I samarbete med Fukthaltsmätning av biobränsle vid Djupeds kraftvärmeverk i Hudiksvall Daniel Sundberg juni 2012 Examensarbete i Energisystem, 15 hp, B-nivå Energisystemsingenjörsprogrammet Handledare: Peter Norberg Examinator: Mathias Cehlin
2
Förord Denna rapport är ett examensarbete på B-nivå inom området biobränslen och är gjort i samarbete med Värmevärden AB i Hudiksvall, med inriktning på fukthaltsberäkningar och tester vid KVV Djuped i Hudiksvall. Jag vill tacka alla på värmevärden för allt ert stöd och den hjälp jag fått. Tack till mina klasskamrater som jag har haft en otroligt rolig tid tillsammans med, och tack för allt ert stöd. Tack till mina handledare, Bernt Larsson vid Värmevärden och Peter Nordberg vid högskolan i Gävle. Tack till min familj och mina vänner i Hudiksvall Och Gävle. Utan all er hjälp hade detta arbete inte varit möjligt. 3
4
Sammanfattning Tjugoåtta leveranser av biobränsle, bestående av grot, bark och städbark har fukthaltbestämts med en noggrannare metod än den metod som idag används vid Djuped kraftvärmeverk i Hudiksvall, detta för att kartlägga hur exakta fukthaltsmätningarna idag är. Som de flesta andra Kraftvärmeverk i Sverige använder Djuped vikt och fukthalt för beräkningar av energiinnehåll i bränslen, denna är sedan underlag för betalningar till leverantörer av biobränsle. Den testfuktmätning som användes för att bestämma en noggrannare fukthalt vid Djuped bestod av sex gånger större prov än de som idag används, dessa visade tydligt att individuella leveranser av biobränsle kan variera i fukthalt med upp till 6,8 % och att systematiska samt slumpmässiga fel kan förekomma. En lösning på dessa problem är att informera de berörda parterna om hur viktiga noggranna fukthaltmätningar måste vara samt att införa en ny typ av manuell provtagning, som förhoppningsvis eliminerar några av de slumpmässiga felen. Den nya metoden består av sju till åtta gånger större prover jämfört med den idag rutinmässiga fuktprovtagningen och bör öka noggrannheten vid fuktmätning avsevärt. Denna moderniserade metod använder sig av plasthinkar med lufttäta lock istället för plastpåsar, som har visat sig var opålitliga då dessa kan gå sönder eller ligga öppna vid mellanlagring. Atutomatiserade testannordningar för mätning av fukthalt har visat sig fungera snabbt och effektivt men är fortfarande inte tillräckligt utvecklade för att implementeras vid Djupeds kraftvärmeverk i dagsläget. Dessutom bör nya avtal skrivas med leverantörer av biobränsle. Dessa avtal skall involvera energiberäkningar som tar hänsyn till den energi som krävs för de fasförändringar som genomgås vid uppvärmning av den snö och is som kan förekomma i bränslelass under vintertid. 5
6
Summary Twenty eight deliveries of biofuel, consisting of branches and tops, bark and contaminated bark, have been measured with a more accurate manual method for moisture content. The reason for this is to map out exactly how exact the existing measurement of moisture content is. Most of the Swedish biofueled power plants today use weight and moisture content to calculate energy content in bio fuels. This energy content is then the basis for determining the price of said bio fuels. This new manual method of determining moisture content used six times the amount of test material compared to the current way of measuring bio fuel. These new tests showed that individual deliveries of bio fuel can vary up to 6,8 % in moisture content, it was also shown that random and systematic errors can occur during the measurement process. Solutions to these problems are to inform the concerned parties of just how important accurate measurements of moisture content are and to implement a new method of determining moisture in bio fuels. This new method should eliminate some of the random and systematic errors occurring today. The new method uses seven to eight times larger samples compared to the method currently is use today, and should increase the accuracy in moisture measurements drastically. This new method uses plastic buckets with airtight lids instead of the plastic bags in use today. The plastic bags have shown to have a tendency to break or remain open during storage. Automatic devices used to measure moisture content have been shown to be accurate, fast, and effective but are not yet developed enough to be implemented in the process as of yet. New contracts must also be written up with suppliers of biofuels. These new contracts must involve energy calculations that take consideration to the phase shifts that occur when snow and ice from biofuel deliveries are heated up in the furnace during wintertime. 7
Innehållsförteckning 1. Introduktion... 11 1.1 Syfte... 12 1.2 Avgränsningar... 12 1.3 Bakgrund... 12 1.3.1 Bränslen... 12 1.3.2 Grot (grenar och toppar)... 12 1.3.3 Bark... 12 1.3.4Städbark (sållbark)... 12 2. Teori... 15 2.1.1 MWh (energi)... 15 2.1.2 Vedvikt (Kg)... 15 2.1.3 H eff (MWh/Ton)... 15 2.1.4 Askhalt, A (%)... 15 2.1.5 Fukthalt, FH (%)... 16 2.1.6 Torrhalt, TH (%)... 16 2.1.7 Ångbildningsvärme Hvap (MWh/Ton)... 16 2.1.8 Bundet väte (torvkorrektions faktor, MWh/Ton)... 16 2.1.9 Verkningsgrad... 16 2.2 Standarder och avtal... 17 2.2.1 Avtal... 17 2.2.2 Standarder... 17 3 Metod... 19 3.1Projektbeskrivning... 19 3.1.1 Varför är bestämning av fukthalt viktig?... 19 3.2 Utförande... 20 4. Resultat... 23 4.1 Proveldning... 23 4.2 Provsvar... 23 4.3 Jämförelser mellan fukthalter... 24 4.3.1 Jämförelse, fukthalter för Grot... 24 4.3.2 Jämförelse Bark och Städbark... 25 4.3.3 Jämförelse av samtliga prover tagna... 28 4.3.4 Avvikelser... 31 4.4 Skillnad i MWh mellan rutintagna prov och testprov... 32 4.4.1 Skillnad i MWh Grot... 32 4.4.2 Skillnader i MWh Bark samt Städbark... 33 4.4.3 Total skillnad i energiinnehåll mellan Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel)... 34 4.5 Brister... 35 4.5.1 Iakttagna brister... 35 5. Diskussion... 37 5.1 Proveldning... 37 5.2 Val av provtestvolym... 37 5.3. Provmätningstiden... 37 5.4 Jämförelser mellan fukthalter... 37 5.5 Diskussion av avvikelser... 38 5.6 Skillnader i energiinnehåll... 38 5.7 Brister... 38 5.7.1 Systematiska fel/brister... 38 5.7.2 Slumpmässiga fel... 39 5.7.3 Potentiella brister... 40 5.8. Modernisering av manuell provtagning... 40 8
