducted so that no unwanted effects will arise in the nutritional balance in the ground, to the biological diversity or the water quality in the lakes, watercourses and groundwater, as well as the occurrence of a net supply of harmful elements to the ground. According to the recommendations, the withdrawal of forest fuel should generally be conducted so that the majority of needles remain, well spread throughout the entire logging area. An alternative to removing the needles could be to leave several entire branches and tops, thus getting just as much nutrition found in the needles. The basic concept with forest fuel withdrawal should always be that the nutritional withdrawal not be larger than the nutrition that can decompose in the area. Thörnqvist (2007) states, however, that much of the debate surrounding how an increased forest fuel withdrawal affects the nutritional balance is unfounded. Firstly, the withdrawal will never equal one hundred per cent of the tree s biomass. He states that the difference by allowing the needles to fall in the forest area or letting them be part of the withdrawal is not as large as often claimed. The most important in the discussion, however, is that if the needles are included in the withdrawal, the handling method must be designed so that the needles do not end up concentrated beneath the large windrows along the roadside, thus neither forest land nor energy production can be benefited from. If the needles are left in the clearing to be used by a newly established forest, they should be spread out better than is done today so that they do not end concentrated under a small pile of logging residuals. VII

During the collection and handling of logging residuals, there are three basic alternatives: comminution at the clearing, comminution at the depot or comminution at industry. The most used handling method for forest fuel withdrawal in Sweden is adapted to the wishes of the thermal plant as well as which recommendations consider the nutritional balance of the forest land. This means that the majority of forest fuel sheds its needles in the piles of logging residuals out in the logging area before it is collected in one way or another. Since several other handling methods cause the needles to be included in forest fuel, it is important to find a suitable assortment for industry. The needles not only contain much nutrition for the forest land, they even contain ca. 25% of forest fuel s total dry matter. The quality of forest fuel can be different for different users, e.g. different furnaces and burning systems have different demands of how the forest fuel should be composed and which qualities the forest fuel should have. The results show that if industry in the future only wants a forest fuel without needles, the handling will not be rendered more effective without finding completely new handling methods. There will be no choice but to let the forest fuel remain in the clearing during a summer so that the needles can fall down. For the total energy withdrawal from the forest to increase, forest fuel using industries must be more flexible. To calculate the efficiency of different handling methods, this report assesses efficiency from how much of the potential logging residuals can be delivered to industry, though without considering the risk that the nutritional balance of the forest land will be negatively affected by forest fuel withdrawal. The calculated results come from one ton of fresh logging remnants that are potentially found in growing forests right at the moment of logging. When the moisture content is set to 50%, the dry pulp from one ton of fresh logging remnants is 500 kg from the beginning. Depending on how the handling and storing are conducted, there will be, amongst others, a depletion of dry pulp. The remaining dry pulp together with other qualities, e.g. moisture content and the calorimetrical thermal value, affect how much energy remains from the 2.38 MWh contained in the ton of fresh logging remnants during logging. In the end, to assess the efficiency, it is how much energy that can be taken from the forest land in relation to the handling cost that counts. Depending on which handling method is used, the handling and storage of forest fuel leads a loss of between 30-50% dry matter from the potential amount found in the clearing during logging. The main reason for the loss of matter is that needles and twigs fall from branches during storage and handling. Further matter losses arise after the forest fuel is then divided into pieces and stored. In practice, this means that the dividing into pieces should be conducted as late as possible in the handling process (Richardson m.fl. 2002). But even if technology and nature considerations were to permit a forest fuel withdrawal to include needles, there would still be the problem of the needles not being desired at most thermal plants. From this discussion, the conclusion is that if one wishes to make the withdrawal of forest fuel more efficient, the possibility of even making use of the needles for energy production must be looked at. Comparing handling methods for the utilization of branches and tops without needles with branches and tops withdrawal with needles increases the possible energy withdrawal from final logging by approximately 35%. Other handling systems can, for example, open up the possibility to even use logging residuals with needles, without giving way to the desired environmental goal. This can be done through a sloppy forest fuel withdrawal, i.e. leaving entire branches and tops that correspond to just as VIII

much nutrition as the needles would give. Also, this way yields just as much energy at a lower cost, while leaving just as much dry matter in the clearing. If we consider that the normal cost is the cost of 117 kr/mwh that arises when forest fuel is stored in small piles during the summer and then forwards together on windrows, the cost would decrease by 25-30% - this through some form of bundling whose cost is around 85 kr/mwh. This possible cost reduction is not to lessen, but motivate to investigate the possibility to use even needles in the industry. Shorter storage times reduce the risk for greater matter losses. However, one would even avoid many of the problems where the stored forest fuel contains mildew spores considered dangerous during inhalation. By bundling forest fuel when it is fresh and hauling it out to the motorway, all crosscountry transportation is done once the forest machinery leaves the logging area. Once the bundles are along the roadside, they can be driven directly to industry or even stored without losing needles. Nevertheless, the more flexible industries can be in accepting forest fuel with varying qualities, the greater the possibilities to develop new handling methods. Still, even the technology development itself can yield important economic advantages through more efficient handling systems. The future methods described so far are in principle further developments of already used methods. Most interesting is probably to develop a combined branches and tops and timber harvester, along with a so-called comminution vehicle. But even the possibility to develop a machine that could mechanically get the needles to fall off the fresh logging residuals could revolutionize forest fuel handling. IX

1 Inledning När min farmors far en gång i tiden planterade granar på den skogsmark som jag tillsammans med min familj idag brukar, insåg han förmodligen inte att de solstrålar som lyste på plantan en tidig morgon 1930 lagrades som energi i det som idag är kärnved i en ståtlig gran. Denna gran kan nu inte bara användas till konstruktionsvirke utan även att värma gårdens egna hus eller som fjärrvärme för att värma en del av en stad, eller kanske rent av att tillverka syntetisk diesel att köra bil på. Naturen kan alltså lagra solenergi för framtida bruk. Skogen, åkergrödor eller egentligen all växtlighet kan betraktas som gigantiska solfångare. Bioenergi är helt enkelt en produkt av fotosyntesen, kemiskt lagrad solenergi i form av kol, väte och syre. Behovet av förnyelsebar energi ökar i hela världen då utsläppen av växthusgaser ska minska och de fossila energikällorna inte räcker för all framtid. Sveriges skogar får i och med det ökande gröna energibehovet en allt mer betydande roll i framtidens energiförsörjning. Effektiviteten i uttaget måste bli bättre för att på bästa sätt förvalta den råvara som man finns och på det sättet få ut mer energi och hålla kostnaderna nere. Ny teknik har öppnat möjligheter för en ny och effektivare skogsbränslehantering. Denna studie belyser både traditionell och ny teknik för skogsbränsleuttag och är tänkt att göra jämförelser mellan de olika metoderna för skogsbränsleuttag. När, var och hur skall skogsbränslet lagras och hanteras för att få så liten energiförlust och så låg kostnad som möjligt? 1.1 Delprojekt inom CHRISGAS Denna rapport är ett delprojekt av Work Package 5 i CHRISGAS (Clean Hydrogen-RIch Synthesis GAS). CHRISGAS är ett projekt finansierat av Europeiska Unionen och Svenska Energimyndigheten. Projektet syftar till att demonstrera framställning av väterik syntetisk gas för tillverkning av fordonsbränsle. Framställningen skall ske genom förgasning av biomassa i pilotanläggningen VVBGC (Växjö Värnamo Biomass Gasification Centre) i Värnamo. Det egentliga målet med rapporten är att skapa underlag för en effektiv tillförsel av skogsbränsle till förgasningsanläggningen VVBGC i Värnamo. Hanteringsmetoderna som beskrivs i rapporten är däremot samma som för övrig skogsbränslehantering. Det betyder att rapporten även kan ses som en beskrivning av skogsbränslehantering oavsett vilken förbrukaren av skogsbränslet är. 1.2 Skogsbränsle Enligt TNC 81 (1984) definieras skogsbränsle enligt följande: bränsle med skogligt ursprung, som inte passerat annan användning, bestående av trä och bark samt barr eller löv. I Skogsencyklopedin (2000) finns en annan formulering av definitionen skogsbränsle: trädbränsle som inte tidigare haft annan användning. Dit räknas bränsle av stammar, grenar och toppar (>>grot<<), barr och stubbar. Men även bränsle från skogsindustrins avfall och biprodukter som bark, flis och sågspån. (Skogsencyklopedin 2000, s. 418) Vid avverkning av skog hamnar grenar och toppar på marken. Dessa grenar och toppar kallas för avverkningsrester eller hyggesrester. Ett annat namn för avverkningsrester är GROT (GRenar 1

Och Toppar). Om avverkningsresterna lämnas i skogen eller på hygget blir de inget annat än just rester. Om det däremot sker någon specifik hantering av avverkningsresterna som syftar till att ta tillvara dem för energiproduktion, t.ex. att avverkningen sker bränsleanpassat (avverkningsresterna koncentreras i högar för lättare ihopsamling), bedöms de istället som skogsbränsle. Om skogsbränslet komprimeras till buntar kallas det grotbuntar. Om skogsbränslet sönderdelas kallas det bränsleflis eller bränslekross, beroende på om sönderdelningsmaskinen har knivar eller slagor. Det primära skogsbränslet är det bränsle som kommer direkt från skogen (Skogsencyklopedin 2000). Det sekundära skogsbränslet kommer sålunda från biprodukterna från skogsindustrin. Eftersom primärt skogsbränsle kommer som en produkt direkt ifrån skogen är det lättare att ta hänsyn till bränslets kvalitetsegenskaper redan i de första leden av hantering i skogen. För det sekundära skogsbränslet är råvaran egentligen avsedd för ett annat syfte än energiproduktion, och det är därför industrins primärprodukt (rundvirke) som sätter kvalitetskraven för bränslet. Hädanefter i denna rapport syftar begreppet skogsbränsle enbart på det primära skogsbränslet GROT. 1.3 Tidigare forskning Det har tidigare skrivits flera rapporter om energi- och substansförluster som uppstår vid lagring av skogsbränsle. För att nämna några har Thörnqvist under 1980-talet skrivit ett antal rapporter och en doktorsavhandling vid Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU) med titeln Hyggesrester som råvara för energiproduktion där förändringar i lagring av skogsbränsle beskrivs. Lehtikangas på SLU har 1999 givit ut Lagringshandbok för trädbränsle, som beskriver lagring av skogsbränsle och vad som händer i skogsbränslet under lagring. Dessutom har Skogforsk skrivit ett flertal rapporter om olika lagringsmetoder av skogsbränsle, t.ex. Jirjis och Nordén som 2002 skrivit om Lagring av buntat skogsbränsle. Det har även förekommit forskning som redovisar kostnader för olika hanteringsmetoder. På Skogforsk har von Hofsten m.fl. 2005 skrivit en rapport om System för uttag av skogsbränsle, där de analyserar kostnaderna för olika hanteringsmetoder. Skogforsk har tillsammans med SLU även gjort ett antal andra studier på enskilda hanteringssystem, förutom traditionella metoder även på metoder som t.ex. buntning och integrerad skörd med en grotskördare. Men det har inte tidigare gjorts några beräkningar där substansförluster och hanteringskostnader vägs samman som det görs i denna rapport. Fokus har ofta legat på den torrmassa som levereras till värmeverket och inte så mycket på det som försvinner på hygget och från hygget till industrin. Genom att beräkna totalkostnaden i förhållande till det energiinnehåll som från början finns i nyavverkade hyggesrester så erhålls en helt annan bild av effektiviteten i skogsbränsleuttaget. Det är denna koppling av hela kedjan från avverkning till användare som belyses i denna rapport. 2

1.4 Syfte Syftet med föreliggande rapport är att beskriva och beräkna hur olika hanteringsmetoder och lagringssystem påverkar energiinnehållet i skogsbränsle, från avverkning till användare vid industri. Energiinnehållet skall vägas mot kostnaden som uppstår vid hantering av skogsbränslet. Resultatet skall visa metoder för en effektiv tillförsel av skogsbränsle till förgasningsanläggningen VVBGC i Värnamo. Det färdiga resultatet skall sedan i kommande forskning kunna användas som underlag för att beräkna tillgången på tillgängligt skogsbränsle för samma anläggning i Värnamo. I och med den ökande efterfrågan på biobränsle i Sverige skall resultatet i detta arbete även kunna användas för att bedöma möjligheter för ett ökat energiuttag från skogen rent allmänt. 1.5 Frågeställningar Studien skall leda fram till en modell för hur man på bästa sätt kan lagra och hantera avverkningsrester utan för stora kostnader och energiförluster. Frågeställningen kan delas upp i följande delfrågor: Hur stor är energiförlusten för aktuella hanteringsmetoder? Kan effektiviteten för skogsbränsleuttag öka? Vad är kostnaden för de aktuella hanteringsmetoderna? Kan kostnaderna för skogsbränsleuttag minska? Kan skogsbränsle indelas i sortiment beroende på skogsbränslets egenskaper och förbrukarnas önskemål för att underlätta hanteringen ur ett skogstekniskt perspektiv? 1.6 Avgränsningar Rapporten behandlar endast hanteringsmetoder som är aktuella för uttag av grot från grandominerade slutavverkningsbestånd i Sverige. I beräkningar av substansförlust under lagring antas avverkningen ske under den kalla delen av året. För att inte få alldeles för många olika hanteringsmetoder att behandla, koncentreras rapporten till de hanteringsmetoder som kan anses mer eller mindre etablerade. Eftersom att de hanteringsmetoder som beskrivs i denna rapport är de samma oavsett vilken användare som tar emot det levererade skogsbränslet benämns i fortsättningen i denna rapport både förbränningsanläggningar och förgasningsanläggningar som industri.2 Kvalitetsfaktorer Skogsbränslets kvalitet kan vara olika för olika användare, då t.ex. olika pannor och förbränningssystem har olika krav på hur bränslet skall vara sammansatt och vilka egenskaper bränslet skall ha. För denna studie är de faktorer som påverkar biomassans möjlighet att omvandlas till energi så effektivt som möjligt de mest intressanta. 3

2.1 Värmevärde Värmevärdet är ett mått på skogsbränslets energiinnehåll, d.v.s. den energimängd som frigörs vid fullständig förbränning. Värmevärde mäts i megajoule per kilogram torrsubstans (MJ/kg TS). Det finns olika sätt att beskriva värmevärde beroende på vilka förutsättningar som gäller, nämligen det kalorimetriska- och det effektiva värmevärdet. 2.1.1 Kalorimetriskt värmevärde Det kalorimetriska värmevärdet (W k ) för ett material definieras som den värmemängd som under konstant tryck frigörs vid fullständig förbränning av ett bränsle, under förutsättning att vattnet som bildas vid förbränningen av det torra bränslet samt dess förbränningsprodukter antagit flytande form och begynnelsetemperatur (Thörnqvist 1984a), d.v.s. all kemisk energi som är bunden i bränslet. För att bestämma det kalorimetriska värmevärdet används en bombkalorimeter som mäter temperaturskillnaden på vattnet i utrustningen före och efter förbränning av materialet. Kalorimetriskt värmevärde för skogsbränsle ligger i allmänhet mellan 20 och 22 MJ/kg TS (se tabell 1). Generellt sett har barrträd ett högre kalorimetriskt värmevärde än lövträd. Oftast har dock lövträden större densitet vilket medför att energimängden per volymenhet är större för lövträd medan energimängden per viktenhet är större hos barrträd. 4