5.9 Automatiserade lösningar... 41 6. Slutsats... 45 7. Litteraturförteckning... 47 Bilaga 1... 48 Bilaga 2... 52 9
10
1. Introduktion Vid Svenska kraftvärmeverk har det alltid varit problematiskt att beräkna anläggningsverkningsgrader. Detta beror till mycket stor del på att kraftvärmeverken i Sverige får sitt bränsle från förnyelsebara oförädlade källor så som trädbränslen från skog, och energigrödor, eller med ett samlat ord; biobränslen. Dessa biobränslen har till skillnad från kol och olja en mycket högre fukthalt bundet till sig (NOTES, 2007). Denna fukthalt kan vara svår att beräkna och ännu svårare att mäta in. De allra flesta biobränsleanläggningarna idag använder vågar för att mäta in fuktprover, prover som sedan placeras i ugnar där det torkar under ca ett dygns tid, efter torkningen vägs provet igen, varefter formeln (1) beräknar fukthalten. Fukthalt = B! /B! [%] (1) Där B T är andelen i kilo torrt bränsle och B F är andelen i kilo fuktigt bränsle. Denna metod fungerar utmärkt på homogena biobränslen så som t.ex. flis och sågspån (enligt Värmevärden). Detta beror troligen på att det innehållande vattnet i dessa bränslen är fördelad jämt över hela bränslevolymen. Det räcker alltså med att ta ett fukthaltsprov per inkommande flis/sågspåns lass för at få ett relativt exakt värde på fukthalten. När däremot samma metod används för inmätning av inhomogena bränslen så som, Grot eller städbarkbark börjar problemen. I nuläget tas fuktproverna ut av chaufförer som levererar biobränslet till anläggningen, prov på ca en liter tas efter tippning av bränslet. Denna liter skall representera hela lassets fukthalt (lasset som kan ha en volym på upp till 120 m 3 ). Provet är alltså en 120 tusendel av lasten och det är här den största felkällan inträffar. Som tidigare nämndes fungerar denna provtagning bättre på homogena bränslen där fukthalten är jämn över hela högen, men när provet tas på inhomogena bränslen där fukthalten kan skilja 30 % (enligt gjorda mätningar), från en del av högen till en annan, skapar det stor problematik. Energibestämningen i MWh bygger alltså på vägning, provtagning och analyser och innehåller många osäkerhetsfaktorer som sammantaget kan ge ett relativt stort fel vilket detta arbete kommer att visa. Även yttre faktorer som snö och is påverkar resultatet. Bränslet betalas till leverantörer utifrån inmätt energi och ett bränslepris i kr/mwh enligt kontrakt. Alla dessa element påverkar systemverkningsgraden, vilken räknas som producerad energi/inmätt bränsle. Potentialen till förbättringar inom det här området var anledningen till att jag ville fokusera mitt exjobb på just inmätning och provtagning av fukthalter i biobränslen. Om jag bara kan förbättra energiberäkningarna på inkommande biobränslen till ett kraftvärmeverk med 1 % har värmeverket i slutändan sparat stora summor i onödiga utgifter. Dessa sparade tillgångar kan då användas till effektiviseringar eller utbyggnationer av t.ex. fjärrvärmenät, vilka på lång sikt kan bidra till ett mer hållbart samhälle. 11
1.1 Syfte Syftet med detta exjobb är att få en inblick i hur fuktprovtagningssystemet fungerar idag, utföra tester, analyser och provbränningar. Allt för att utreda hur stor felmarginalerna på inmätningen av fukthalt är, samt att utifrån den samlade informationen komma med förbättringsförslag som i slutändan potentiellt kan spara pengar för företaget. 1.2 Avgränsningar I huvudsak kommer inriktningen på arbetet gälla de processer som förekommer innan förbränningen av bränslet i pannan, alltså de element av produktionen som idag är svåra att mäta in exakt. Bränsletyperna flis och sågspån kommer inte att analyseras vidare i detta arbete då fukthaltsmätningarna på dessa bränslen stämmer bättre överens med de energibalansberäkningar som Värmevärden utfört. 1.3 Bakgrund 1.3.1 Bränslen Nedan beskrivs de bränslen som används vid KVV Djuped kortfattat. 1.3.2 Grot (grenar och toppar) Grot representerar de restprodukter som blir kvar i skog och mark vid avverkning av träd för produktion av bland annat pappersmassaprodukter och timmer. Groten samlas upp efter avverkning och läggs på hög där den flisas och lagras under speciella väderresistenta pappfiltar. Askhalten är alltid någorlunda konstant, förutsatt att inte produktionen av grot förorenar materialet genom att grus och sten tas med i transporten. Fukthalten i bränslet kan variera stort beroende på andelen fina andelar kontra grova andelar (se bilaga nr 2). 1.3.3 Bark Är den restprodukt som blir över vid sågverk när avverkade träd barkas för att bli timmer. Barken rivs/hackas upp, läggs på hög för att sedan fraktas till biobränsleanläggningar. Barken har relativt hög askhalt beroende på hur förorenad den är av sand och sten mm. Barkens fukthalt varierar i huvudsak med årstid (Storaenso). 1.3.4Städbark (sållbark) Städbark är barkspill från virkesprocesser som inte fångas upp vid avbarkningen, barkspillet ligger ofta otillgängligt under virkesmaskiner och måste då skrapas fram, detta medför att spillet får en hög föroreningsfaktor (askhalt) på grund av den stora andelen grus och sten som följer med, detta resulterar i att städbark bara kan brännas vid större anläggningar som kan hantera den högre askhalten bättre (Storaenso). 12
1.4. Processbeskrivning Planeringen av bränsleleveranser baseras på tidigare års förbrukning. Leverantörer i olika steg kontaktas t.ex. skogsägare, avverkare och åkare med mera. Kontrakt skrivs där leverantörerna binder sig att leverera en viss mängd per månad och energibolaget binder sig att ta emot denna volym. När väl bränslet börjar levereras, kommer det först till en registreringsstation som befinner sig inne på kraftvärmeverkets område. Stationen är utrustad med en våg där bilens bruttovikt vägs, föraren går in på registreringsstationen där han/hon anger, vilken leverantör bränslet kommer ifrån, vikt samt volym. Därefter tippas lasset på designerad plats, föraren av bränslet tar ett prov i en plastpåse från det tippade lasset. Provet skall teoretiskt representera hela lasset och föraren bör därför vara medveten om ungefär hur stora delar av lasset som innehåller, is, snö, föroreningar med mera. Provet tas sedan tillbaks till registreringshytten där bilen vägs igen och provet öronmärks med en streckkod samt tid för leveransen. När leveransen är klar placeras provet i en plastback där det får ligga i väntan på nästa steg i processen. Några gånger per dygn har sedan traktorpersonalen som ansvarar för bränslet inne på kraftvärmeverkets område i uppdrag att, mäta in de prover som leverantörerna lagt i plastbacken. Dessa prover hälls först ner i en metallform (som alltid väger 219 gram, enligt egna mätningar), vägs och registreras med hjälp av streckkoden in i ett datoriserat system. Efter invägningen av de fuktiga bränsleproverna läggs dessa på mellanlagring, för att sedan en gång per dygn placeras in i ett värmeskåp. Värmeskåpet är inställt på en temperatur av 105 o C. Proverna ligger i värmeskåpet mellan 20 och 22 timmar innan de tas ut och vägs igen (allt enligt (SS187114, 1992)). Resultatet blir en mellanskillnad på fuktigt bränsle och tort bränsle. Detta resultat är sedan till grund för hela lasset och leverantören får betalt efter hur många MWh lasset innehåller, ju högre fukthalt provet har desto mindre energi innehåller lasset (Wester, 1991). Leveranserna sköts av flera olika leverantörer varav de flesta arbetar efter ovanstående process. En leverantör har dock ytterligare ett steg i processbeskrivningen. Leverantören hämtar bark från Holmem Timber, där bilen lastas med bark från de existerande högar som befinner sig inne på området. Innan bilen fylls med bränsle, tas ett prov från den barkhög som skall lastas ombord. Detta prov samt bilen körs till VMF Qubera (virkesmätarföreningen) som har anställda på området. De väger i sin tur in bilen och tar hand om det prov som tagits med av chaffören. VMF Qubera behandlar provet och registrerar detta värde tillsammans med bilens vikt och volym i ett datasystem. Denna information är sedan tillgänglig av både säljare och köpare av bränslet. 13
14
2. Teori Här kommer teorin bakom detta arbete att beskrivas, teorin är även nödvändig för fortsatt förståelse av arbetet. 2.1 Faktorer för inmätning av energi Kortfattad beskrivning av de faktorer som bestämmer energiinnehåll i bränsle. 2.1 Energiinnehåll Formel Formel för energiinmätning av bränsle vid Djuped. MWh = vedvikt h!"" 1!!"" Bunded väte!"!"" h!"# 1!"!"" (2) Temperaturen på bränslet ändras beroende på vilken avtalstyp som ligger till grund för leveransen (enligt Värmevärden). 2.1.1 MWh (energi) Energi är begreppet för en effekt som används under en bestämd tid och mäts oftast i Kilowattimmar (KWh), eller Megawattimmar (MWh) (tradbransle.se). I bränsleinmätningar vid värmeverk används alltid MWh. Megawattimmar används för att beteckna mängd lagrad energi (så som biobränslen) samt utgående energi som t.ex. producerad elektricitet (Larsson, 2012). 2.1.2 Vedvikt (Kg) Är den totala vikten av bränsle, inklusive fukt och föroreningar. Anges i ton (Larsson, 2012). 2.1.3 Heff (MWh/Ton) Effektivt värmevärde i askfri torrsubstans, anges i MWh/ton. värdet för värmevärdet bestäms genom analyser utfört av ackrediterat laboratorium eller genom avtal (standardvärdet är då 5,33 MWh/Ton)(Larsson, 2012). 2.1.4 Askhalt, A (%) Askhalt anges i viktprocent av bränslets torrvikt. Viktprocenten tas fram via analys av ackrediterat laboratorium på likadant sätt som effektivt värmevärde. Värdet ändras månadsvis för städbark, dock mer sällan för resterande bränslen. Askhalten varierar relativt mycket beroendet på typ av bränsle t.ex. grot ca 3 % bark ca 3 %, spån ca 0,3 % (Storaenso, Bränsleprodukter), städbark kan ha en askhalt på upp till 30 % (enligt värmevärden). 15
2.1.5 Fukthalt, FH (%) Mängden fukt i ett material i förhållande till den totala vikten. Fukthalt och Torrhalt har ett linjärt samband med varandra.!"##$% (!") Fukthalt % = (3)!"!#$!"#$ (!") Fukthalten i de prover som presenteras i denna rapport kommer att beräknas genom formel (4) Fukthalt % = (!"#$!""#"!"#!"!!"#$!"#!$!"# (!")) (!"!#$!"#$!"!!"#$%#"&'$()* (!")) Provviktsformen har uppmätts till en vikt på 0,219 Kg (4) 2.1.6 Torrhalt, TH (%) Mängden torrt material i förhållandet till den totala vikten av materialet. Torrhalten och fukthalten är de faktorer i energiberäkningen som varierar mest (enligt egna mätningar) och är även den faktor som är svårast att korrekt mäta. Torrhalten räknas fram genom formeln. Torrhalt = 100 Fukthalt % (5) (Larsson, 2012) 2.1.7 Ångbildningsvärme H vap (MWh/Ton) Den energi som krävs för att vatten vid en viss temperatur skall genomgå en eller flera fasförändringar t.ex. från fast form till vätskeform och från vätskeform till gasform. Anges i MWh/ton och varierar beroende på vattnets temperatur (Armatec, 2004). 2.1.8 Bundet väte (torvkorrektions faktor, MWh/Ton) En korrektionsfaktor som enbart används vid beräkning av energivärde i Torv och har därför värdet 0 MWh/ton i vanliga trädbränslen (enligt Bernt Larsson). 2.1.9 Verkningsgrad De enheter som används vid energibalansen kommer i detta fall vara MWh verkningsgrad (%) = (Holm, 2002)!"#å!"#!!"!#$% (!"!)!"#$%%&"'(!"!#$% (!"!) (6) 16