Tabell 1. Kalorimetriskt värmevärde för olika trädslag och träddelar (Olofsson 1975). Bestånd Del av träd Kalorimetriskt värmevärde [MJ/kg TS] Kalorimetriskt värmevärde [MJ/kg TS] Kalorimetriskt värmevärde [MJ/kg TS] Tall Gran Björk Röjning Hela 21,82 21,00 20,93 Gallring Hela 20,96 20,56 20,36 Grenar 21,61 21,12 21,60 Stam 20,60 20,39 20,34 Barr 22,42 21,16 x Bark 20,65 20,93 23,56 Slutavverkning Grenar 21,82 21,14 21,07 Stam 20,65 20,33 20,16 Barr 22,43 21,37 x Bark 21,02 19,38 21,78 Färska stubbar 20,90 20,44 x Äldre stubbar 20,57 20,34 x På grund av att skogsbränslets komponenter har olika kalorimetriska värmevärden, påverkar den procentuella andelen av en viss beståndsdel det totala kalorimetriska värmevärdet för skogsbränsle. Thörnqvist (1984a) klassificerar komponenterna i sönderdelat skogsbränsle enligt följande: Ved Bark Barr Kvist Finfraktion Vedbitar utan bark samt barkfria kvistar grövre än ca 3 mm under bark. Avskalad bark från ved och kvistar grövre än ca 3 mm under bark samt lös bark. Barr och barrtofsar. Grenar med bark klenare än ca 2 mm under bark. Finmaterial från samtliga komponenter. 5

Vid lagring av skogsbränsle är ved och bark de komponenter som är mest beständiga (Thörnqvist 1984b). Men ved och bark har även lägst kalorimetriskt värmevärde. Det betyder att när andelen av barr, kvistar och finfraktion, som har högre kalorimetriskt värmevärde minskar, sjunker det totala kalorimetriska värmevärdet för skogsbränslet. Det förklarar minskningen av det vägda medelvärdet för det kalorimetriska värmevärdet när barren faller av, under första sommaren (se diagram 1). Diagram 1. Förändringen av kalorimetriskt värmevärde för hyggesresternas olika komponenter under lagringsperioden i processorhögar på avverkningstrakten (Thörnqvist 1984b). 22,5 22 Kalorimetriskt värmevärde (MJ/kg TS) 21,5 21 Ved Barr Bark Kvist Finfraktion Vägt medelvärde 20,5 20 Vinter, år 1 Vår, år 1 Sommar, år 1 Höst, år 1 Vinter, år 2 Vår, år 2 Sommar, år 2 Höst, år 2 6

2.1.2 Effektivt värmevärde Det effektiva värmevärdet för torrt material (W a ) är den energi som verkligen går att utvinna vid fullständig förbränning av helt torrt material. Även om materialet är helt torrt går det åt energi att förånga det vatten som bildas av det väte och syre som är bundet i biomassan. Det effektiva värmevärdet kan beräknas antingen på den torra massan (TS) eller på den råa massan (rå). Vid allmänna beskrivningar av skogsbränslet beräknas det oftast på den torra massan. Vid värmeverket anges däremot det effektiva värmevärdet ofta i megawattimme per kilogram rå massa (trä inklusive vatten) eftersom det är så det levereras och det blir därmed lätt att räkna på. Det effektiva värmevärdet vid värmeverket beräknas därför på den fuktiga massan istället för att utgå från massan torrsubstans. Energiinnehållet för en viss mängd fuktigt material är dock alltid det samma oavsett om det är räknat på torrmassa eller rå massa. Det effektiva värmevärdets påverkan av fukthalten visas i diagram 2 som är beräknad utifrån ett kalorimetriskt värmevärde på 20,89 MJ/kg och en vätehalt på 6,0 %. Diagram 2. Förändringen av det effektiva värmevärde för fuktigt skogsbränsle beroende på vilken fukthalt som materialet har. Det effektiva värmevärdet är beräknat på den torra massan (TS) respektive på den råa massan (rå). 20 15 Effektivt värmevärde [MJ/kg] 10 TS rå 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Fukthalt [%] Trots att kurvorna i diagram 2 skiljer sig förhåller de sig som så att ett ton färska hyggesretser med en fukthalt på 50 % innehåller 500 kg torrmassa och 500 kg vatten. Energiinnehållet i denna mängd avverkningsrester är ca 2,38 MWh oavsett om man räknar med fuktig eller torr massa. När det effektiva värmevärdet räknas ut blir det 8,57 MJ/kg rå om det beräknas på 1000 kg fuktig massa, (massan trä och massan vatten). Men om det effektiva värmevärdet istället beräknas på enbart torrmassan, 500 kg (massan trä), blir det effektiva värmevärdet 17,13 MJ/kg TS. 7

Det effektiva värmevärdet för fuktigt skogsbränsle (W eff ) beräknat på torr massa definieras som den värmemängd som frigörs vid fullständig förbränning av ett material, under förutsättning att vedens vattenmängd och det vatten som bildas vid förbränning av absolut torrt bränsle samt förbränningsprodukterna befinner sig i ångform (Thörnqvist 1984a). Det betyder att det effektiva värmevärdet påverkas av den energi som förbrukas för att förånga all fukt som finns och frigörs i bränslet vid förbränning. Det effektiva värmevärdet beräknas i två steg, först för helt torrt material (W a ) och sedan används den beräkningen för att beräkna det effektiva värmevärdet för fuktigt material (W eff ). Det effektiva värmevärdet för helt torrt material (W a ) beräknas enligt följande formel: 9 Wa = Wk 2,441 H [MJ/kg TS] 100 där W a = effektivt värmevärde för torrt bränsle [MJ/kg TS] W k = kalorimetriskt värmevärde [MJ/kg TS] 2,441 = vattnets ångbildningsvärme vid 25ºC [MJ/kg] 9 = antalet delar vatten bildade av en del väte 100 H = skogsbränslets vätehalt i procent (varierar mellan 5,8 och 6,2 % enligt Thörnqvist 1984a). Det effektiva värmevärde för det fuktiga bränslet (W eff ) beräknas enligt följande formel: F Weff = Wa 2,441 [MJ/kg TS] 100 F där W eff = effektivt värmevärde för fuktigt bränsle [MJ/kg TS] W a = effektivt värmevärde för torrt bränsle [MJ/kg TS] 2,441 = vattnets ångbildningsvärme vid 25ºC [MJ/kg] F = skogsbränslets fukthalt [%] 8

Det fuktiga bränslets effektiva värmevärde per rå massa (W eff rå) beräknas genom att multiplicera det effektiva värmevärdet per torr massa (W eff ) med torrhalten för materialet, detta görs enligt följande formel: F W eff (rå) = W eff 1 [MWh/kg rå] 100 där W eff (rå)= effektivt värmevärde för fuktigt bränsle [MWh/kg rå] W eff = effektivt värmevärde för torrt bränsle [MJ/kg TS] F = skogsbränslets fukthalt [%] 2.2 Fukthalt Fukthalten definieras som vattenmängdens procentuella andel av materialets råa massa (Lehtikangas 1999). För att få fram vattnets och materialets massa vägs det fuktiga materialet, varefter materialet torkas och vägs igen. Fukthalten (u) för skogsbränsle beräknas enligt följande: mu mo u = 100 [%] mu där u = fukthalten i procent m u = bränslets massa i rått tillstånd [kg] m o = bränslets massa i torrt tillstånd [kg] Fukthalten i skogsbränsle påverkas av nederbörd, temperatur, luftens fuktighet samt lagringssätt (Thörnqvist, 1984a). Om grenar och toppar lagras i välta varierar fukthalten med årstider och omgivande klimat eftersom skogsbränslet strävar efter att nå samma fuktighet som omgivande luft. I nyavverkade hyggesrester ligger fukthalten omkring 50 %, i små högar t.ex. processorhögar varierar fukthalten mellan ca 50 % på vintern och 25 30 % på sommaren (se diagram 3). Görs däremot högarna riktigt stora sker torkningen saktare eftersom yttre faktorer får svårare att påverka material som skyddas i högarnas inre delar. Fukthalten varierar även beroende på den rådande väderleken vid hanteringstillfället. Sker hanteringen strax efter eller under tiden det regnar ökar fukthalten betydligt (Flinkman m.fl. 1986). 9

Diagram 3. Fukthaltens förändring i avverkningsrester som lagras i processorhög över två vegetationsperioder. (Thörnqvist 1984b). 60 50 Avverkningsresternas fukthalt [%] 40 30 20 10 0 Om avverkningsresterna lagras i välta bör vältan placeras på en öppen plats så att sol- och vindexponeringen blir så stor som möjligt. Normalt innehåller täckta vältor ca 10 procentenheter lägre fukthalt än otäckta vältor (Lehtikangas 1999). Ringman (1995) anger att om lagringen av skogsbränsle sker så att materialet skyddas från fukt genom att avverkningsresterna får ligga luftigt, gärna med någon form av direkt regnskydd, t.ex. papp, kommer fukthalten i skogsbränslet att minska. Denna fukthaltssänkning gör att det går åt mindre energi för att förånga det vatten som finns i materialet och innebär att det effektiva värmevärdet ökar. Enligt Eriksson och Westerberg (1998) ligger optimal fukthalt för de flesta värmeverkens anläggningar på ca 40 45 %. De flesta värmeverk får också in bränsle som håller denna fukthalt. Nyare förbränningsanläggningar tillåter större variationer i fukthalt. För torrt bränsle kan dock leda till problem vid förbränningen med slaggbildningar och kondens i skorstenen som följd. Dessutom kan för torrt bränsle ge ett sämre energiutbyte vid rökgaskondensering. Fukthalten kan alltså påverkas beroende på hur hantering och lagring genomförs. Lagring i små högar under första sommaren sänker fukthalten kraftigt. För att få nytta av sommarens torkning gäller det att samla ihop skogsbränslet till större högar innan hösten är över. 10

2.3 Askhalt Förutom brännbar organisk substans innehåller även skogsbränsle aska, en oorganisk restprodukt som inte förbränns (Thörnqvist 1984a). Askhalten varierar i olika delar av trädet och anges i procent av skogsbränslets torrmassa (se tabell 2). Tabell 2. Den naturliga askhaltens variation i procent av torrmassan för nyavverkade hyggesrester (Thörnqvist 1985). Askhalt [%] Ved 0,6 Barr 4,4 Bark 4,4 Skogsbränslets askhalt delas upp i naturlig askhalt och föroreningsaskhalt. Enligt Thörnqvist (1984a) är den naturliga askhalten den askhalt som finns i träd före skörd. Den utgörs till största delen av de mineralämnen som träden tar upp från marken. De dominerande mineralämnena i den naturliga askhalten är kalcium och kalium och återfinns koncentrerade till bastbark, barr och löv (Lehtikangas 1999). Den andra delen av askhalten, föroreningsaskhalten, utgörs till största delen av grus och sand. Föroreningarna tillkommer vid avverkning, transport, lagring och övrig hantering av skogsbränslet (Thörnqvist 1984a). Lehtikangas (1999) menar att den viktigaste anledningen att det uppstår föroreningar i skogsbränslet är om lagringen av sönderdelat material inte sker på asfalterade ytor. För att korrigera det torra bränslets effektiva värmevärde (W a ) om det förorenats används följande formel: a b Wb = Wa 1 [MJ/kg TS] 100 där W b = värdet för de korrigerade torra hyggesresternas effektivt värmevärde [MJ/kg TS] W a = effektivt värmevärde för torrt bränsle [MJ/kg TS] a = total askhalt [%] b = naturlig askhalt [%] Askhalten kan alltså påverkas beroende på vilken hanteringsmetod som används för att ta tillvara skogsbränslet. Den naturliga askhalten kan sänkas om barren inte ingår i uttaget. Föroreningsaskhalten höjs däremot vid längre tids lagring på hygget, samt vid hanteringsmetoder som ökar risken för föroreningar, t.ex. om man riskerar att få med oorganiskt material vid uppsamlingen. Det är viktigt att hålla ner föroreningsaskhalten för att det inte skall uppstå problem vid förbränningen. T.ex. kan för stora askhalter orsaka att pannorna sintrar, d.v.s. att det oorganiska material som föroreningarna består av smälter och fastnar i pannan. Förutom att föroreningarna minskar energiinnehållet så kan t.ex. stenar även skada sönderdelningsanordningarna. 11

2.4 Väte- och kolhalt Enligt Thörnqvist (1985) påverkar väte- och kolhalten i biomassa det effektiva värmevärdet för torrt material (W a ). Vätehalten är störst hos barren, vilket betyder att vätehalten sjunker något vid lagring av hyggesresterna då barren faller av (se tabell 3). Tabell 3. Väte- och kolhalten för nyavverkade hyggesrester (Thörnqvist 1985). Väte [%] Kol [%] Ved 6,5 50,5 Bark 6,0 50,4 Barr 6,6 51,6 Kvist 6,0 52,2 Enligt Lehtikangas (1999) blir energiutbytet bättre ju större andel kol och väte som skogsbränslet har, medan syre och kväve har motsatt effekt. Vid beräkningar av det effektiva värmevärdet för torrt material (W a ) ger en vätehalt på 6,0 % tillräcklig noggrannhet för både färska och lagrade hyggesrester (Thörnqvist 1984a). Det betyder att så länge inte skogsbränslet har några stora avvikande egenskaper är denna kvalitetsfaktor inget som påverkar energiinnehållet. 2.5 Torr-rådensitet Torr-rådensiteten för ett material definieras som torr massa per rå volymenhet. Torr-rådensiteten för skogsbränsle beräknas enligt följande: Torr rådensitet = m o [kg/m 3 f] Vu där m o = bränslets massa i torrt tillstånd [kg] V u = bränslets volym i rått tillstånd [m 3 f] Trädets densitet skiljer sig mycket i olika delar av det enskilda trädet. Detta beror på skillnader i trädets anatomiska byggnad, t.ex. har den tjockväggiga sommarveden tre gånger högre densitet än vårveden. I medeltal är densiteten som högst vid 1 2 mm årsringsbredd. Högst densitet i trädet finner man i rotstocken samt i grenarna (Träguiden 2006). Tillväxtplatsen har också stor betydelse för trädets totala densitet (Thörnqvist 1985). I princip minskar densiteten med ökad årsringsbredd och ju nordligare trädet har vuxit. Torr-rådensiteten för färska avverkningsrester är enligt Thörnqvist (1985) ca 470 kg/m 3 f (se tabell 4). Eftersom granbarr har en torr-rådensitet på ca 400 kg/m 3 f och grangrenar har en torrrådensitet på 590 kg/m 3 f påverkas den totala torr-rådensiteten om avverkningsresterna tillåts att barra av. Substansförlust av barr gör alltså att den tyngre veden ökar procentuellt, och det vägda medelvärdet för skogsbränslets torr-rådensitet ökar därmed vilket påverkar energiinnehållet positivt. 12

Tabell 4. Torr-rådensiteten för grotens beståndsdelar (Thörnqvist 1985). Torr-rådensitet [kg/m 3 f] Gren och stamved 590 Bark 360 Barr 400 Kvistar och smågrenar 420 Vägt medelvärde Torr-rådensitet 470 Torr-rådensiteten minskar däremot om hyggesresterna utsätts för rötsvampar som bryter ned vedfibrer, vilket leder till att massan minskar medan volymen är den samma. Val av en lagringsoch hanteringsmetod som ökar avverkningsresternas vägda medeldensitet kan alltså påverka torrrådensiteten positivt. 2.6 Skogsbränslets temperatur Skogsbränslets temperatur har givetvis en betydelse för det effektiva värmevärdet eftersom vatten i fruset bränsle behöver mer energi för att smälta innan veden kan börja brinna. Vid beräkningar av det effektiva värmevärdet antas att temperaturen är 25ºC (Thörnqvist 1985) genom att vattnets ångbildningsvärme sätts vid 25ºC i formeln. Nevander och Elmarsson (1994) anger att det går åt 4180 J/kg för att värma vatten en grad Celsius, för att smälta vatten från is åtgår 0,334 J/kg och för att värma is en grad Celsius åtgår 2100 J/kg. Thörnqvist (1985) skriver att vattnets ångbildningsvärme måste korrigeras efter temperaturen. Detta sker genom att räkna ut hur mycket energi som går åt för att förånga fukten i skogsbränslet (se diagram 4). Diagram 4. Vattnets ångbildningsvärme vid olika temperaturer i skogsbränslet. 3,100 3,000 2,900 Vattnets ångbildningsvärme [MJ/kg] 2,800 2,700 2,600 2,500 2,400 2,300-30 -25-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 Bränslets temperatur [ o C] 13