2.2 Standarder och avtal 2.2.1 Avtal Processen vid provtagning och inmätning av biobränsle styrs av avtal som energibolaget och leverantörer ingår med varandra för att garantera en stadig bränsleleverans. Dessa avtal är baserade på standarder som utformats av SSI (Swedish Standards Institute). Energi inmätning, fuktprovtagning, hantering av biobränsle mm är alla baserade på standarder som skall följas för att avtal, leveranser, och i slutändan hela organisationen skall fungera som planerat. När det gäller KVV Djuped har avtalen gällande leverantörernas roll för provtagning och hantering av biobränsle hållits och vrakning av leveranser sker mycket sällan (max en gång per år enligt Värmevärden). Det vill säga, skrotning sker då: Metallföremål förekommer i bränslet. Större stenar förekommer i bränslet. Fler än enstaka tjärlblock förekommer i bränslet. Över stort mateial förekommer i bränslet. Främmande material t.ex. plast förekommer i bränslet. (Larsson, 2012). 2.2.2 Standarder När det gäller standarder används flera, vid olika delar av processen. De standarder som är mest relevant för detta arbete är dock, Bestämning av total fukthalt ( (SS187170, 1997)), Provberedning ( (SS187114, 1992)) och Provtagning ( (SS187113, 1998)). Provberedningsstandarden (SS187114): följs av både KVV Djuped och VMF Qubera. Bestämning av total fukthalt (SS187170): Följs av både KVV Djuped och Qubera (baserat på studiebesök vid Qubera), med noteringen att Djupeds våg inte kan mäta med den noggrannhet som är specificerad enligt standarden SS 187170 (0,05 % av provets vikt). Detta i kombination med att proverna inte bör väga mindre än 300 gram (enligt SS 187113) gör att Djupeds våg (som bara kan väga hela gram) inte kan mäta exakt vikt på samtliga fuktprover. Provtagning (SS 187113): Följs inte av någondera mätstationen. Problemet är praktikalitet, enligt standard skall 10 stycken prover motsvarande 5 liter vardera tas från ett lass på 30 ton (motsvarande en lastbil med släp), sedan blandas, malas ner i flera steg för att slutligen placeras i en form, där provet inte får väga mindre än 300 gram. I praktiken är detta omöjligt att genomföra på grund av tiden det tar att samla upp, blanda och mala ner dessa 50 liter bränsle. Provtagningen som idag görs av chauffören av biobränsle kan göras mycket fort och med minimal arbetsbörda men felmarginalen i fukthalt i förarens prov kan vara stor. Den befintliga provtagningen är alltså bara avtalsframställd och har ingenting med standard att göra. 17
18
3 Metod 3.1Projektbeskrivning Projektet kommer att vara uppdelat i flera olika delar, en beskrivning av hur processen går till idag, jämföra detta med relevanta standarder och branscherfarenheter, identifiera och beskriva brister i processen, lämna förslag på förbättringar, följa upp förbättringsförslagen, samt undersöka hur stora förlusterna är idag genom proveldningar av inhomogena bränslen. 3.1.1 Varför är bestämning av fukthalt viktig? Som tidigare beskrivits är fukthalt den variabel i energibestämning hos biobränslen som fluktuerar mest mellan olika lass av bränsle. Fukthalten har en direkt inverkan på hur mycket energiinnehåll en viss del bränsle innehåller (Wester, 1991). Exempel: Två olika lass med Grot anländer vid ett kraftvärmeverk. Båda lassen har den totala vikten 35 Ton. Ett av lassen har en fukthalt motsvarande 55 %. Lass nummer 2 har en fukthalt motsvarande 54 %. Värmevärdet samt askhalten i de två högarna är identisk. Enligt ekvation (2), kommer hög nummer 1 att få ett energiinnehåll motsvarande: MWh = 68,4 Hög nummer 2 får ett energiinnehåll på: MWh = 70,5 Med en ökning av fukthalten med 1 % minskade energiinnehållet med 2,1 MWh, eller 3 %. Ett annat exempel kan göras på prisskillnaderna på prov nr 11 (se bilaga nr 2). Lass nr 11 har en vikt på 24,7 Ton och ett energiinnehåll (enligt rutininmätning) på 77,3 MWh, om energin multipliceras med ett antaget pris per MWh på 200 Kr blir värdet på lasset 15460 Kr. Om sedan samma pris multipliceras med en noggrannare uppmätt fukthalt för samma lass (87,1 MWh) blir värdet 17420 Kr. Skillnaden på fukthalter utgör alltså en prisskillnad på 1960 Kr. Dessa skillnader i fukthalt kan över en längre tidsperiod skapa stora prisskillnader som leverantören eller energibolaget går miste om. 19
(Bild 1; Redogörelse för fukthaltens inverkan på effektivt värmevärde i biobränsle (Grot) (Erlandsson, 2008)) Enligt bild 1 kan slutsatsen dras att fukthalten har en direkt inverkan på biomassans värmevärde och i slutändan hela energibalansen för energiverket. 3.2 Utförande De fuktprovtagningar som idag är rutin vid KVV Djuped, utgörs som tidigare beskrivits av en ytterst förenklad variant av svensk standards SS 187113. Denna standard säger att, storleken på prov tagna ur biobränslelass på runt 30 ton bör ligga runt 50 liter för att få ett någorlunda exakt värde av fukthalten. Tas ett prov på 50 liter ur ett lass på 30 ton (biobränslelass som anländer vid Djuped ligger vanligtvis mellan 35-45 ton per lastbil, beroende på fukthalt (se bilaga nr 2) ligger enligt SS187113 konfidensintervallet på 95 %. Detta leder till att ett analysvärde kan förväntas ligga inom de specificerade precisionsgränserna 95 gånger av 100 (SS187113, 1998). Djupeds provtagningar är alltså en femtioendedel så stora som de prover svenskstandard rekommenderar skall tas. Med svensk standard och examensarbetet (Hägg, 2008) som bakgrund, formades en ny testprovtagningsmetod ut för fukthaltprovtagning vid KVV Djuped. Denna testfukthaltsprovtagning utgjordes av 6 stycken prov per lastbil. Mängden bränsle per prov är snarlik mängden som tagits tidigare vid Djuped, med skillnaden att 6 prov alltså togs per lass istället för 1 prov. Anledningen till varför inte svensk standard följdes var praktisk, det är mycket svårt för provtagarna att tidsmässigt hinna ta ett 50 litersprov per lastbil, särskilt under de kallare delarna av året då åtskilligt många fler lastbilar anländer till Djuped per dygn. Dessa prov skall sedan blandas, malas ner, i åtskilliga steg innan de vägs och placeras i ugn. I examensarbetet som gjordes vid Dåvmyran i Umeå drogs slutsatsen att 4 prov på ca 2 liter skall tas runt den nytippade högen, 2 under midjemått och 2 över (Hägg, 2008). Då denna metod är mer praktisk än den svensk standard rekommenderar, drog författaren av detta exjobb slutsatsen att fler prov med mindre material per prov bör tas 20
runt högen för att maximera chanserna för att representativiteten av olika beståndsdelar som, snö, is och sten kommer med. När proverna väl tagits följdes samma procedur som tidigare beskrivits angående registrering och vägning före samt efter ugnstorkning. Under utförande av fukthaltsprovtagning kommer anteckningar att föras på potentiella brister i processen. Dessa brister kommer att bli presenterade i resultatdelen av denna rapport och lösningsförslag kommer att göras i diskussionsdelen. Utförande av proveldning sker för att kontrollera hur hög verkningsgraden är vid kraftvärmeverket i Djuped, denna proveldning jämförs sedan med två tidigare proveldningar gjorda under 2010. Genomförandet går till så att under en specifik tid på fem dygn, skall endast en typ av bränsle användas i pannan (i detta fall grot). En speciell lagringsplats för groten kommer att göras, bränslet som sedan läggs vid denna lagringsplats kommer att mätas rutinmässigt för fukthalt och energiinnehåll samt skall testprovtagningar göras av fukthalten med den metod som beskrivits tidigare i detta kapitel. Under de framförliggande fem dygnen kommer enbart bränsle från denna lagringsplats användas. Efter att de fem dygnen passerat skall denna lagringsplats vara helt tömd på bränsle, på så sätt går det att mäta hur mycket energi som gått in i pannan. Under denna fem dygns period skall energimätare inne på kraftvärmeverket att läsas av och loggas. När sedan provbränningen är klar kommer verkningsgraden vid anläggningen att räknas ut med ekvation (6), resultaten av denna proveldning presenteras i resultatdelen av denna rapport samt i bilaga nr 1. 21
22
4. Resultat I detta kapitel redovisas de resultat som testfuktprovtagningen visat, de brister som iakttagits under provtagning, samt lösningsförslag till de brister som observerats. 4.1 Proveldning De kompletta resultaten av proveldningen kan ses i bilaga nr 1. Provperiodens längd 120h Tillförd energi in (MWh) 1938 Utgående energi (MWh) 1578 Verkningsgrad (%) 81,4 (Tabell 1; Redogörelse för inkommande och utgående energi samt verkningsgrad, ekvation (6) har använts för att beräkna verkningsgrad). 4.2 Provsvar Under examenarbetets gång har totalt 28 provtagningar gjorts. Resultaten från dessa prov har sammanställts i ett Exceldokument som i detta arbete kommer att vara bilaga nr 2. Dessa provtagningar motsvarar ca 5 % av den totala mängden bränsle som levererats till KVV Djuped under perioden 14:e februari till 25:e april. I Exceldokumentet redovisas: Typ av bränsle t.ex. Grot, bark eller Städbark. Id nummer (detta nummer är till för att mer information om provet och lasset skall kunna hämtas efter behov t.ex, datum, lassets vikt och leverantör). Rutinprovtagningens fukthalt, alltså den fukthalt som rutinprovtagningen registrerat. Testprovtagningens fukthalt, för alla 6 prover. Medelfukthalten av de 6 testproven. Medianen av de 6 testproven. Vikt i kilo för testproven, före samt efter ugn. Vikt på det totala lasset. Energiinnehåll per lass enligt rutintagna fuktprov (energiinnehållet har beräknats med ekvation (2). Energiinnehåll per lass enligt testprovtagen fukthalt. Datum för inkommande lass. 23
4.3 Jämförelser mellan fukthalter Jämförelser görs mellan de fuktprov som tas rutinmässigt av personal på plats vid Djuped (härefter nämnda; Fukthalt (standardprov), de prover som tagits av författaren (härefter nämnda; Fukthalt (medel) samt medianvärdet av Fukthalt (medel). 4.3.1 Jämförelse, fukthalter för Grot 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median (Figur 1; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens median värde av Grot). Nr Fukthalt (standardprov) Fukthalt (medel) Median 1 39,0 % 33,7 % 33,7 % 2 44,6 % 49,2 % 48,5 % 3 55,3 % 54,8 % 54,3 % 4 38,9 % 34,6 % 32,4 % 5 50,9 % 52,9 % 47,1 % 6 62,9 % 62,1 % 60,7 % 7 48,2 % 50,0 % 49,4 % 8 29,0 % 27,1 % 27,4 % 9 53,4 % 55,5 % 56,2 % 10 49,3 % 55,9 % 54,3 % 11 35,0 % 28,2 % 27,9 % 12 47,1 % 46,6 % 44,7 % 13 43,6 % 39,3 % 38,4 % 14 69,0 % 69,4 % 69,4 % 15 61,5 % 66,0 % 65,0% (Tabell 2; Redogörelse för provresultaten av Grot, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt). 24
Resultaten visar att; I 53 % av fallen har standardprovet en högre fukthalt än medelvärdet av testprovtagningarna. I 60 % av fallen högre fukthalt än medianen av testprovtagningarna. Differensen i fukthalt mellan standardprov och testprovtagning varierar mellan 6,8 procentenheter ner till 0,4 procentenheter. Differensen i fukthalt mellan standardprov och medianvärde varierar mellan 7,1 procentenheter ner till 0,4 procentenheter. I 7 av de 15 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och test provet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). I 4 av de 15 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och medianvärdet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). 1 Det referensvärde som gäller för precisionen (enkla medelfelet) vid provtagning för fukthalt är 2.0 %. Dessa avvikelser innefattar också de fel som kan uppstå vid provtagning, provberedning och analys (SS187113, 1998). 4.3.2 Jämförelse Bark och Städbark 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 1 2 3 4 5 6 7 Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median (Figur 2; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens medianvärde av Bark). Nr Fukthalt (standardprov) Fukthalt (medel) Median 16 55,7 % 57,5 % 57,7 % 17 61,6 % 62,7 % 62,5 % 18 57,8 % 61,3 % 61,1 % 19 64,3 % 62,7 % 63,1 % 20 53,3 % 53,8 % 53,4 % 21 56,1 % 49,4 % 49,4 % 22 53,9 % 53,3 % 52,8 % (Tabell 3; Redogörelse för provresultaten av Bark, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt). 25