Den största energiförlusten orsakat av skogsbränslets temperatur uppstår alltså om skogsbränslet är fruset och därmed tvingar bränsletemperaturen att övergå från fruset till tinat material. Vintertid är givetvis materialet ofta fruset, samtidigt som energibehovet ofta är störst på vintern. 2.7 Komponentfördelning Eftersom trädets olika delar har olika egenskaper så påverkar komponentfördelningen (procent av torrmassa) bränslets densitet. Densiteten påverkar sedan hur mycket energi som kommer ut i förbränningen. Färska avverkningsrester kan däremot sägas ha samma komponentfördelning oavsett årstid (se tabell 5). Tabell 5. Komponentfördelning för färska avverkningsrester (Thörnqvist 1985 och opubl). Komponentfördelning [%] Gren och stamved 45 Bark 15 Barr 25 Kvistar och smågrenar 15 Komponentfördelningen i avverkningsrester ändras under lagringsperioden eftersom barr faller av och nedbrytningsprocesser startar. Komponentfördelningen ändras även beroende på vilken hanteringsmetod som används. Det betyder att med ökad lagringstid förändras komponentfördelningen i skogsbränslet och därmed påverkas även den vägda medeldensiteten för skogsbränslet. 2.8 Fraktionsstorlek Thörnqvist (1985) anger att fraktionsstorleken kan variera mycket beroende på vilket material som flisats. Likaså skiljer det mycket på bränslets storlek beroende på om det flisas och krossas. Fraktionsstorleken har betydelse för driftsäkerheten under förbränningen. För stora bitar kan orsaka stopp medan för mycket finfraktion ger stora mängder oförbränt material som följer med rökgaserna ut. Sönderdelade bitar ger däremot en större exponerad vedyta för förbränningsluften vilket är bra för förbränningen (Vedpärmen 2006). Någon form av sönderdelning krävs alltså för att få en tillräcklig exponeringsyta vid förbränning. Beroende på vilken hanteringsmetod som används kan sönderdelningen genomföras med flismaskin eller kross. Viktigt är dock att fraktionsstorleken blir någorlunda jämn, vilket kan vara svårt om t.ex. barren är med när skogsbränslets sönderdelas. 14

2.9 Fastvolymandel För att beräkna skogsbränslets energiinnehåll, kostnader för uttag m.m. krävs ett omräkningstal för att kunna räkna om den fasta volymen (m 3 f) till det stjälpta måttet (m 3 s). Fastvolymandelen är enligt Skogsstyrelsen (2007) 36 % av det stjälpta måttet. Fastvolymandelen ändras ofta under transport av flis då flisat material skakas så att den stjälpta volymen vid lastning har minskat avsevärt när materialet levereras till värmeverket. Fastvolymsandelen från det stjälpta måttet har alltså även stor betydelse för transportekonomin (Thörnqvist 1985). Fastvolymandelen är olika stor beroende på vilken fraktionsstorlek som skogsbränslets har. Detta gör att det är svårt att få exakta beräkningar av t.ex. energiinnehåll i bränsle med olika fraktionsstorlekar. Fastvolymandelen är även större för grot med barr än grot utan barr eftersom de små barren gömmer sig i utrymmen mellan de större fraktionerna. 2.10 Mikroorganismer Lagrat skogsbränsle angrips förr eller senare av mikroorganismer. Lagras dessutom skogsbränslet sönderdelat blir livsbetingelserna för dessa bakterier, mögelsvampar och rötsvampar än mer gynnsamma. Vedförstörande svampar, såsom rötsvampar producerar mycket sporer, och vid gynnsamma förhållanden reproducerar de sig mycket fort. För att dessa rötsvampar skall trivas måste temperaturen ligga mellan 20 35 ºC och en fukthalt mellan 25 60 %. Rötsvamparna klarar inte temperaturer över 50 ºC och en fukthalt under fibermättnadspunkten. Mögelsvampar och bakterier orsakar i allmänhet ingen substansförlust (Thörnqvist 1984a). Rydell och Bergström (2002) skriver i en litteraturstudie att bakterieangrepp ofta sker långsamt jämfört med svampangrepp. Bakterierna ökar fuktupptagningsförmågan i veden vilket i sin tur kan skynda på angrepp av t.ex. svampar. I samma litteraturstudie skriver de även att mögelsvampar inte har några egna enzymsystem för att bryta ned vedceller utan växer istället ytligt. Skogsbränslets sammansättning av ved, barr, bark och finfraktion har en avgörande betydelse för den mikrobiella aktiviteten vid lagring av skogsbränsle. Mikroorganismers tillväxt begränsas av tillgången på lättillgängligt kväve i skogsbränslet. Stamved innehåller en mindre mängd kväve än barr och bark. Detta betyder att en ökad andel barr och bark ökar den mikrobiella aktiviteten, vilket i sin tur leder till temperaturhöjning som accelererar mängden mikrosvampar. Substansförlusterna kan bli stora och även risk för att stackarna självantänds. Nedbrytningen är 19 gånger större i granbarr än i granved (Thörnqvist 1984a). Enligt Thörnqvist (1985) innehåller även helt färska avverkningsrester svamppartiklar. Beroende på hur skogsbränslet lagras så utvecklas mer eller mindre stora svampangrepp. Mängden mikrosvampar som finns i hela avverkningsrester som lagras är enligt Thörnqvist (1984b) försumbar jämfört med svamptillväxten som finns i lagrade flishögar. Felaktig lagring kan alltså leda till stora angrepp av mikroorganismer. Dessa angrepp försämrar skogsbränslet genom att det uppstår substansförluster. Stora angrepp kan även orsaka ett ohälsosamt bränsle att hantera med risk för allergiska reaktioner för personer som arbetar med det. För personer som utför hantering av lagrat skogsbränsle kan drabbas av allergiska reaktioner, t.ex. allergisk alveolit. Andra namn för dessa allergiska reaktioner är fliseldarsjuka, justerverksjuka och tröskdammslunga och orsakas av inandning av svampsporer. (Thörnqvist 1984a) 15

3 Metod För att beskriva hur olika hanteringsmetoder påverkar energiinnehållet i skogsbränsle har resultat hämtats från tidigare litteratur och forskningsrapporter. Därefter har dessa resultat anpassats för att likvärdigt kunna jämföra förändringarna som de olika metoderna orsakar under två års lagring. Skogsbränslets egenskaper redovisas en gång per årstid under de två åren, d.v.s. 1:a vintern, 1:a våren, 1:a sommaren, 1:a hösten, 2:a vintern, 2:a våren, 2:a sommaren och 2:a hösten. För att beräkna skogsbränslets egenskaper behövs indata i form av kalorimetriskt värmevärde, fukthalt, torr-rådensitet, m.m. Dessa variabler är alltså de som används för att vidare beräkna energiinnehåll och dom måste därför bestämmas för varje årstid under lagringsperioden. Genom att utgå från tidigare forskningsresultat, har de flesta variablerna identifierats. Eftersom de tidigare forskningsrapporterna som studerats inte genomförts för att direkt passa in i denna rapport saknas konkreta forskningsresultat för några av de sökta variablerna, främst fukthalt, och substansförlust under lagring och vid hantering. I samråd med Thörnqvist (2006) har de saknade variablerna uppskattats för att få ett komplett beräkningsunderlag av energiinnehållet. När alla sökta variabler identifierats har beräkningar för varje aktuell hanteringsmetod genomförts i dataprogram. Varje hanteringsmetodsberäkning utgår från ett ton färska hyggesrester som utsätts för substansförluster under lagring och hantering. Beräkningarna är gjorda i flera steg för att slutligen komma fram till vilket energiinnehåll som finns kvar av det skogsbränsle som beräkningarna startade med. Kostnader för olika hanteringsmetoder redovisas i kronor per volymenhet skogsbränsle. Delresultat i beräkningarna för energiinnehåll visar även vilken volym och vikt som skogsbränslet har. Dessa delresultat används för att beräkna kostnaderna per megawattimme för de olika hanteringsmetoderna. När energiinnehåll och kostnader per megawattimme är beräknat för varje aktuell hanteringsmetod kan dessa vägas mot varandra. På så vis går det att få en uppfattning om både energieffektivitet och kostnadsbild för de olika hanteringsmetoderna. Detta kan sedan visa hur mycket av den avverkade volymen som finns i skogen som verkligen går att ta till vara. 16

4 Hantering och lagring Vid insamling och hantering av avverkningsrester finns det tre olika grundalternativ. Även om olika typer av maskinsystem kan utnyttjas för hanteringen kan de tre grundalternativen av system beskrivas som: sönderdelning på hygget, sönderdelning vid avlägg eller sönderdelning vid industri (se figur 1). Lehtikangas (1999) anger att i allmänhet måste alla avverkningsrester sönderdelas före förbränning. När under lagringsperioden de olika åtgärderna i hanteringen genomförs, avgör om barren ingår i uttaget eller ej. Valet av hanteringsmetod styr även vilka andra egenskaper som skogsbränslet får samt hur skogsbränslet kommer att lagras. Figur 1. Exempel på tre maskinsystem som kan utgöra de tre grundalternativen av hanteringsmetoder för att ta tillvara skogsbränsle, sönderdelning på hygget, sönderdelning vid avlägg och sönderdelning vid industri (Bilderna i figuren från Komatsu Forest AB). 17

Det finns idag en rad olika mer eller mindre etablerade maskinsystem för hantering av skogsbränsle. Utvecklingen kan givetvis gå ytterligare framåt. En möjlighet är att det utvecklas en kombinerad skördare och buntningsmaskin, en s.k. grotskördare, där skördaren producerar grotbuntar i samband med avverkningen (Andersson, m.fl. 2000). Oavsett om hanteringssystemen skiljer sig är lagringsegenskaperna hos olika varianter i stort sett de samma som de som beskrivs i denna rapport. 4.1 Natur- och miljökonsekvenser Vid hantering gäller det att ta hänsyn till natur- och miljökonsekvenser på den skogsmark som skogsbränsleuttaget sker på. Vid hantering och lagring uppstår även olika typer av substansförluster som påverkar både skogsmarken, energiinnehållet samt egenskaperna för skogsbränslet. I skogsvårdslagens 1 fastslås: Skogen är en nationell tillgång som skall skötas så att den uthålligt ger en god avkastning samtidigt som den biologiska mångfalden behålls. Vid skötseln skall hänsyn tas även till andra allmänna intressen. Denna lag lägger grunden för hur den svenska skogen får utnyttjas och hur det svenska skogsbruket skall skötas. Det som blir allra mest påtagligt för skogsbränsleuttag är delen som säger att skogen skall skötas så att den uthålligt ger en god avkastning. Ett för stort uttag av biomassa i form av grot kan alltså orsaka tillväxtförluster och på sikt utarma skogsmarken. I en miljökonsekvensbeskrivning från Skogsstyrelsen (1998) konstateras att uttag av både stamved och grot i granskog leder till tillfälliga, små tillväxtförluster. Skogsstyrelsen har därför tagit fram rekommendationer om hur skogsbränsleuttag och kompensationsgödsling bör ske för att inte oönskade effekter ska uppstå på näringsbalansen i marken, på biologisk mångfald eller på vattenkvalitén i sjöar, vattendrag och grundvatten samt så att det inte sker någon nettotillförsel av skadliga ämnen (t.ex. tungmetaller) till marken (Skogsstyrelsen 2001a). Enligt rekommendationerna bör skogsbränsleuttaget i allmänhet ske så att merparten av barren lämnas kvar, väl spridda över hela avverkningsområdet. Sker skogsbränsleuttaget mer än en gång per omloppstid eller på svaga marker bör området kompensationsgödslas. I samband med röjning eller gallring kan barren tas ut en gång per omloppstid utan kompensationsgödsling. Skogsstyrelsen (1997) anger att barr, grenar och toppar utgör upp till 50 % av yngre träds totala biomassa ovan stubben. Andelen biomassa som utgörs av grot i förhållande till stamved minskar med trädets ålder. Dessutom är näringskoncentrationen allra störst i barren. Detta betyder att mycket näring återfinns i de delar av trädet som tas tillvara vid skogsbränsleuttag. Stamveden från gallringar och vid slutavverkningar utgör endast ca 20 % av den totala mängd organiskt material som produceras under en omloppstid. Om uttaget vid gallringar och slutavverkning omfattar hela trädets biomassa ovan stubbe blir uttaget av biomassa istället 30 % av den totala mängd organiskt material som produceras under omloppstiden. För att minimera risken för näringsläckage bör barren spridas jämt över hela uttagsområdet så att vegetationen får större möjlighet att tillgodogöra sig näringen i barren (Skogsstyrelsen 2001a). I de flesta fall av skogsbränsleuttag ligger grenarna och topparna i processorhögar över första 18

sommarhalvåret för att torka och barra av. Denna metod är däremot inte optimal för att få en spridning av barren, eftersom barren trots allt hamnar ganska koncentrerat under processorhögarna. Skogsstyrelsen (2001a) menar att ambitionen bör vara att den tekniska utvecklingen ska förbättra barrspridningen över avverkningsområdet. Ett alternativ till avbarrning skulle kunna vara att lämna kvar fler hela grenar och toppar och på det sättet få kvar lika mycket näring som finns i barren. Grundkonceptet vid skogsbränsleuttag bör alltid vara att inte näringsuttaget blir större än den näring som kan vittras i området. Om näringsuttaget blir större behövs det ibland återföras näring till området. Skogsstyrelsen (2001a) trycker extra på att kompensationsgödsling bör ske i samband med skogsbränsleuttag på områden där merparten av barren ingår i skogsbränsleuttaget. Kompensationsgödsling bör även ske på starkt försurad skogsmark och på torvmark. I områden med hög kvävebelastning kan barren emellertid alltid tas ut, då barruttaget i dessa fall till och med kan vara positiva för skogsmarken eftersom barren innehåller en stor mängd kväve. Kompensationsgödsling bör i första hand ske genom att återföra aska som blir kvar efter förbränning av skogsbränsle, men även vissa mineralnäringsprodukter kan användas (Skogsstyrelsen 2001a). Skogsstyrelsen (2001a) påtalar att skogsbränsleuttag medför ett intensivare utnyttjande av skog och skogsmark. För att inte missgynna den biologiska mångfalden vid skogsbränsleuttag är det viktigt att växter och markområden som tidigare lämnats av hänsyn till natur- och kulturmiljö inte heller skadas av skogsbränsleuttaget. Likaså är det viktigt att inte rensopa uttagsområdet från död ved utan lämna en del toppar och grövre grenar, då mer död ved i skogen är önskvärd för den biologiska mångfalden. Skogsstyrelsen (1997) anger att skogsbränsleuttag ökar uttaget av näring med 1,5 5 gånger jämfört med enbart uttag av stamved eftersom att övervägande del av trädets näringsinnehåll finns i barr, grenar och toppar. Thörnqvist (2007) menar dock att stor del av debatten kring hur ett ökat skogsbränsleuttag påverkar näringsbalansen är obefogad. För det första kommer aldrig uttaget att motsvara hundra procent av trädets biomassa. Vid avverkningen och ihopsamling kommer alltid en viss del av grenar, barr och finkvist att falla av och hamna vid sidan av processorhögarna, Hakkila (1989) hänvisar till Mellström och Thörnlind 1981 som menar att det i vissa fall kan röra sig upp mot 50 % av avverkningsresterna som inte går att samla ihop (se kapitel 3.1.1). Thörnqvist (1984b) visar dessutom att de nyavverkade hyggesretser som kan tas tillvara, endast innehåller 30 40 % av näringsinnehållet av den totala biomassan som bortförs från ekosystemet vid helträdsutnyttjande. Fördelat på de olika näringsämnena betyder detta att man ytterligare bortför 50 60 % mer kväve, fosfor och kalium, 25 % mer kalcium och 40 % mer magnesium jämfört med om bara stamved och stambark tas ut. Lämnas avverkningsresterna kvar en sommar så barren trillar av utgör ändå avverkningsresternas näringsinnehåll 24 % kväve, 19 % fosfor, 18 % kalium, 18 kalcium och 19 % magnesium i förhållande till vad ett uttag av enbart stamved och stambark medför. Detta betyder att skillnaden på att låta barren trilla av på hygget eller låta dem ingå i uttaget inte är så stor som ofta görs gällande. Ett något slarvigare uttag där mer av den totala mängden grenar lämnas kvar torde därför vara lika effektivt som för att lämna kvar näring på hygget. Det viktigaste i detta resonemang är däremot att om barren ingår i uttaget måste hanteringsmetoden vara så utformad att inte barren hamnar koncentrerat under de stora vältorna utmed bilväg, då de varken kommit skogsmark eller energiproduktion till nytta. 19