Resultaten visar att; I 43 % av fallen har standardprovet en högre fukthalt än medelvärdet av testprovtagningarna. I 43 % av fallen högre fukthalt än medianen av testprovtagningarna. Differensen i fukthalt mellan standardprov och testprovtagning varierar mellan 6,7 procentenheter ner till 0,5 procentenheter. Differensen i fukthalt mellan standardprov och medianvärde varierar mellan 6,7 procentenheter ner till 0,1 procentenheter. I 2 av de 7 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och test provet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). I 2 av de 7 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och medianvärdet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). 1 Det referensvärde som gäller för precisionen (enkla medelfelet) vid provtagning för fukthalt är 2.0 %. Dessa avvikelser innefattar också de fel som kan uppstå vid provtagning, provberedning och analys (SS187113, 1998). 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 1 2 3 4 5 6 Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median (Figur 3; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens medianvärde av Städbark). 26
Nr Fukthalt (standardprov) Fukthalt (medel) Median 23 57,7 % 57,2 % 57,5 % 24 62,2 % 64,8 % 64,8 % 25 62,2 % 64,3 % 63,3 % 26 60,5 % 56,7 % 55,8 % 27 71,8 % 71,7 % 72,0 % 28 70,4 % 69,3 % 69,4 % (Tabell 4; Redogörelse för provresultaten av Städbark, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt). Resultaten visar att; I 67 % av fallen har standardprovet en högre fukthalt än medelvärdet av testprovtagningarna. I 50 % av fallen högre fukthalt än medianen av testprovtagningarna. Differensen i fukthalt mellan standardprov och testprovtagning varierar mellan 3,8 procentenheter ner till 0,1 procentenheter. Differensen i fukthalt mellan standardprov och medianvärde varierar mellan 4,7 procentenheter ner till 0,2 procentenheter. I 3 av de 6 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och test provet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). I 4 av de 6 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och medianvärdet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). 1 Det referensvärde som gäller för precisionen (enkla medelfelet) vid provtagning för fukthalt är 2.0 %. Dessa avvikelser innefattar också de fel som kan uppstå vid provtagning, provberedning och analys (SS187113, 1998). 27
4.3.3 Jämförelse av samtliga prover tagna 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median (Figur 4; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens medianvärde av Grot, Städbark). (Redogörelse för provresultaten av Grot, bark och Städbark, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt) 28
Nr Fukthalt (standardprov) Fukthalt (medel) Median 1 39,0% 33,7% 33,7% 2 44,6% 49,2% 48,5% 3 55,3% 54,8% 54,3% 4 38,9% 34,6% 32,4% 5 50,9% 52,9% 47,1% 6 62,9% 62,1% 60,7% 7 48,2% 50,0% 49,4% 8 29,0% 27,1% 27,4% 9 53,4% 55,5% 56,2% 10 49,3% 55,9% 54,3% 11 35,0% 28,2% 27,9% 12 47,1% 46,6% 44,7% 13 43,6% 39,3% 38,4% 14 69,0% 69,4% 69,4% 15 61,5% 66,0% 65,0% 16 55,7% 57,5% 57,7% 17 61,6% 62,7% 62,5% 18 57,8% 61,3% 61,1% 19 64,3% 62,7% 63,1% 20 53,3% 53,8% 53,4% 21 56,1% 49,4% 49,4% 22 53,9% 53,3% 52,8% 23 57,7% 57,2% 57,5% 24 62,2% 64,8% 64,8% 25 62,2% 64,3% 63,3% 26 60,5% 56,7% 55,8% 27 71,8% 71,7% 72,0% 28 70,4% 69,3% 69,4% (Tabell 5; Redogörelse för provresultaten av Grot, Bark och Städbark, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt). 29
Resultaten visar att; I 54 % av fallen har standardprovet en högre fukthalt än medelvärdet av testprovtagningarna. I 54 % av fallen högre fukthalt än medianen av testprovtagningarna. Differensen i fukthalt mellan standardprov och testprovtagning varierar mellan 6,8 procentenheter ner till 0,2 procentenheter. Differensen i fukthalt mellan standardprov och medianvärde varierar mellan 7,0 procentenheter ner till 0,1 procentenheter. I 13 av de 28 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och test provet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). I 16 av de 28 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och medianvärdet 2 procentenheter 1 eller mindre (SS187113). 1 Det referensvärde som gäller för precisionen (enkla medelfelet) vid provtagning för fukthalt är 2.0 %. Dessa avvikelser innefattar också de fel som kan uppstå vid provtagning, provberedning och analys (SS187113, 1998). 30
4.3.4 Avvikelser Redogörelse för samtliga avvikelser mellan Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel) samt Fukthalt (standard) och Median. Nr Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Avvikelse Median Avvikelse 1 39,0% 33,7% 5,3% 33,7% 5,4% 2 44,6% 49,2% - 4,6% 48,5% - 3,9% 3 55,3% 54,8% 0,5% 54,3% 1,0% 4 38,9% 34,6% 4,3% 32,4% 6,5% 5 50,9% 52,9% - 2,0% 47,1% 3,7% 6 62,9% 62,1% 0,7% 60,7% 2,2% 7 48,2% 50,0% - 1,8% 49,4% - 1,2% 8 29,0% 27,1% 1,9% 27,4% 1,6% 9 53,4% 55,5% - 2,1% 56,2% - 2,8% 10 49,3% 55,9% - 6,5% 54,3% - 4,9% 11 35,0% 28,2% 6,8% 27,9% 7,0% 12 47,1% 46,6% 0,5% 44,7% 2,4% 13 43,6% 39,3% 4,3% 38,4% 5,2% 14 69,0% 69,4% - 0,5% 69,4% - 0,5% 15 61,5% 66,0% - 4,6% 65,0% - 3,5% 16 55,7% 57,5% - 1,9% 57,7% - 2,1% 17 61,6% 62,7% - 1,1% 62,5% - 1,0% 18 57,8% 61,3% - 3,6% 61,1% - 3,3% 19 64,3% 62,7% 1,6% 63,1% 1,2% 20 53,3% 53,8% - 0,5% 53,4% - 0,1% 21 56,1% 49,4% 6,7% 49,4% 6,7% 22 53,9% 53,3% 0,5% 52,8% 1,0% 23 57,7% 57,2% 0,4% 57,5% 0,1% 24 62,2% 64,8% - 2,6% 64,8% - 2,7% 25 62,2% 64,3% - 2,1% 63,3% - 1,1% 26 60,5% 56,7% 3,8% 55,8% 4,7% 27 71,8% 71,7% 0,2% 72,0% - 0,2% 28 70,4% 69,3% 1,1% 69,4% 1,0% (Tabell 6; Redogörelse för avvikelser mellan Fukthalt (standar) samt Fukthalt (medel) samt Fukthalt (standard) och Median). Summa av den totala avvikelsen för de 28 fukthaltsproven blir 0,2 %. Alltså Fukthalt (standard) har 0,2 % högre fukthalt än Fukthalt (medel). Summa för medianavvikelsen för samtliga prover blir 0,8 % (median värdet är 0,8 % högre än Fukthalt (standard). 31