4.2 Hanteringsförluster När träden växer innehåller de en viss mängd biomassa från minsta rot till yttersta topp. Biomassan delas in i biomassa ovan och under mark, delningen sker i det kapsnitt mellan stam och stubbe som uppstår vid avverkningen. Utav biomassan ovan mark används i normalfallet all stamved som har en diameter grövre än 5 10 cm inkl. bark till sågtimmer och massaved. Återstoden, d.v.s. topp, grenar, kvistar, barr och bark utgör den totala mängd biomassa av det vi kallar avverkningsrester. Det är ofta denna potentiella volym som presenteras i de beräkningar på hur mycket biomassa som finns tillgänglig för energiproduktion i våra skogar. Det är däremot omöjligt att få med sig all denna biomassa ut från skogen, Hakkila (1989) hänvisar till Mellström och Thörnlind 1981 som menar att det i vissa fall kan röra sig upp mot 50 % av avverkningsresterna som inte går att samla ihop. Enligt Sondell (1984) kan en skotare få med sig mellan 66 75 % av avverkningsresterna. Det stämmer väl överens med att det allmänt sägs att 25 30 % av den totala mängden biomassa försvinner vid den inledande hanteringen i samband med avverkningen och tillvaratagandet av rundvirke. För att kunna ta in detta i beräkningarna kan dessa substansförluster vid en grov uppskattning vara fördelade enligt nedan: Trädet fälls och upparbetas grenar knäcks samt barr och kvistar faller av. Grenar, barr och kvistar hamnar även vid sidan om processorhögen. (orsakar ca 10 % substansförlust) När maskiner flyttar sig grot används som bärlager i blöta partier för att maskinen skall kunna ta sig fram. (orsakar ca 10 % substansförlust) Maskinerna kör även ofrivilligt över en del grot (orsakar ca 5 % substansförlust) Olika hanteringsmetoder är dessutom olika effektiva på att samla ihop den mängd avverkningsrester som finns i processorhögen, samt att transportera skogsbränslet till industrin. Dessa substansförluster kan väldigt överskådligt bedömas att vara fördelade enligt nedan: Ihopsamling av färska avverkningsrester maskinen får inte med sig all biomassa som ligger i processorhögen, samt att en liten del biomassa trillar av under transporten. (orsakar ca 5 % substansförlust) Ihopsamling av vissna avverkningsrester vegetationen växer upp kring högarna och avverkningsresterna sjunker så att de blandas med jord, vilket ökar askhalten och begränsar uttaget tillsammans med att en del biomassa trillar av under transport till bilväg. (orsakar ca 10 % substansförlust) Vid sönderdelning på hygget eller vid bilväg vid hanteringen trillar lösa delar av och hamnar på marken, sönderdelat material hamnar även på marken istället för i containrarna. (orsakar substansförluster upp till och med 15 % om barren är kvar men trillar av vid flisningen) 20

4.3 Lagringsförluster Det största problemet med att lagra organiskt material i form av avverkningsrester är att lagringen medför en rad processer som leder till substansförluster. Enligt Thörnqvist (1984a) förändras skogsbränslets egenskaper när det lagras eftersom fysikaliska, kemiska och mikrobiella processer startar. Den förändring som sänker skogsbränslet volym och energiinnehåll mest är substansförluster av torrmassa från materialet. Största anledningen till substansförluster är att barr och kvistar faller av grenarna vid lagring och hantering. Dessutom sker det en nedbrytning som orsakas av mikroorganismer i materialet. Även kvaliteten på bränslet påverkas då komponentfördelningen förändras. Densiteten och det effektiva värmevärdet ändras också. I större högar blir substansförlusterna betydligt mindre än om skogsbränslet lagras i mindre högar. Den största andelen av substansförlusterna i början av lagringen orsakas av barravfall som sker under första sommaren, 50 % av barren lossnar före juli månad (Flinkman m.fl. 1986). 4.3.1 Avverkningsresternas förändring över två vegetationsperioder Största delen av avverkningarna i Sverige sker under augusti till maj vilket gör att lagringsperioden för avverkningsrester i allmänhet börjar under vinter och vår. Det är därmed inte förrän under första sommaren som det sker några egentliga förändringar av skogsbränslets egenskaper. Skulle skogsbränslet lagras under ytterligare en sommar blir förändringarna ännu större. Följande beskrivning gjord utifrån innehållet från (Thörnqvist 1984a och 1984b) av skogsbränslets förändring beskriver vad som händer när skogsbränslet lagras i någon form av hög. Höst-Vinter, år 1 När hygget avverkas under hösten eller vintern förändras inte skogsbränslet något nämnvärt under vintermånaderna. Detta mest på grund av det kalla klimatet då skogsbränslet hålls nerkylt. Fukthalt: ca. 50 % Vår, år 1 Skogsbränslet är fortfarande grönt. De flesta barren sitter kvar på grenarna. Skogsbränslet luktar fortfarande nyavverkat virke. Fukthalt: ca. 40 50 % Sommar, år 1 I de väderexponerade yttre delarna av skogsbränslet har barren trillat från grenarna. Grenar som är skyddade från väderexponering har fortfarande en del gröna barr kvar. Ca 50 % av barren har fallit av. På marken förekommer ganska stora mängder av torra barr och finkvist. Fukthalt: ca. 25 40 % Höst, år 1 Skogsbränslet har sjunkit ihop något. Dess yttre delar har inte förändrats speciellt mycket sen i juli. Det finns inte några gröna barr kvar på grenarna. Enstaka gröna barr återfinns i botten av högarna. Den största enskilda substansförlusten har nu skett då de flesta av barren trillat av. Fukthalt: ca. 40 45 % 21

Vinter, år 2 Skogsbränslet sjunker ihop under vintern då snötäcket trycker ihop det. Skogsbränslet kyls ner så torkning och nedbrytningsprocesser avstannar, vilket gör att skogsbränslets egenskaper inte förändras något nämnvärt under vintern. Fukthalt: ca. 45 50 % Vår, år 2 Skogsbränslet har sjunkit ihop rejält. Inga gröna barr återfinns. Dock finns bruna barr som fortfarande sitter hårt fast på grenarna. Fukthalt: ca. 45 50 % Sommar, år 2 Andelen finkvist och barr som fallit av och samlats under högarna är nu större. De första synliga tecknen på svamp uppträder i botten av högarna i form av ett vitt svampmycel. Fukthalt: ca. 30 40 % Höst, år 2 Skogsbränslet har ytterligare sjunkit ihop. Andelen lösa barr och kvistar är också mycket större än tidigare. Ett vitt svampmycel förekommer mer frekvent i högarnas nedre delar där det även luktar unket. Fukthalt: ca. 40 45 % 4.3.2 Flislagring I många fall krävs det att trädbränsle lagras sönderdelat, eftersom värmeverken vill ha ett beredskapslager av bränsle så de inte riskerar att stå utan bränsle till pannorna. Likaså kommer mycket av bränslet från t.ex. sågverksindustrin och där är bränslesortimenten redan sönderdelade. Generellt kan dock sägas att lagring av flis bör ske så kort tid som möjligt för att inte få kompostliknande fenomen i stacken. Rent praktiskt betyder det att sönderdelningen bör ske så sent som möjligt i hanteringskedjan. På så vis undviker man ökade risker för substansförluster, allergiska sjukdomar samt bränder i stackarna (Richardson m.fl. 2002). Thörnqvist och Jirjis (1990) anger att nedbrytningen startar omgående när det flisade materialet läggs ihop, värme utvecklas vilket leder till gynnsamma förhållanden för svamptillväxt, ökad risk för brand. Flislagring bör alltså inte ske under för långa perioder. Thörnqvist och Jirjis (1990) anger även att redan efter en veckas lagring har 3,6 % av torrmassan försvunnit och efter sju månader är substansförlusten ca 12 %. Fredholm och Jirjis (1988) har studerat substansförlusten i en 4 meter hög stack med bark där förlusten av torrmassa efter sex månaders lagring uppgår till hela 25 %. 22

4.4 Sönderdelning på hygget Att sönderdela skogsbränsle ute på hygget innebär att en skotare utrustad med ett flisaggregat sköter själva ihopsamlandet av skogsbränsle ute på hygget. Flisningen sker direkt vid ihopsamlingen av processorhögar vilket betyder att det inte tidigare gjorts någon hantering av skogsbränslet i form av t.ex. skotning. 4.4.1 Lagring av grot i processorhögar Vid avverkningen läggs hyggesresterna i processorhögar, där skogsbränslet lagras under hela lagringsperioden. Barren faller av under första sommaren då väderexponeringen leder till en kraftig torkning. Därefter flisas skogsbränslet på hygget av en flisskördare som sedan transporterar ut flisen till bilväg och tömmer flisen i containrar som med lastbil transporteras till industri. (se figur 2) Avverkning Lagring i processorhögar (0 24 månader) Vinter Vår Sommar Höst Vinter Vår Sommar Höst Flisning av välta på hygget Direkt transport av fliscontainer till industri Figur 2. Beskrivning av hanteringsmetoden: Grot i processorhögar, utan barr (Bilderna i figuren från Komatsu Forest AB). Under sommaren sker en torkningsprocess där fukthalten i skogsbränslet sjunker rejält. I och med denna fukthaltsänkning torkar även barren och börjar falla av grenarna och hamnar på marken under högarna. Eftersom processorhögarna är så små att även deras innanmäte påverkas av vädret har i stort sett alla barr blivit bruna och de flesta har trillat av innan första hösten är över. Under vinterhalvåret stiger fukthalten igen och när skogsbränslet fryser avstannar nedbrytningen. Fram på vårkanten när skogsbränslet tinar startar nedbrytningsprocesserna på nytt och det finns inte längre några gröna barr i skogsbränslet. Efter ett drygt års lagring av 23

skogsbränslet börjar andra steget i nedbrytningsprocessen bli påtagligt då det återfinnas ett vitt svampmycel i botten av högarna. Efter den andra hösten har processorhögarna sjunkit ihop mycket, mest beroende på den stora substansförlusten. Dessutom är i stort sett hela processorhögarna angripna av rötsvamp och andra mikroorganismer som bryter ner veden. (Thörnqvist 1984a, 1984b, 2006, Flinkman m.fl. 1986) I normalfallet av denna hanteringsmetod flisas skogsbränslet under första hösten och vinterhalvåret när behovet av energi är som störst. Rent teoretiskt skulle man kunna ta skogsbränslet till förbränning vid vilken tid som helst efter avverkningen. Man strävar dock efter att låta avverkningsresterna ligga kvar i processorhögen på hygget över första sommaren för att barren skall trilla av från grenarna. De positiva effekterna med detta är, förutom att man lämnar kvar de näringsrika barren på hygget, att avverkningsresterna torkar lättare samt att många förbränningsanläggningar får ett bättre anpassat bränsle till sina pannor. Enligt Forss (2006) så tillämpas lagring i enbart processorhögar inte i så stor omfattning. Enligt Johansson (2007) är en anledning till detta att tiden på året då det går att flisa på hygget är starkt begränsad. Detta med anledning av dålig framkomlighet då marken är fuktig samt risk för körskador i terrängen. Vintertid kan processorhögarna vara täckta med snö, vilket försvårar hanteringen samt leder till ökad fukthalt. Dessutom fuktas skogsbränslet lätt upp igen när det ligger i processorhögar vilket leder till en hög fukthalt under höst och vinter. Det skapar inte bara variationer i fukthalt utan ger också upphov till en ökad mikrobiell aktivitet i skogsbränslet, med ökad nedbrytning som följd. 24

4.5 Sönderdelning vid avlägg Att sönderdela skogsbränsle vid avlägg innebär att skogsbränslet tidigare har skotats ihop till större högar eller vältor vid bilväg. För att förbättra torkningen bör placeringen av vältan vara sådan att vältan utsätts för genomluftning och blir solbelyst. Vältorna placeras vanligen i anslutning till bilväg eller på annan lämplig plats ute på hygget inte alltför långt till bilväg. 4.5.1 Lagring av grot i välta, med barr Vid avverkningen hamnar hyggesresterna i processorhögar men skotas omgående till ett avlägg, gärna i anslutning till bilväg. Där läggs skogsbränslet i större högar som täcks med papp för att skydda mot regn. Skogsbränslet lagras i dessa vältor tills de flisas av en flisskördare. Flisen hamnar i containrar som med lastbil transporteras till industri. (se figur 3) Avverkning Skotning av GROT till välta vid avlägg Lagring i välta vid avlägg (0 24 månader) Vinter Vår Sommar Höst Vinter Vår Sommar Höst Flisning av välta vid avlägg Direkt transport av fliscontainer till industri Figur 3. Beskrivning av hanteringsmetoden: Grot i välta, med barr(bilderna i figuren från Komatsu Forest AB). 25

När sommaren kommer inleds en torkningsprocess där fukthalten sjunker och vältornas yttre delar torkar, i de inre delarna av vältorna finns det fortfarande mycket gröna barr kvar eftersom väderexponeringen minskar. I större vältor lossnar inte heller barr och finkvist lika lätt, stora delar av de barr som ändå lossnar stannar dessutom kvar i vältan. När vintern kommer stiger fukthalten något igen och när skogsbränslet fryser avstannar all form av nedbrytning. Fram på vårkanten startar torkningsprocessen och nedbrytningen igen och de flesta barr blir bruna även inne i vältan. Andra steget i nedbrytningsprocessen blir tydligt i botten av vältorna, d.v.s. att det börjar finnas ett vitt svampmycel som däremot inte sprider sig lika fort som i mindre processorhögar. Efter den andra hösten har vältorna sjunkit ihop något, mest beroende på fukthaltsförändringar och rörelser i vältan. Svampar och mikroorganismer har börjat sprida sig mer och leder till att substansförlusten ökar kraftigt. (Thörnqvist 1984a, 1984b, 2006, Flinkman m.fl. 1986) Efter att skogsbränslet skotats ut till avlägg kan flisningen inledas direkt men i normalfallet av denna hanteringsmetod flisas skogsbränslet under första hösten och vinterhalvåret när behovet av energi är som störst. När avverkningsresterna körs ihop direkt till större högar, ändras förutsättningarna för hur skogsbränslet kommer att förändras under lagring. När skogsbränslet ligger i större vältor är inte väderexponeringen lika stor som den är för processorhögarna. Det betyder att torkningsprocessen blir jämnare, särskilt om vältorna täcks med papp för att hindra regnvatten att fukta vältan. När lagring av grot (med barr) i välta tillämpas blir det inte mycket näring kvar på hygget eftersom barren följer med till den större vältan. Många av barren kommer att bli kvar i vältan. De barr som faller ur vältan under lagring och främst vid flisningen hamnar däremot i stora koncentrationer under vältorna. Denna avbarrning koncentrerat till en plats gör att barren inte kommit till någon nytta, varken till energiproduktion eller som näring på hygget. Eftersom skotningen av avverkningsrester sker i direkt samband med avverkningen kan i de flesta fall en anpassad rundvirkesskotare sköta transporten av skogsbränsle. Det betyder att skotningskostnaden kan bli mindre eftersom det inte blir mer än ett maskintillfälle på hygget. 26

4.5.2 Lagring av grot i välta, utan barr Vid avverkningen läggs hyggesresterna i processorhögar. Där får hyggesresterna ligga över första vegetationsperioden för att barra av och skotas sedan till ett avlägg, gärna i anslutning till bilväg. Där läggs skogsbränslet i större högar som täcks med papp för att hindra direkt regnvatten. Skogsbränslet lagras där upp till ett år för att torka ytterligare. Därefter flisas skogsbränslet av en flisskördare. Flisen hamnar i containrar som med lastbil transporteras till industri. (se figur 4) Avverkning Lagring i processorhögar (0 12 månader) Vinter Vår Sommar Höst Skotning av GROT till välta vid avlägg under sommar och höst Lagring i välta vid avlägg (6 24 månader) Höst Vinter Vår Sommar Höst Flisning av välta vid avlägg Direkt transport av fliscontainer till industri Figur 4. Beskrivning av hanteringsmetoden: Grot i välta, utan barr (Bilderna i figuren från Komatsu Forest AB). 27

Under våren och sommaren inleds en torkningsprocess där fukthalten sjunker rejält i processorhögarna. I och med denna fukthaltsänkning vissnar även barren och börja falla av grenarna. När processorhögarna är små hamnar en stor del av materialet som lossnar på marken och återförs då som näring till hygget. När skogsbränslet under hösten läggs upp i större vältor, som täcks med papp, får man ett torrare material under vintern när det skall levereras till industri. Skogsbränslet fryser under vintern och all form av nedbrytning avstannar även i denna stora välta. Under andra våren och sommaren fortsätter torkningsprocessen, men mycket av substansförlusten stannar då i vältan. Även dessa stora vältor utsätts för svampangrepp, i botten av vältorna kan man finna ett vitt svampmycel. Men eftersom det är ett torrare material i denna hanteringsmetod samt mindre andel kväverika barr blir inte angreppen lika stora som i en välta med gröna hyggesrester. (Thörnqvist 1984a, 1984b, 2006, Flinkman m.fl. 1986) Med denna metod tas den kraftiga fukthaltssänkning som sker i processorhögarna under sommaren tillvara. Även om fukthalten stiger något under hösten stiger den inte så mycket i en täckt stor välta som den skulle ha gjort i en processorhög. Det blir alltså ett torrare och bättre material. I normalfallet av denna hanteringsmetod flisas hyggesresterna under första hösten och vinterhalvåret när behovet av energi är som störst. Ju tidigare skotningen till större vältor sker, d.v.s. om skotningen sker innan sommaren så att hyggesresterna inte har hunnit barra av, blir metoden mer lik lagring av grot (med barr) i välta. Denna hanteringsmetod anses vara den mest etablerade metoden för skogsbränsleuttag i Sverige. Den består egentligen av två moment. Först lämnas avverkningsresterna i processorhögar, därefter körs de ihop till större högar där den egentliga lagringen av skogsbränslet sker. Anledningen till att detta är den mest etablerade hanteringsmetoden torde vara att den uppfyller de krav och önskemål som många värmeverk har på bränslet, d.v.s. ett torrt bränsle utan barr. Dessutom uppfyller hanteringsmetoden även de rekommendationer som bl.a. Skogstyrelsen satt upp för skogsbränslehantering. Barren blir nämligen kvar på hygget, vilket motverkar ett för stort uttag av näringsämnen. Eftersom skotningen görs på sensommaren och hösten är riskerna för körskador minimal då marken är torr. Flisskördaren kan dessutom arbeta effektivare vid avlägg än om den skall köra runt och samla ihop processorhögar vid flisningen. Genom att lagra skogsbränslet vid bilväg blir råvaruförsörjningen säkrare för industrin eftersom alla transporter av maskiner i terrängen redan är genomförda. 28

4.6 Sönderdelning vid industri Att sönderdela skogsbränslet vid industrin innebär att sönderdelningen kan ske i större skala och blir därmed både effektivare och billigare (Skogsstyrelsen 2001b). Det krävs alltså att det vid industrin eller i anslutande terminal finns en anläggning för sönderdelning av skogsbränslet. I detta avsnitt beskrivs endast buntningsmetoder, om transportavståndet inte är för långt torde dock även hantering av lösgrot vara intressant 4.6.1 Lagring av buntat grot, med barr Vid avverkningen läggs hyggesresterna i processorhögar. En grotbuntare gör sedan kompakta buntar av de färska hyggesresterna. Grotbuntarna skotas därefter ut till en upplagsplats vid bilväg. Där läggs grotbuntarna i travar som täcks med papp för att hindra direkt regnvatten. Grotbuntarna lagras där upp till ett år för att torka ytterligare. Därefter transporteras grotbuntarna med hjälp av timmerlastbil till industrin där buntarna flisas. (se figur 5) Avverkning Buntning av GROT Skotning av grotbuntar till välta vid avlägg Lagring i välta vid avlägg (0 24 månader) Vinter Vår Sommar Höst Vinter Vår Sommar Höst Transport av grotbuntar till industri Sönderdelning av grotbuntar vid industri Figur 5. Beskrivning av hanteringsmetoden: Buntat grot, med barr(bilderna i figuren från Komatsu Forest AB). 29

När skogsbränslet buntas och läggs upp i större vältor minimeras väderexponeringen maximalt. Det betyder att torkningen går långsammare och därmed lossnar inte barr och finkvist lika fort. Dessutom stannar stora delar av den mekaniska substansförlusten i grotbuntarna och faller inte till marken lika lätt. När hösten är över är fortfarande de flesta av barren gröna. När vintern kommer stiger fukthalten något igen, sedan fryser hyggesresterna och all form av nedbrytning avstannar. Fram på vårkanten är skogsbränslet fortfarande ganska grönt. Under andra vegetationsperioden fortsätter torkningsprocessen sakta och barren börjar bli bruna. Andra steget i nedbrytningsprocessen inleds i grotbuntarna, d.v.s. att de börjar bli angripna av svampar. Under andra vegetationsperioden är fuktigheten förhållandevis stor vilket gynnar svamparna, likaså gynnas de av att det finns mycket kväverika barr kvar. (Thörnqvist 1984a, 1986, 2006) Principen för denna hanteringsmetod bygger på att buntningen skall ske innan barren fallit av, vilket kräver att buntningen görs innan första våren tar slut. I normalfallet körs grotbuntarna in till industri för sönderdelning och förbränning under första hösten och vinterhalvåret när behovet av energi är som störst. Buntning av grot med barr görs i allmänhet i direkt anslutning till avverkningen då vissa arbetsmoment kan samordnas. Det torde även vara lättare för en grotbuntare att göra buntar av färska hyggesrester än av torkade avverkningsrester. Grotbuntar skotas ihop i vältor och tar då nytta av de egenskaper som en täckt välta ger i form av bättre torkegenskaper. Denna hanteringsmetod har inte riktigt etablerat sig i Sverige, den är däremot vanlig i Finland. En nackdel med denna hanteringsmetod är dock att här följer i stort sett alla barr med ut från hygget, vilket betyder att någon form av återföring av näring måste tillämpas. Å andra sidan är mängden energi som kan tas till vara per hektar större än vid andra hanteringsmetoder. Buntningen gör skogsbränslet mer lätthanterligt för skotare och vidaretransport med lastbil. Det betyder att all hantering av skogsbränslet sker omgående vilket gör att tillgången på skogsbränsle endast begränsas av vägtransport och sönderdelning vid industrin och inte av andra arbetsmoment i skogen. Eftersom att skogsbränsle med barr innehåller en större andel finfraktion och en större askhalt ger denna hanteringsmetod ett bränsle som kräver mer anpassade förbränningsanläggningar som inte är så känsliga för varierande egenskaper hos skogsbränslet. 30

4.6.2 Lagring av buntat grot, utan barr Vid avverkningen läggs hyggesresterna i processorhögar. Där får hyggesresterna ligga över första vegetationsperioden för att barra av. En grotbuntare gör sedan kompakta buntar av hyggesresterna. Grotbuntarna skotas ut till en upplagsplats vid bilväg. Där läggs grotbuntarna i travar som täcks med papp för att hindra direkt regnvatten. Grotbuntarna lagras där upp till ett år för att torka ytterligare. Därefter transporteras grotbuntarna med hjälp av timmerlastbil till industrin där buntarna flisas. (se figur 6) Avverkning Lagring i processorhögar (0 12 månader) Vinter Vår Sommar Höst Buntning av GROT Skotning av grotbuntar till välta vid avlägg Lagring i välta vid avlägg (6 24 månader) Höst Vinter Vår Sommar Höst Transport av grotbuntar till industri Sönderdelning av grotbuntar vid industri Figur 6. Beskrivning av hanteringsmetoden: Buntat grot, utan barr(bilderna i figuren från Komatsu Forest AB). 31

När sommaren kommer inleds en torkningsprocess i processorhögarna där fukthalten sjunker rejält. I och med denna fukthaltsänkning torkar även barren och börja falla av grenarna. När processorhögar är små hamnar en stor del av materialet som lossnar direkt på marken. När skogsbränsletna sedan buntas och läggs upp i större vältor minskar väderexponeringen avsevärt. Det betyder att man får ett torrare material under vintern när det skall till industri. Skogsbränslet fryser under vintern och all form av nedbrytning avstannar. Dessutom trillar inte barren av lika lätt då buntarna är komprimerade. Fram på vårkanten när den andra vegetationsperioden inleds startar nedbrytningsprocessen igen, mycket av substansförlusten stannar dock i buntarna. Andra steget i nedbrytningsprocessen d.v.s. svampangrepp märks mycket senare då fuktighet och luftgenomströmning är minskad samt att det inte finns lika mycket kväverika barr kvar som gynnar svamptillväxten. (Thörnqvist 1984a, 1984b, 1986, 2006) Oftast körs grotbuntarna in till industri för sönderdelning och förbränning under första vinterhalvåret då behovet av energi är som störst. Om buntningen sker före första sommaren leder det till att avverkningsresterna inte har barrat av. Då blir hanteringsmetoden mer likt buntning av grot med barr. Fördelen med att även bunta avbarrat grot är att det ger vinster i form av effektivare transport och möjlighet till att sönderdela skogsbränslet i större skala vid industri istället för i skogen. Att bunta avbarrat grot när det lagrats en sommar i processorhögar är ett sätt att anpassa buntningen till den traditionella metod som låter hyggesresterna barra av jämt spridda över hygget. På så vis blir buntningstekniken mer accepterad då den passar in i modellen av hållbart skogsbränsleuttag eftersom den uppfyller de rekommendationer som finns om att lämna kvar en stor del av barren på hygget som en miljöaspekt. Likaså får man nytta av den kraftiga fukthaltssänkning och avbarrning som sker i processorhögarna vilket ofta anses som positivt av många värmeverk. Buntningen gör skogsbränslet mer lätthanterligt för skotare och vidaretransport med lastbil. Nackdelen med att bunta grot (utan barr) är att det innebär att det behövs ytterligare ett maskintillfälle i terrängen, dessutom måste både buntningsmaskinen och skotaren köra i terrängen. Men körskadorna på skogsmarken bör ändå bli mindre eftersom att detta sker på hösten då marken är torr, dessutom blir antalet vändor med skotaren färre då skogsbränslet skotas komprimerat i grotbuntarna. 32

4.7 Tre sortiment grot Virkesmätningsrådet (1999) har delat in biobränsle i olika sortimentsgrupper. Sortimentsgrupperna är biprodukter från sågverk, skogsbränslen, energiskog, återvunnet bränsle, förädlade bränslen och övriga bränslen. Varje sortimentsgrupp är sedan indelad i olika sortiment för att ge underlag för förbrukarens önskemål samt ersättning till säljaren. Utöver virkesmätningsrådets beskrivning av bränslen kan varje enskild förbrukare dessutom ha egna krav och önskemål på råvaran från sina leverantörer, t.ex. att skogsbränslet skall vara utan barr och vilken fukthalt skogsbränslet skall ha. Enligt Olsson (2006) upplevs alla dessa specifika krav och önskemål som opraktiska vid hanteringen i skogen. Det har gjort att producenten som levererar skogsbränsle har fått anpassa sina hanteringsmetoder efter önskemålen utan att få någon avkastning för merkostnaden. Dessa krav betyder att lönsamheten i skogsbränsleuttagen reduceras kraftigt. Den mest använda hanteringsmetoden för skogsbränsleuttag i Sverige är anpassad efter värmeverkens önskemål samt vilka rekommendationer som ges med hänsyn till skogsmarken. Det betyder att merparten av skogsbränslet barrar av i processorhögar ute på hygget innan det samlas ihop på ett eller annat sätt. Men barren innehåller inte bara mycket näring för skogsmarken, de innehåller även ca 25 % av skogsbränslets totala energiinnehåll. När behovet av bioenergitillgångar ökar blir det än mer viktigt att effektivisera skogsbränsleuttaget. Eftersom flera hanteringsmetoder gör att barren ingår i skogsbränslet gäller det att hitta lämpliga sortiment för att kunna effektivisera skogsbränsleuttaget. Skall det totala energiuttaget från skogen öka måste skogsbränsleförbrukande industrier bli mer flexibla. Detta är den främsta anledningen till att det behövs en smidig sortimentsindelning så att man redan vid hanteringen i skogen ges möjlighet att enkelt påverka skogsbränslets egenskaper. Skogsbränslet skulle kunna indelas i tre olika sortiment som styrs av vilken hanteringsmetod som används, det kan vara utan barr, det kan innehålla vissna barr eller så kan det vara färskt, alltså innehålla färska barr (se figur 7). Utan barr O L I K A H A N T Färska Med E avverkningsrester vissna barr R I N G S M E T O Med D färska barr E R Figur 7. Skogsbränsle kan delas in tre olika sortiment, utan barr, med vissna barr och med färska barr. Beroende på vilket sortiment som eftersträvas påverkar vilken hanteringsmetod som används. 33