4.4. Skillnad i MWh mellan rutintagna prov och testprov Fukthalternas värde kan visualiseras ytterligare genom att beräkna energiinnehållet per lass, beroende på vilken fukthalt som används. Energiinnehållet kan sedan multipliceras med ett pengavärde per MWh, för att få fram kostnad på respektive lass. Ekvation (2) har använts för att beräkna det ungefärliga energiinnehållet per lass. Beräkningar har utförts med fukthalt (standard) samt fukthalt (medel). Askhalt i procent, samt värmevärde i MWh/Ton, har konstant värde i dessa beräkningar. De variabler som ändras är vikt i Ton, samt fukthalt (standard) och fukthalt (medel). 4.4.1 Skillnad i MWh Grot Skillnaden mellan Fukthalt (standard) och fukthalt (medel) i inmätt energi (MWh). 140,0 120,0 100,0 MWh 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 MWh standard MWh test (Figur 5; Mätning av energiinnehåll i Grot. [MWh standard] representerar fukthalt (standard), [MWh Test] representerar fukthalt (medel)). 32
Nr Vikt (Ton) Fukthalt (standardprov) MWh standard Fukthalt medel MWh test 1 30,6 39,0% 88,4 33,7% 98,0 2 13,05 44,6% 33,5 49,2% 30,0 3 28 55,3% 54,2 54,8% 55,1 4 30,95 38,9% 89,7 34,6% 97,6 5 16,6 50,9% 36,5 52,9% 34,5 6 35,2 62,9% 52,6 62,1% 54,1 7 6,75 48,2% 15,9 50,0% 15,2 8 35,7 29,0% 124,2 27,1% 128,0 9 37,15 53,4% 76,1 55,5% 71,5 10 35,85 49,3% 82,0 55,9% 68,2 11 24,7 35,0% 77,3 28,2% 87,1 12 35,15 47,1% 84,9 46,6% 86,0 13 36,65 43,6% 96,1 39,3% 105,3 14 37,6 69,0% 42,8 69,4% 41,8 15 38,2 61,5% 60,2 66,0% 50,0 (Tabell 7; Skillnader i energiinnehåll i Grot mellan Fukthalt (Standard) och Fukthalt (medel). 4.4.2 Skillnader i MWh Bark samt Städbark MWh 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 MWh standard MWh test (Figur 6; Mätning av energiinnehåll i Bark. [MWh standard] representerar fukthalt (standard), [MWh Test] representerar fukthalt (medel)). 33
Nr Vikt (Ton) Fukthalt (standardprov) MWh standard Fukthalt medel MWh test 16 39,85 55,7% 76,3 57,5% 72,0 17 38,2 61,6% 60,0 62,7% 57,4 18 39,3 57,8% 70,4 61,3% 62,2 19 41,05 64,3% 57,9 62,7% 61,9 20 40,35 53,3% 82,8 53,8% 81,7 21 40,2 56,1% 76,0 49,4% 91,8 22 37,15 53,9% 75,1 53,3% 76,3 (Tabell 8; Skillnader i energiinnehåll i Bark mellan Fukthalt (Standard) och Fukthalt (medel)). MWh 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1 2 3 4 5 6 MWh standard MWh test (Figur 7; Mätning av energiinnehåll i Städbark. [MWh standard] representerar fukthalt (standard), [MWh Test] representerar fukthalt (medel)). Nr Vikt (Ton) Fukthalt (standardprov) MWh standard Fukthalt medel MWh test 23 37,15 57,7% 66,8 57,2% 67,8 24 40,7 62,2% 62,5 64,8% 56,2 25 40,2 62,2% 61,6 64,3% 56,6 26 38,15 60,5% 62,4 56,7% 70,9 27 35,45 71,8% 34,4 71,7% 34,7 28 34,95 70,4% 36,8 69,3% 39,0 (Tabell 9; Skillnader i energiinnehåll i Städbark mellan Fukthalt (Standard) och Fukthalt (medel)). 4.4.3 Total skillnad i energiinnehåll mellan Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel) MWh Standard MWh Medel Avvikelse MWh 1837,4 1850,8 13,4 (Tabell 10; Differens mellan energiinnehåll mellan Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel). 34
4.5 Brister De fel och brister som kommer att gå igenom i denna rapporten är iakttagna, potentiella eller noterade under fuktbränslemätning vid KVV Djuped i Hudiksvall och bör inte nödvändigtvis vara applicerbara vid andra kraftvärmeverk. 4.5.1 Iakttagna brister Här kommer de brister som är iakttagna att beskrivas, de förbättringar som bör införas för att lösa problemen redovisas i diskussionsdelen av denna rapport. Smutsiga provformar: Om smuts förekommer i formarna för fuktprover kan denna smuts ändra formens verkliga vikt, detta resulterar i att fuktproverna inte visar en korrekt fukthalt. Tester utförda på smutsiga formar har visat att fukthalten kan öka med hela 2 % i förhållande till prov tagna i rengjorda formar. Testerna är utförda enligt ekvation (3). Påsar med fuktprover tagna av chaufförer ligger öppna i väntan på invägning. Detta betyder att dessa provet utsätts för de luftförhållanden som råder inne i provhytten, vilket oftast resulterar i att vatten från proverna avdunstar till omgivningen. bränsle exponering (h) vikt vid invägning vikt vid utvägning fuktavgång fuktavgång Grot 6 timmar 0,453 Kg 0,447 Kg 0,006 Kg 1,3% Bark 6 timmar 0,422 Kg 0,417 Kg 0,005 Kg 1,2% (Tabell 11; redogörelse för mängden vatten som avdunstat från öppna provpåsar vid mellanlagring). Vid invägning av prover före respektive efter ugnsbehandling registreras vikten omedelbart utan att låta vågen stabilisera sig självt till den nya vikten. Detta kan i vissa fall leda till en felaktig beräkning av fukthalten. Lappen som öronmärker fuktprovet ligger i provet vid mätning. Detta kan leda till en liten men felaktig invägning av provet, vilket i sin tur kan resultera i en felaktig beräkning av fukthalten. Vågen som väger fuktproverna har vid vissa tillfällen varit smutsig, detta kan resultera i en felaktig invägning av fuktproverna som i sin tur kan resultera i en felaktig beräkning av fukthalten (denna iakttagelse är bara en notering och bör inte ha en särskilt stor inverkan på resultatet). 35
36
5. Diskussion 5.1 Proveldning En utvärdering av resultaten av proveldningen finns i bilaga nr 1. 5.2 Val av provtestvolym Enligt svensk standard (SS 187113 som beskrivs i teoridelen av denna rapport), skall prov från lass innehållande 30 Ton eller mer innehålla minst 50 liter biobränsle för att få en acceptabel noggrannhet på fukthalt. Detta är, tidigare också beskrivits i metod delen av denna rapport inte möjligt. Enligt (Hägg, 2008) är en annan metod att använda mindre del provmaterial (ca 8 liter). Detta medför en minskad noggrannhet i det uppmätta bränslet men ökar den praktiska utföringsförmågan av fukthaltsprover. Om det antas att noggrannheten i fukthalt är densamma mellan volymen taget vid KVV Dåvamyran (Hägg, 2008) och proven tagna till denna rapport, kan vi konstatera att noggrannheten hos fuktproverna är acceptabla och att dessa kan användas för jämförelse med Fukthalt (standard) som idag används vid KVV Djuped. 