5 Resultat I resultatet ligger fokus på möjligt energiuttag och kostnad för olika hanteringsmetoder. En utförligare resultatredovisning finns i bilaga 1 8 som innehåller både indata och beräkningar för varje enskild hanteringsmetod som presenteras i denna rapport. För att kunna jämföra olika hanteringsmetoder med varandra har det varit nödvändigt att göra vissa generaliseringar, d.v.s. att varje beräkning utgår ifrån samma förutsättning. Dessa generaliseringar består av att avverkningen av det växande beståndet sker under vinterhalvåret, fukthalten i det färska skogsbränslet är vid avverkningen 50 % och det antas ha ett kalorimetriskt värmevärde på 20,89 MJ/kg TS. För att beräkna effektiviteten för de olika hanteringsmetoderna bedöms i denna rapport effektiviteten utifrån hur mycket avverkningsrester som kan levereras till industrin, därmed bortses i denna rapport risken att skogsmarkens näringsbalans påverkas negativt av skogsbränsleuttaget. Resultatberäkningen utgår från ett ton färska avverkningsrester som potentiellt finns i växande skog i avverkningsögonblicket. När fukthalten är satt till 50 % betyder det att ett ton färska avverkningsresters torrmassa är 500 kg i utgångsläget av beräkningen. Beroende på hur hantering och lagring utförs uppstår bl.a. substansförluster av torrmassan. Den återstående torrmassan tillsammans med andra egenskaper, som t.ex. fukthalten och det kalorimetriska värmevärdet påverkar hur mycket energi som återstår av de 2,38 MWh som det ton färska avverkningsresterna innehöll. Resultat förutsätter dessutom att det inte sker någon terminallagring och att förbränningen sker per omgående efter det att avverkningsresterna sönderdelats. 34

5.1 Skogsbränsle utan barr Eftersom barren ofta inte är önskvärda av förbrukarna vid industri är kravet ofta att skogsbränslet skall vara avbarrat vid leverans. Alla hanteringsmetoder där lagring sker i processorhögar under första sommaren medför en avbarrning ute på hygget. Det återstår då bara grenar och kvistar som kan tillvaratas för energiproduktion (se bild 1). När skogsbränslet tillåts barra av ute på hygget accepteras hanteringsmetoderna av de flesta aktörerna inom skogsbruket eftersom det följer normalfallet av de rekommendationer Skogsstyrelsen har satt upp för skogsbränsleuttag. Bild 1. Flisning av en processorhög som lagrats på hygget över en sommar för att barren skall trilla av avverkningsresterna (Bild från: John Deere Forestry AB). 35

5.1.1 Grot i processorhögar, utan barr Att lagra avverkningsresterna ute på hygget i små processorhögar över första sommaren, fram till första vintern, ger ett skogsbränsle utan barr. Denna hanteringsmetod används inte i så stor utsträckning då framkomligheten i terrängen begränsas de tider på året det är blött i skogsmarken. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 6 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 6. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Grot i processorhögar, utan barr. Förbränning sker under andra vinterhalvåret. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Avverkning Hygge Lagring Lagring Lagring Lagring Flisning Avlägg vid bilväg Terminal Lager vid industri Industri x x x Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 50 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 5. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet efter ca ett års lagring 1,19 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 7. Substansförlust vid avverkning 25% Tillgängligt vid industri 50% Substansförlust vid hantering 6% Substansförlust vid lagring 19% Diagram 5. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industrin efter ca ett års lagring mär hanteringsmetoden grot i processorhögar, utan barr används. 36

Tabell 7. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden grot i processorhögar, utan barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industri efter ca ett års lagring i processorhögar på hygget. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 250 kg Fukthalt 50 % 50 % Volym 2,6 m 3 s 1,3 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,19 MWh Energiförlust 0% 50% Enligt Johansson (2007) kontrakteras skogsentreprenörer att flisa skogsbränsle ute på hygget för en summa av 55 kr/m 3 s under gynnsamma markförhållanden. När avverknings- och transportkostnaden läggs till blir hanteringskostnaden för hela kedjan 94 kr/m 3 s. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 106 kr/mwh. 37

5.1.2 Grot i välta, utan barr Att lagra avverkningsresterna ute på hygget i små processorhögar över första sommaren och sedan skota ihop det till större vältor under hösten, ger ett skogsbränsle utan barr. Denna hanteringsmetod är den i särklass mest använda hanteringsmetoden i Sverige. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 8 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 8. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Grot i välta, utan barr. Förbränning sker under andra vinterhalvåret. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Avverkning Hygge Lagring Lagring Lagring Skotning Avlägg vid bilväg Lagring Flisning Terminal Lager vid industri Industri x x Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 49 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 6. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet efter ca ett års lagring 1,20 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 9. Substansförlust vid avverkning 25% Tillgängligt vid industri 49% Substansförlust vid hantering 7% Substansförlust vid lagring 19% Diagram 6. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industrin efter ca ett års lagring när hanteringsmetoden grot i välta, utan barr används. 38

Tabell 9. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden grot i välta, utan barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industri efter ca ett års lagring. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 247 kg Fukthalt 50 % 45 % Volym 2,6 m 3 s 1,3 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,20 MWh Energiförlust 0% 49% Enligt Forss (2006) är kostnaderna för avverkning, skotning, flisning av större välta samt transport till industri 110 kr/m 3 s för skogsbränslet i denna hanteringsmetod. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 117 kr/mwh. 39

5.1.3 Buntat grot, utan barr Att lagra avverkningsresterna ute på hygget i små processorhögar över första sommaren ger ett skogsbränsle utan barr, under hösten buntas sedan skogsbränslet och skotas ut till bilväg. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 10 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 10. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Buntat grot, utan barr. Förbränning sker under andra vinterhalvåret. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Avverkning Hygge Lagring Lagring Lagring Buntn. & Skotn. Avlägg vid bilväg Lagring Flisning Terminal Lager vid industri Industri x x Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 50 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 7. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet efter ca ett års lagring 1,20 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 11. Substansförlust vid avverkning 25% Tillgängligt vid industri 50% Substansförlust vid hantering 7% Substansförlust vid lagring 18% Diagram 7. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industrin efter ca ett års lagring när hanteringsmetoden buntat grot, utan barr används. 40

Tabell 11. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden buntat grot, utan barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industri efter ca ett års lagring. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 250 kg Fukthalt 50 % 45 % Volym 2,6 m 3 s 1,3 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,20 MWh Energiförlust 0% 49% Enligt Andersson m.fl. (2000) är kostnaderna för avverkning, buntning, transport till industri, samt sönderdelning vid industri ca 71 83 kr/m 3 s för skogsbränsle om det mellanlagras på terminal och totalt transporteras 80 km, efter omräkning antas hanteringskostnaden för metoden i detta fall vara 75 kr/m 3 s. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 80 kr/mwh. 41

5.2 Skogsbränsle med vissna barr Barren utgör ca 25 % av färska avverkningsresters torrmassa, vilket betyder att om barren medvetet lämnas på hygget, lämnas även en stor del av den potentiella energin i skogsbränslet. Vid uttag av skogsbränsle med barr utförs även all hantering i terrängen i samband med avverkningen. Dessutom kan lagringen ske löst eller buntat (se bild 2) i vältor vid bilväg, vilket gör skogsbränslet lättillgängligt om bränslebehovet ändras och inte begränsas av terrängtransporter. När barren ingår i skogsbränsleuttaget lämnas det inte kvar lika mycket näringsrik biomassa på hygget som rekommenderas. Det ökade uttaget av näringsämnen kan dock kompenseras antingen genom gödsling eller genom att en större andel av den totala mängden grot lämnas kvar väl spridda på hygget. Bild 2. Buntning av skogsbränsle (Bild från: John Deere Forestry AB). 42

5.2.1 Grot i välta, med vissna barr Att lagra avverkningsresterna i större vältor, ger ett skogsbränsle med vissna barr. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 12 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 12. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Grot i välta, med vissna barr. Förbränning sker under andra vinterhalvåret. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Hygge Avverkning Skotning Avlägg vid bilväg Lagring Lagring Lagring Lagring Flisning Terminal Lager vid industri Industri x x Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 58 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 8. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet efter ca ett års lagring 1,41 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 13. Substansförlust vid avverkning 25% Tillgängligt vid industri 58% Substansförlust vid hantering 15% Substansförlust vid lagring 2% Diagram 8. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industri efter ca ett års lagring när hanteringsmetoden grot i välta, med vissna barr används. 43

Tabell 13. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden grot i välta, med vissna barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industrni efter ca ett års lagring. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 289 kg Fukthalt 50 % 45 % Volym 2,6 m 3 s 1,6 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,41 MWh Energiförlust 0% 41% Enligt Forss (2006) är kostnaderna för avverkning, skotning, flisning av större välta samt transport till industri 110 kr/m 3 s för skogsbränslet i denna hanteringsmetod. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 128 kr/mwh. 44

5.2.2 Buntat grot, med vissna barr Att ta tillverka grotbuntar av färska avverkningsrester, ger ett vissnat skogsbränsle där i stort sett alla barren tas till vara. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 14 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 14. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Buntat grot, med vissna barr. Förbränning sker under andra vinterhalvåret. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Hygge Avverkning Buntn. & Skotn. Avlägg vid bilväg Lagring Lagring Lagring Lagring Lagring Terminal Lager vid industri Industri x Sönderdelning Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 66 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 9. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet efter ca ett års lagring 1,62 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 15. Substansförlust vid avverkning 25% Substansförlust vid hantering 5% Tillgängligt vid industri 66% Substansförlust vid lagring 4% Diagram 9. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industrin efter ca ett års lagring när hanteringsmetoden buntat grot, med vissna barr används. 45

Tabell 15. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden buntat grot, med vissna barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industri efter ca ett års lagring. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 333 kg Fukthalt 50 % 45 % Volym 2,6 m 3 s 1,9 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,62 MWh Energiförlust 0% 32% Enligt Andersson m.fl. (2000) är kostnaderna för avverkning, buntning, skotning, transport till industri, samt sönderdelning vid industri ca 71 83 kr/m 3 s för skogsbränsle om det mellanlagras på terminal och totalt transporteras 80 km, efter omräkning (bl.a. transport direkt till industri, 70 km) antas hanteringskostnaden för metoden i detta fall vara 73 kr/m 3 s. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 84 kr/mwh. 46

5.3 Skogsbränsle med färska barr En anläggning som kan ta emot färska avverkningsrester skulle i stor utsträckning komma ifrån problematiken som uppstår vid lagring av skogsbränsle. Förutom att substansförluster skulle undvikas, skulle det inte heller ske någon svamptillväxt som vållar problem vid hanteringen då det är en hälsorisk för de personer som arbetar med materialet. Att helt undvika lagring blir förmodligen svårt, men några hanteringsmetoder ger ändå ett skogsbränsle som går att samla ihop i direkt anslutning till avverkningen (se bild 3). Eftersom energibehovet även i framtiden förmodligen kommer att vara mindre på sommaren än på vintern kan det skogsbränsle som avverkats på sommarhalvåret med fördel lagras några månader med en förmodad torkning som följd. Lagringen syftar dock inte till att torka skogsbränslet, utan endast till att kompensera skillnaden mellan avverkning och energibehov. Eftersom det vid tillvaratagande av färska avverkningsrester inte uppstår så stora substansförluster på hygget kan det ökade uttaget behöva kompenseras genom att en större andel av den totala mängden grot lämnas kvar väl spridda på hygget för att inte skogsmarkens näringsbalans skall störas. Bild 3. När träden upparbetas hamnar grenarna i s.k. processorhögar. Om grenarna samlas ihop i anslutning till avverkningen får man ett färskt skogsbränsle (Bild från: John Deere Forestry AB). Skall skogsbränslet förgasas eftersträvas dock en torr råvara, detta är tänkt ske genom att torka skogsbränslet efter att det är sönderdelat. Enligt Bengtsson (2007) skall skogsbränslet torkas ner till en fukthalt kring 10 % innan förgasning. Den energiåtgång som krävs för att torka skogsbränslet är därför intressant. Frågan är bara om det blir någon markant skillnad på att torka vissnat skogsbränsle med en fukthalt på 45 % eller att torka färskt skogsbränsle med en fukthalt på 50 %. Den energi som går åt för att torka de sista fem procentenheterna ska då värderas mot effektiviteten i de hanteringsmetoder som det färska skogsbränslet medger. 47

5.3.1 Grot i processorhögar, med färska barr Att flisa avverkningsresterna som ligger i processorhögar direkt efter avverkningen ger ett helt färskt skogsbränsle. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 16 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 16. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Grot i processorhögar, med färska barr. Förbränning sker inom några månader efter avverkning. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Hygge Avlägg vid bilväg Terminal Lager vid industri Industri Avverkning Flisning x x x Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 70 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 10. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet 1,67 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 17. Substansförlust vid avverkning 25% Substansförlust vid hantering 5% Tillgängligt vid industri 70% Diagram 10. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industrin om det inte sker någon längre tids lagring av skogsbränslet när hanteringsmetoden grot i processorhögar, med färska barr används. 48

Tabell 17. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden grot i processorhögar, med färska barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industri. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 350 kg Fukthalt 50 % 50 % Volym 2,6 m 3 s 2,0 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,67 MWh Energiförlust 0% 30% Enligt Johansson (2007) kontrakteras skogsentreprenörer att flisa skogsbränsle ute på hygget för en summa av 55 kr/m 3 s under gynnsamma markförhållanden. När avverknings- och transportkostnaden läggs till blir hanteringskostnaden för hela kedjan 94 kr/m 3 s. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 113 kr/mwh. 49

5.3.2 Grot i välta, med färska barr Att först skota ihop de färska avverkningsresterna och sedan flisa dem så fort som möjligt ger ett helt färskt skogsbränsle. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 18 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 18. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Grot i välta, med färska barr. Förbränning sker inom några månader efter avverkning. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Hygge Avlägg vid bilväg Terminal Lager vid industri Industri Avverkning Skotning Flisning x x Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 70 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 11. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet 1,67 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 19. Substansförlust vid avverkning 25% Substansförlust vid hantering 5% Tillgängligt vid industri 70% Diagram 11. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industrin om det inte sker någon längre tids lagring av skogsbränslet när hanteringsmetoden grot i välta, med färska barr används. 50

Tabell 19. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden grot i välta, med färska barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industri. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 350 kg Fukthalt 50 % 50 % Volym 2,6 m 3 s 2,0 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,67 MWh Energiförlust 0% 30% Enligt Forss (2006) är kostnaderna för avverkning, skotning, flisning av större välta samt transport till industri 110 kr/m 3 s för skogsbränslet i denna hanteringsmetod. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 133 kr/mwh. 51

5.3.3 Buntat grot, med färska barr Att först bunta ihop de färska avverkningsresterna och sedan utan någon längre tids lagring se till att de kommer till förbränning ger ett helt färskt skogsbränsle. Beroende på när, var och hur skogsbränslet hanteras och lagras påverkas bl.a. energiinnehåll och fukthalt. Tabell 20 visar när och var olika moment i den beräknade hanteringsmetoden genomförs. Tabell 20. Aktivitetsschema för hanteringsmetoden: Buntat grot, med färska barr. Förbränning sker inom några månader efter avverkning. Lagringstid [månader] 0 3 6 9 12 15 18 21 Bestånd Avverkning Hygge Buntn. & Skotning Avlägg vid bilväg Terminal Lager vid industri Industri Lagring x Sönderdelning Förbränning Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 70 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 12. Om ett ton färska avverkningsrester med en fukthalt på 50 % hanteras enligt aktuell hanteringsmetod blir energiinnehållet 1,67 MWh när det blir tillgängligt vid industri. Skogsbränslets övriga egenskaper redovisas i tabell 21. Substansförlust vid avverkning 25% Substansförlust vid hantering 5% Tillgängligt vid industri 70% Diagram 12. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industrin om det inte sker någon längre tids lagring av skogsbränslet när hanteringsmetoden buntat grot, med färska barr används. 52

Tabell 21. Egenskaper för ett ton nyavverkade avverkningsrester när hanteringsmetoden buntat grot, med färska barr används. Dessutom de egenskaper som samma avverkningsrester har när det blir tillgängligt vid industri. Nyavverkat i skogen Tillgängligt vid industri Torrmassa 500 kg 350 kg Fukthalt 50 % 50 % Volym 2,6 m 3 s 2,0 m 3 s Energiinnehåll 2,38 MWh 1,67 MWh Energiförlust 0% 30% Enligt Andersson m.fl. (2000) är kostnaderna för avverkning, buntning, skotning, transport till industri, samt sönderdelning vid industri ca 71 83 kr/m 3 s för skogsbränsle om det mellanlagras på terminal och totalt transporteras 80 km, efter omräkning (bl.a. transport direkt till industri, 70 km) antas hanteringskostnaden för metoden i detta fall vara 73 kr/m 3 s. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 88 kr/mwh. 53

6 Diskussion 6.1 Skogsbränsle utan barr För att bli av med barren är det vanligt att låta avverkningsresterna ligga kvar på hygget i s.k. processorhögar över sommaren (se bild 4). På så sätt torkar hyggesresterna och barren trillar av. När barren trillat av samlas resten av skogsbränslet in och läggs upp i större vältor för att så småningom transporteras vidare till industrin. Bild 4. Processorhög som lagrats på hygget över en sommar för att barren skall trilla av avverkningsresterna. Som diagram 13 visar är den största skillnaden mellan de olika hanteringsmetoderna vilken kostnad som uttaget medför. I praktiken skiljer sig inte effektiviteten i möjligt energiuttag åt, eftersom den största substansförlusten uppstår när barren i detta fall faller av i lika stor omfattning oavsett hanteringsmetod. 54

2,00 200 1,80 180 1,60 160 Energiinnehåll [MWh/ton nyavverkat] 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 1,20 1,19 1,20 106 117 80 140 120 100 80 60 Hanteringskostnad [kr/mwh] 0,40 40 0,20 20 0,00 0 GROT i processorhögar, utan barr GROT i välta, utan barr Buntat GROT, utan barr Diagram 13. Jämförelse av effektiviteten och kostnaden för olika hanteringsmetoder som ger ett skogsbränsle utan barr. Effektiviteten redovisas i MWh/ton nyavverkat, d.v.s. möjligt energiuttag från ett ton färska avverkningsrester efter ett års lagring (staplar). Kostnaden för varje hanteringsmetod redovisas i kr/mwh (punkter). 6.1.1 Möjligt energiuttag Om industrin vill ha ett skogsbränsle utan barr visar det sig att oavsett vilken hanteringsmetod som används, att ungefär hälften av den potentiella energin blir kvar i skogen p.g.a. barravfall och hanteringsförluster. Det möjliga energiuttaget blir alltså endast 1,2 MWh utav det potentiella energiinnehåll på 2,4 MWh som finns i ett ton färska avverkningsrester i avverkningsögonblicket. Resultatet visar att oavsett om det avbarrade skogsbränslet flisas på hygget, flisas vid avlägg eller buntas på hygget för att sedan sönderdelas vid industri påverkas inte det möjliga energiuttaget något nämnvärt av vilken hanteringsmetod som används. Förutom den del torrmassa (ca 25 %) som av olika anledningar inte blir tillgänglig för uppsamling efter avverkningen så är orsaken till denna halvering av energiinnehållet att barren medvetet lämnas kvar på hygget. Det är alltså barravfallet som orsakar den största specifika substansförlusten (ca 20 %). Inte heller fukthalten verkar påverka det totala energiuttaget något nämnvärt så länge fukthalten endast varierar mellan 45 50 % när förbränningen sker. Om man utför en känslighetsanalys för att se hur fukthalten påverkar energiinnehållet för samma mängd torrmassa skulle energiinnehållet bli ca 1,0 MWh om fukthalten är 65 % och ca 1,3 MWh om fukthalten är 25 %. 55

6.1.2 Hanteringskostnad Det uppstår däremot klara skillnader mellan de olika hanteringsmetoderna när kostnaden för alla moment i hanteringen beräknas och vägs mot det möjliga energiuttaget (se diagram 13). Den hanteringsmetod som leder till den högsta kostnaden visar sig vara lagring av avbarrat grot i välta, med en kostnad på 117 kr/mwh. Den hanteringsmetod som medför lägst kostnad för att få ett avbarrat skogsbränsle torde vara att bunta avverkningsresterna på hygget så att sönderdelningen kan ske med hjälp av en kross vid industri. Denna hanteringsmetod kostar 80 kr/mwh att jämföras med flisning av processorhögar ute på hygget som kostar 106 kr/mwh. Det skall dock tilläggas att om denna kostnad skall gälla så kan flisning på hygget endast ske under de tider på året då marken har hög bärighet och när processorhögarna inte är täckta av snö. Det betyder att flisning på hygget inte kan jämföras med de andra metoderna eftersom dessa faktorer leder till ökad kostnad och risken för sönderkörning av skogsmarken. Den beräknade kostnaden för flisning på hygget kan även ifrågasättas då flera tidigare forskningsresultat, däribland Liss (2003) visar att kostnaden för flisning på hygget är högre i förhållande till andra hanteringsmetoder. Likaså betyder den önskade avbarrningen att skogsmaskiner måste användas vid minst ett extra tillfälle på hygget för att ta tillvara skogsbränslet. Detta leder till ökad risk för sönderkörning samt dyra flyttningskostnader för de stora maskinerna. 56

6.2 Skogsbränsle med vissna barr Kan barren accepteras i skogsbränslet kan groten skotas ut direkt efter avverkningen och läggas i större vältor vid bilväg (se bild 5). När väl skogsbränslet ligger vid bilväg är det lättillgängligt för vidaretransport till industri. Däremot är det inte optimalt att lagra skogsbränslet löst vid bilväg om barren skall ingå. Detta eftersom det även i större vältor sker en avbarrning vilket medför att de barr som trillar av hamnar koncentrerat under vältan och kommer varken skogsmarken eller industrin till nytta. Bild 5. När skogsbränslet lagras i större vältor intill bilväg blir det lättillgängligt då det inte krävs någon mer terrängtransport. 57

Som diagram 14 visar kan både det möjliga energiuttaget och kostnaden påverkas av vilken hanteringsmetod som används för tillvaratagande av skogsbränsle. Substansförluster som uppstår vid lagring av skogsbränsle med barr påverkas alltså av vilken hanteringsmetod som används. 2,00 200 1,80 180 1,60 1,62 160 Energiinnehåll [MWh/ton nyavverkat] 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 1,41 128 84 140 120 100 80 60 Hanteringskostnad [kr/mwh] 0,40 40 0,20 20 0,00 GROT i välta, med vissna barr Buntat GROT, med vissna barr 0 Diagram 14. Jämförelse av effektiviteten och kostnaden för olika hanteringsmetoder som ger ett skogsbränsle med vissna barr. Effektiviteten redovisas i MWh/ton nyavverkat, d.v.s. möjligt energiuttag från ett ton färska avverkningsrester efter ett års lagring (staplar). Kostnaden för varje hanteringsmetod redovisas i kr/mwh (punkter). 6.2.1 Möjligt energiuttag När barren ingår i uttaget av skogsbränsle skapar det möjligheter för ett ökat energiuttag från skogen. Skall barren utnyttjas för energiproduktion gäller det att hanteringen utförs på rätt sätt. Lagras t.ex. skogsbränslet löst i välta uppstår en ofrivillig avbarrning vid hanteringen eftersom barren då har vissnat och lätt lossnar vid flisningen. Det möjliga energiuttaget per ton nyavverkat skogsbränsle blir då 1,41 MWh medan en stor mängd näringsrika barr hamnar under vältan och kan varken utnyttjas som energi eller som näringsämne för skogsmarken. Om skogsbränslet istället buntas när det är färskt blir de allra flesta barren kvar inne i buntarna ända tills att de sönderdelas vid industrin. Det möjliga energiuttaget skulle då kunna bli hela 1,62 MWh. Fukthalten ligger i allmänhet kring 45 % efter ungefär ett års lagring. Om en känslighetsanalys på hur fukthalten påverkar energiinnehållet utförs på de 1,62 MWh som hanteringsmetoden med buntat grot tillhandahåller skulle energiinnehållet variera mellan 1,4 MWh (vid 65 % fukthalt) och 1,7 MWh (vid 25 % fukthalt). 58

6.2.2 Hanteringskostnad Förutom att det två hanteringsmetoderna är olika effektiva finns det även skillnader när kostnaden för alla moment i hanteringen beräknas och vägs mot det möjliga energiuttaget (se diagram 14). Det visar sig även här vara mycket mer kostnadseffektivt att bunta skogsbränslet istället för att hantera det löst. Buntas avverkningsresterna på hygget så att sönderdelningen kan ske i större skala vid industri, blir kostnaden endast 84 kr/mwh. Att lagra det färska skogsbränslet i välta, medför en kostnad på 128 kr/mwh innan det kan levereras till industrin. Det är möjligt att denna kostand är för hög eftersom att fastvolymandelen för grot med barr torde vara högre än för grot utan barr. Det betyder att den volym som kostnaderna är beräknad på blir större än den verkligen är och därmed drar kostnaderna iväg. 59

6.3 Skogsbränsle med färska barr Genom att samla ihop skogsbränslet när det är färskt (se bild 6) får man med sig barren ut från hygget. Detta kan göra att mängden tillgänglig energi ökar, medan risken ökar att näringsinnehållet i skogsmarken påverkas negativt. Bild 6. Ihopsamling av färskt skogsbränsle (Bild från: John Deere Forestry AB). 60

Eftersom det sägs att skogsbränslets fukthalt oftast inte är något problem för moderna förbränningsanläggningar borde möjligheten att bränna helt färska avverkningsrester undersökas. Färskt skogsbränsle har en fukthalt kring 50 % vilket är samma fukthalt som vissnat skogsbränsle ofta har när det bränns. En uppblandning med torrare flis från sågverk och träindustri skulle dessutom kunna sänka den totala fukthalten innan förbränning. Som diagram 15 visar påverkas det möjliga energiuttaget inte så mycket av vilken hanteringsmetod som används om skogsbränslet kan tas till vara utan att lagring behöver ske. Det finns däremot påtagliga skillnader för hanteringskostnaden. 2,00 200 1,80 1,60 1,67 1,67 1,67 180 160 Energiinnehåll [MWh/ton nyavverkat] 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 113 133 88 140 120 100 80 60 Hanteringskostnad [kr/mwh] 0,40 40 0,20 20 0,00 GROT i processorhögar, med färska barr GROT i välta, med färska barr Buntat GROT, med färska barr 0 Diagram 15. Jämförelse av effektiviteten och kostnaden för olika hanteringsmetoder som ger ett skogsbränsle med färska barr. Effektiviteten redovisas i MWh/ton nyavverkat, d.v.s. möjligt energiuttag från ett ton färska avverkningsrester efter ett års lagring (staplar). Kostnaden för varje hanteringsmetod redovisas i kr/mwh (punkter). 6.3.1 Möjligt energiuttag Att det inte blir någon större skillnad mellan olika hanteringsmetoder vid hantering av färskt skogsbränsle beror främst på att den substansförlust som uppstår vid ihopsamlingen är i stort sett lika stora oavsett om det skall flisas, skotas eller buntas på hygget. Detta medför att det möjliga energiuttaget av ett ton färska hyggesrester vid avverkningen blir 1,67 MWh. Beroende på vilken fukthalt som det färska skogsbränslet har förändras det möjliga energiuttaget. Om de färska avverkningsresterna istället har en fukthalt på 65 % sjunker istället energiinnehållet från 1,67 MWh till 1,46 MWh/ton nyavverkat skogsbränsle. En eventuell torkning ner till 25 % fukthalt ger däremot ett energiinnehåll på 1,82 MWh/ton nyavverkat skogsbränsle. 61

6.3.2 Hanteringskostnad Vad det gäller kostnaderna för att ta tillvara det färska skogsbränslet skiljer det sig mellan de olika hanteringsmetoderna (se diagram 15). Att först skota ut avverkningsresterna till bilväg och där sönderdela det medför en kostand på 133 kr/mwh. Om skogsbränslet tas tillvara och flisas i samband med avverkningen borde även flisning på hygget vara förhållandevis konkurrenskraftigt eftersom att flismaskinen borde kunna förflytta sig lika lätt som andra maskiner i terrängen. Kostnaden för flisning på hygget ligger i detta fall på 113 kr/mwh, men begränsas av att flismaskinen måste samordnas med en containerlastbil som kan transportera det flisade skogsbränslet vidare. Likaså torde detta fuktiga och barrika skogsbränsle vara extra känsligt för längre tids lagring i sönderdelad fraktion, vilket kräver att lagringen inte blir för länge vid industrin. Även i detta fall är buntning ett intressant alternativ som skulle kunna sänka kostnaderna. En väl fungerande buntning skulle kunna leverera skogsbränslet till industrin för 88kr/MWh. Även här finns det risk att kostnaderna är lägre än vad som visas i denna rapport eftersom att fastvolymandelen torde vara större för grot med barr. 6.4 Felkällor Stora delar av denna rapport är en sammanställning av gamla forskningsresultat där parametrar såsom substansförluster, fukthalt och kalorimetriskt värmevärde har hämtats. Eftersom syftet är att jämföra olika hanteringsmetoder av skogbränslehantering har de tidigare forskningsresultaten behövts omarbetas. Det betyder att all indata i beräkningarna i denna rapport inte är direkta forskningsresultat, utan har i samråd med Thörnqvist (2006) omarbetats och generaliserats för att kunna appliceras på de olika hanteringsmetoderna. Även om detta kan ge upphov till felkällor bygger trots allt all indata på gammal forskning och omarbetningen är inte större än att den borde överlappas av andra felkällor. Det som däremot påverkar resultatet direkt och som kan ifrågasättas är hur stora substansförlusterna som uppstår vid avverkning och hantering av skogsbränsle. Eftersom det inte gått att finna några direkta forskningsresultat på hur denna fördelning ser ut har det medfört att de substansförluster som uppstår vid hanteringen endast är grova uppskattningar. Generellt kan dock sägas att oavsett hur stora substansförlusterna är i verkligheten är de substansförluster som uppstår vid avverkningen de samma oavsett vilken hanteringsmetod som används. Vad det gäller kostnaderna för de olika hanteringsmetoderna är de i så stor utsträckning som möjligt hämtade från verkliga kostnader. För de hanteringsmetoder som inte gått att få fram dessa kostnader har tidigare forskningsrapporter fått utgöra grunden, där kostnaden har räknats om för att stämma in i jämförelsen med övriga hanteringsmetoder. En annan möjlig felkälla till kostnaderna är att alla kostnader är beräknade utifrån den volym som är levererat till industri. Det finns då en risk att volymen som hanteras minskar efter hand och att olika led i hanteringen hanterar olika mängder skogsbränsle och därmed skulle kostnadsfördelningen vara annorlunda fördelad. Även skillnader i fastvolymsandelen för olika sortiment skogsbränsle påverkar kostnaderna. Generellt borde det vara billigare att hantera skogsbränsle med barr eftersom att fastvolymandelen där är större. 62

7 Slutsatser 7.1 Effektivisering av skogsbränsleuttag I diskussionen har hanteringsmetoder enbart jämförts inom den uppsatta sortimentsindelningen. Men för att belysa möjligheterna till att effektivisera och sänka kostnaderna för skogsbränsleuttaget måste jämförelserna göras över sortimentsgränserna. Det som i slutändan räknas är hur mycket energi som man kan få ut från skogsmarken i förhållande till vad det kostar. Men även om tekniken och naturhänsynen skulle medge ett skogsbränsleuttag inklusive barr återstår fortfarande problemet med att det inte är önskvärt hos de flesta av värmeverken. I bränslebeskrivningar från värmeverken anges ofta att hyggesrester skall vara avlövade och avbarrade innan flisframställningen. Består bränslet av för mycket barr eller annan finfraktion uppstår problem under förbränningen (Eriksson och Westerberg 1998). Hög barrandel påverkar bl.a. den totala fukthalten, densiteten, naturlig askhalten, komponentfördelningen och mikrosvampstillväxten negativt. Modernare förbränningsteknik är däremot inte lika känslig för finfraktion i form av barr, vilket betyder att även här borde det vara önskvärt att teknikutvecklingen leder till att fler förbränningsanläggningar klarar av att ta emot grot med barr. Det betyder att det är en balansgång mellan ett högt energiuttag från skogen, bra och störningssäkra förbränningssystem samt miljöaspekter i skogen. Det borde sedan vara upp till förbrukarna vid industrin att fundera på om barren i framtiden kan inkluderas i det levererade skogsbränslet för att kunna effektivisera hela kedjan. Om kostnader för t.ex. förbränning varierar om skogsbränslet inte är avbarrat visas däremot inte i denna rapport. 7.1.1 Möjligt energiuttag Resultatet visar att om industrierna även i fortsättningen vill ha ett avbarrat skogsbränsle kommer hanteringen inte att kunna effektiviseras så mycket mer. Man blir helt enkelt låst till att låta skogsbränslet ligga kvar på hygget under en sommar för att barren skall trilla av. Vill man av olika anledningar lämna barren i skogen under givna förutsättningar kommer en substansförlust på ca 50 % uppstå oavsett vilken hanteringsmetod som används. Förutom att det kräver att man återkommer med maskiner till skogen flera gånger finns det även andra nackdelar. Eftersom man genom denna traditionella metod både eftersträvar en avbarrning samt en fukthaltssänkning blir man begränsad till en intensiv tillvaratagningsperiod på hösten. Detta medför att de maskiner som skall utföra arbetet får en väldigt stor arbetsbelastning under en kort tid på året. Utförs ihopsamlingen för tidigt har barren inte hunnit trilla av, utförs det för sent blir återfuktningen stor och man riskerar att få sämre markförhållanden under vinterhalvåret. Även om en återfuktning av skogsbränslet inte är något problem för moderna förbränningsanläggningar uppstår problem med ett snötäcke som försvårar ihopsamlingen. Slutsatsen med detta resonemang blir alltså att om man vill effektivisera skogsbränsleuttaget måste vi kanske titta på möjligheten att även ta tillvara barren för energiproduktion. Jämförs hanteringsmetoder för tillvaratagande av avbarrat skogsbränsle med uttag av skogsbränsle med barr ökar det möjliga energiuttaget från slutavverkning med 35 % (se diagram 16). 63

2,00 200 1,80 1,60 1,62 1,67 180 160 Energiinnehåll [MWh/ton nyavverkat 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 1,20 117 84 88 140 120 100 80 60 Hanteringskostnad [kr/mwh] 0,40 40 0,20 20 0,00 GROT i välta, utan barr Buntat GROT, med vissna barr Buntat GROT, med färska barr 0 Diagram 16. Jämförelse av effektiviteten och kostnaden för olika hanteringsmetoder som kan vara intressanta i framtiden. Effektiviteten redovisas i MWh/ton nyavverkat, d.v.s. möjligt energiuttag från ett ton färska avverkningsrester efter ett års lagring (staplar). Kostnaden för varje hanteringsmetod redovisas i kr/mwh (punkter). 7.1.2 Hanteringskostnader Som utgångspunkt för denna rapport att om skogsbränsleuttaget kunde effektiviseras skulle det till och med kunna motivera en kostnadsökning. Resultatet visar däremot att detta inte är något resonemang som behöver föras vidare så länge det inte utvecklas nya hanteringsmetoder. Det är snarare så att ju effektivare uttaget kan bli sänks även kostnaden. Detta med reservation för att det endast gäller så länge man inte försöker öka uttaget genom att ytterligare vara mer noga vid ihopsamlingen. I princip skulle man kunna försöka dammsuga avverkningsområdet på skogsbränsle, men då skulle även kostnaderna dra iväg kraftigt. För att undvika detta uppstår det en substansförlust på 20 25 % vid avverkningen som man inte kommer ifrån oavsett vilken hanteringsmetod som används. Om man utgår från att normalkostnaden är 117 kr/mwh som uppstår när skogsbränslet lagras i processorhögar över sommaren och sedan skotas ihop till vältor. Genom någon form av buntning skulle kostnaden sänkas med 25 30 % (se diagram 16). Vinsten skulle ligga i en billigare skotning och transport, samt att sönderdelningen av skogsbränslet skulle kunna ske vid industri istället för vid avlägg i skogen. Denna möjliga kostnadssänkning är inte att förringa, utan borde motivera att undersöka möjligheten att ta till vara även barren vid industrin. Detta skulle däremot kräva någon form av sönderdelningsanläggningar vid industrin eller möjligtvis vid terminal. Även om det inte finns någon större möjlighet att effektivisera uttaget av avbarrat skogsbränsle skulle kostnaden förmodligen kunna sjunka genom buntning. Alla beräkningar av hanteringskostnaden är utförda på ett transportavstånd på ca 7 mil från skog till industri. Det betyder att i denna rapport tas ingen hänsyn till kostnaden beroende på om avståndet ökar eller minskar. 64

7.1.3 Miljökonsekvenser Skogsstyrelsen (2001a) öppnar för olika alternativ för att bevara naturhänsynen även vid ett förändrat skogsbränsleuttag. De skriver nämligen att dagens system med avbarrning koncentrerat under processorhögarna inte är optimalt. Nya hanteringssystem kan t.ex. öppna möjligheten att även ta tillvara avverkningsrester med barr, utan att ge vika för satta miljömål. Detta kan ske genom ett slarvigt skogsbränsleuttag, d.v.s. att lämna hela grenar och toppar som motsvarar lika stor mängd näring som barren skulle ge. Om näringen sätts till att vara lika fördelad mellan grenar och barr skulle man medvetet endast ta ut 50 % av den potentiella mängden skogsbränsle (se diagram 17). Man får alltså på det sättet med sig lika mycket energi till en lägre kostnad, samtidigt som lika mycket torrmassa lämnas på hygget. Detta styrks då av Thörnqvist (1984b) där han menar att skillnaden på att ta ut grot med barr jämfört med att lämna dem på hygget inte är så stor som ofta görs gällande. Detta skulle t.o.m. kunna göra att en kunnig maskinförare kan styra mängden kvarlämnade avverkningsrester beroende på hur känsligt olika delar av hygget är. Substansförlust vid avverkning 25% Tillgängligt vid industri 50% Substansförlust vid hantering 25% Diagram 17. Genom att genomföra ett slarvigt skogsbränsleuttag borde fler hanteringsmetoder bli accepterade då de grenar som lämnas skulle bli mer spridda över hela avverkningsområdet. Detta genom att medvetet lämna ca 25 % extra av skogsbränslet när ihopsamlingen sker så att det totalt blir lika mycket torrmassa kvar som den idag när barren lämnas. 65

7.1.4 Förkortad lagringstid I nuläget syftar lagring av skogsbränsle i första hand till att fördela energitillgångarna till förbrukningsbehovet under vinterhalvåret. Men lagringen syftar även till att barren skall trilla av samt att skogsbränslet skall torka. Om barren tillåts ingå i skogsbränslet och om fukthalter över 50 % inte är något problem skulle det medföra positiva effekter för hanteringen. Genom att bunta skogsbränslet när det är färskt och skota ut det till bilväg (se bild 6) är all terrängtransport klar när skogsmaskinerna lämnar avverkningsområdet. När väl buntarna ligger vid bilväg kan det köras in direkt till industri, men buntarna kan även lagras utan att barrförlusten blir så stor. Det ger inte bara fördelar som att samma maskiner kan användas för olika moment, utan även en social faktor eftersom att det blir en maskingrupp som arbetar tillsammans på avverkningstrakten. Att arbeta tillsammans och åtminstone ha möjligheten att kunna rotera mellan olika maskiner tar även bort känslan av enformighet som t.ex. ensam flisning vid avlägg medför. Kortare lagringstider minskar risken för stora substansförluster. Men man skulle även komma ifrån mycket av de problem som uppstår när det lagrade skogsbränslet innehåller mögelsporer som är farliga vid inandning. Bild 6. När skogsbränslet lagras i större vältor intill bilväg blir det lättillgängligt då det inte krävs någon mer terrängtransport (Bild från: John Deere Forestry AB). 66

7.2 Framtida hanteringsmetoder Desto flexiblare industrierna kan vara i att ta emot skogsbränsle med varierande egenskaper ökar möjligheten för att kunna utveckla nya hanteringsmetoder. Men även teknikutvecklingen i sig själv kan ge främst ekonomiska fördelar genom effektivare hanteringssystem. De framtida metoder som beskrivits hittills är i princip en vidareutveckling av redan använda metoder. Mest intressant torde vara att utveckla en grotskördare samt en s.k. huggbil (ibland även kallad tuggbil). 7.2.1 Grotskördare På SkogForsk har Glöde (2000) tittat på möjligheten för att utveckla en kombinerad skördare och buntningsmaskin, en s.k. grot- och gagnvirkesskördare. Buntningen skulle då integreras med avverkningen vilket skulle effektivisera skogsbränsleuttaget. Vid avverkning hamnar hyggesresterna i processorhögar. Direkt efter avverkningsmomentet placerar skördaren hyggesresterna i ett aggregat som tillverkar grotbuntar. Ett alternativ skulle kunna vara att utveckla en tvågrepsskördare så att hyggesresterna i själva avverkningsmomentet hamnar direkt på ett inmatningsbord till grotbuntsaggregatet. Grotbuntarna skotas ut till en upplagsplats vid bilväg i samband med rundvirkesskotningen. Där läggs grotbuntarna i travar som täcks med papp för att hindra direkt regnvatten. Grotbuntarna lagras där upp till ett år för att torka ytterligare. Därefter transporteras grotbuntarna med hjälp av timmerlastbil till industrin (se figur 8). Avverkning och buntning av GROT Skotning av grotbuntar till välta vid avlägg Lagring i välta vid avlägg (0 24 månader) Vinter Vår Sommar Höst Vinter Vår Sommar Höst Transport av grotbuntar till industri Sönderdelning av grotbuntar vid industri Figur 8. Beskrivning av hanteringsmetoden: Av grotskördare buntat grot (Bilderna i figuren från Komatsu Forest AB). 67

. Principen för denna hanteringsmetod bygger på att buntningen sker med en kombinerad avverknings- och buntningsmaskin. I normalfallet körs grotbuntarna in till industri för sönderdelning och förbränning under första hösten och vinterhalvåret då behovet av energi är som störst. Lagringsbetingelserna för dessa buntar är de samma som beskrivs i avsnitt 4.6.1 Lagring av buntat grot, med barr. Fördelen med utveckling av en grotskördare borde vara många. Kostnaden för buntning borde minska då buntningen kan ske med skördaren. Enligt Glöde (2000) finns möjligheten att en grotskördare ger ett billigare skogsbränsle än dagens buntsystem om de enskilda kostnaderna för fördyrad avverkning och buntnings inte är överstiger 30 kr/ m 3 s. Vid omräkning av transportavstånd m.m. för att det skall passa in att jämföra med övriga beskrivna hanteringsmetoder i denna rapport, samt att den fördyrade avverkningen och buntningen antas ligga på 10 kr/m 3 s vardera skulle hanteringskostnaden för metoden i detta fall vara 66 kr/m 3 s. Angiven per energienhet blir hanteringskostnaden 80 kr/mwh. Med en skicklig förare borde buntningen kunna pågå samtidigt som avverkning av nya träd sker. Effektiviteten i energiuttag borde bli bättre, eftersom hyggesresterna i samband med avverkning inte hinner sjunka ner i vegetationen och mer av den totala mängden avverkningsrester borde kunna tas tillvara. Av den mängd skogsbränsle som avverkas kan som mest 75 % bli tillgängligt för förbränning eller förgasning vid industri, fördelningen på vad som orsakar substansförlusterna redovisas i diagram 18. Föroreningarna i skogsbränslet borde bli mindre eftersom risken att få med stenar och jord minskar när hyggesresterna inte läggs på marken. Föroreningsrisken minskas även genom att maskinerna inte ofrivilligt kör på hyggesrester som skall tas tillvara. Genom att minimera antalet maskiner och tillfällen som transporter sker i terrängen betyder det att körskadorna borde minska. Övriga fördelar är som vid all buntning att vidaretransporten till industri blir mer effektiv. En nackdel med denna hanteringsmetod är som vid allt uttag av grönt grot att barren följer med ut från hygget, vilket betyder att någon form av återföring av näring måste tillämpas för att uppfylla Skogsstyrelsens rekommendationer. Substansförlust vid avverkning 20% Substansförlust vid hantering 5% Tillgängligt vid industri 75% Diagram 18. Fördelning av substansförluster av torrmassa som uppstår ur den nyavverkade mängden avverkningsrester, samt hur stor del av den nyavverkade mängden avverkningsrester som blir tillgänglig för industri om det inte sker någon längre tids lagring av skogsbränslet. 68

Det är inte bara traditionella avverkningsskördare som skulle kunna kombineras med ett buntningsaggregat. Företaget Fiberpac, håller på att utveckla en förarlös skördare som radiostyrs från skotaren, den s.k. Besten (se bild 7). Skogforsk (2006) har gjort systemstudier där de tittat på lönsamheten i detta system. SkogForsks omdöme blev Best i test. Enligt Carlsson och Lennartsson (2006) menar Fiberpac att utrusta Besten med ett buntningsaggregat vilket skall kunna minska hanteringskostnaderna för tillvaratagande av skogsbränsle. Detta kan bli intressant för att kunna effektivisera skogsbränslehanteringen genom att än mer integrera skogsbränsleuttaget i avverkningen. Bild 7. Överst: Fiberpacs radiostyrda skördare Besten med tillhörande skotar. Nederst: En skiss över hur Fiberpac tänkt sig att montera på ett buntningsaggregat på Besten. 69

7.2.2 Huggbil Likaså skulle den vanliga hanteringen med flisning med en flismaskin kunna ersättas av en lastbil med flishugg (huggbil/tuggbil), vilket enligt von Hofsten m.fl. (2006) tillsammans med buntning är ett av de billigaste alternativen för att ta tillvara skogsbränsle. Oavsett om huggbilen (se bild 8) är tänkt att flisa färskt eller avbarrat skogsbränsle ligger fördelen i att när väl skogsbränslet ligger vid bilväg betjänar lastbilen sig själv. Så det traditionella flissystemet med flisning vid avlägg går ifrån att vara ett hett system där containerbilar och flisskördaren måste samordnas till ett svalt system där lastbilschauffören sköter sig själv. Denna effektivisering borde även kunna sänka kostnaderna för flishanteringen. Bild 8. En s.k. huggbil som kan flisa skogsbränslet vid bilväg (Bild från Bruks Klöckner). Huggbilen borde bli särskilt intressant för att kunna vidareutveckla den idag traditionella skogsbränslehanteringen som kräver en avbarrning. Men även vid hantering av färskt skogsbränsle skulle skotaren på plats vid avverkningen skota ut skogsbränslet som sedan huggbilen kan ta hand om. Ett sådant här ekipage är dessutom mycket mer flexibel än en traditionell grotskördare, t.ex. kan även mindre avverkningar som självverksamma skogsägare genomför kunna leverera grot till industrin. 70