5.3. Provmätningstiden Fukthaltsprovtagningen gjordes mellan den 14:e februari och den 25:e april. De flesta proverna har tagits under månaderna mars (13 st) och april (13 st) och bara 2 prover har tagits i februari, detta kan ha en påverkan på fukthalten i materialet, då snösmältning ägt rum under de senare delarna av mars och hela april och därför ackumulerats i de högar som legat ute på landsbygden. Detta kan förklara varför prov 1-13 har en lägre fukthalt i snitt jämfört med prov 14-28. Hänsyn har heller inte tagits till hur biobränslet lagrats ute i skog och mark. Enligt (Andersson, 2008) är fukthalt i lagrade biobränslehögar direkt kopplad till hur de är lagrade, avrinning, solinstrålning och vindpåverkan är direkta påverkande faktorer. Denna information har inte varit känd och har därför inte tagits med i denna rapport. 5.4 Jämförelser mellan fukthalter Som kan ses av resultaten av fukthaltsmätningarna ses ett tydligt samband mellan Fukthalt (standard) och fukthalt (medel). Inga prover visar extrema skillnader i fukthalt, högst ligger prov nr 11 på 6,8 % skillnad i fukthalt och lägst ligger prov nr 27 på 0,2 %. Detta tyder på att den fukthaltsanalys som idag görs vid Djuped är relativt nära en acceptabel noggrannhet, men att förbättringar kan utföras för ännu noggrannare mätningar av fukthalter. 37
5.5 Diskussion av avvikelser De avvikelser som presenterats i resultatdelen visar att det sammanlagda medelvärdet av avvikelser för Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel) är 0,2 % och kan därmed försummas. Avvikelsen mellan Fukthalt (standard) och Median är något högre, 0,4 % men kan fortfarande försummas på grund av den låga differensen mellan proverna. Att avvikelserna har låga differenser kan tolkas som att fuktprovtagningen som idag är implementerad vid KVV Djuped är relativt exakt över en längre tidsperiod (ca två månader). Men det är viktigt att poängtera att summan av dessa avvikelser inte visar hur stora skillnaderna är per biobränslelass. Dessa kan fortfarande variera flera procent. 5.6 Skillnader i energiinnehåll Skillnaderna i energiinnehåll mellan fukthalt (standard) och fukthalt (medel) i varje lass ger en tydligare bild över hur viktig noggrannheten i uppmätt fukthalt måste vara för att rätt pris skall kunna sättas på varje inkommande lass. 5.7 Brister De brister som är iakttagna under den period då testprovtagning gjorts av fukthalt, kan svara för en del av de skillnader i fukthalt som dokumenterats. Det bör sägas dock att, även om dessa brister åtgärdas, kan fel fortfarande uppstå kring fuktprovtagning. 5.7.1 Systematiska fel/brister Med systematiska fel menas fel eller brister som görs så ofta att de så gott som alltid visar högre eller lägre värden än det sanna värdet. Dessa fel/brister kan vara mycket svåra att upptäcka. Enligt SS17 71 13 (SS187113, 1998)) uppstår de främsta systematiska felen när: Prov tas från en icke representativ del av bränslemängden, t.ex. från den ena sidan av en bandtransportör. Prov som tas ut på sådant sätt att det inte blir representativt för det material som befinner sig i provtagningskanalen, t.ex. genom att man använder en provtagningsanordning som är för liten för att större styckestorlekar skall kunna komma med eller genom att prov tas ut från en yta som är utsatt för värme, vind eller nederbörd. För att undvika systematiska fel bör provtagningen ske på samma sätt eller så likt som möjligt som standard (SS 18 71 13) beskriver. De systematiska fel som iakttagits är främst gällande urvalet av fuktprovsmaterial. Den sönderhackade grot som anländer vid KVV Djuped är ofta ojämnt sönderdelad. Detta resulterar i att när fuktprover hämtas upp från en nytippad grothög, får de största grotdelarna inte plats i den påse som används vid provtagning. Alltså blir proven inte representativa. Nämnas bör dock att andelen stora grotdelar i ankommande lass troligtvis utgör en ytterst liten del av leveransen och har därför en liten påverkan på den fukthalt som mäts upp. När energiinnehåll i inkommande bränslen beräknas, baseras ekvationen på vilket avtal leverantören har med värmeverket. Det betyder till exempel att ekvation (2) inte nödvändigtvis tar hänsyn till att bränslet innehåller fruset vatten vintertid. Ekvationen kan alltså räkna med att snö och is genomgår en fasförändring när det läggs i pannan istället för två, d.v.s. från fast form till flytande form, sedan från flytande form till gas form. Dessa fasförändringar kräver stora mängder energi för att kunna utföras. Energi som inte tas hänsyn till vid energiinnehållsberäkningar av vissa leveranser. 38
5.7.2 Slumpmässiga fel Är fel som slumpmässigt förekommer, dessa fel kan inte korrigeras men kan utjämnas genom att fler prover tas med samma premiss. Exempel på slumpmässiga fel kan vara att prov vägs på en våg som inte är rengjord och därför visar en högre vikt än den verkliga vikten. Slumpmässiga fel undviks lättast genom att en väl införd rutin är implementerad och att information om denna rutin går ut till alla berörda parter som har hand om provtagningarna. Smutsiga provformar Iakttagelser har gjorts vid flera tillfällen på mycket smutsiga provformar. Detta är potentiellt ett stort problem och måste åtgärdas då smutsen i dessa formar ökar vikten på provformen och förvränger fukthaltsresultatet av den tilltänkta fuktmätningen. Nämnas bör dock att problemet inte är okänt för personal på plats, och många gånger rengörs formarna innan nya prov läggs i. Lösningsförslag: Se till att provformarna är rengjorda innan nya prover läggs i dessa formar. Påsar ligger öppna i väntan på invägning. Med tanke på att tiden påsarna ligger och väntar på invägning kan vara flera timmar kan proverna potentiellt förlora stora mängder fukt till omgivningen. Enligt de tester som presenteras i resultatdelen av denna rapport kan upp till 1,3 % av den totala vikten försvinna i form av avdunstning från provpåsen. Om det antas att provet har en fukthalt på 60 %, kommer provet att ha förlorat 0,5 % (enligt ekvation (3)) i fukthalt vid mellanlagringen. Detta är ett relativt lågt värde men kan bli ett problem på sikt som kan kosta stora summor för energiverket. Om problemet kvarstår. Påsarna har även visat sig gå sönder vid tillfällen vilket också kan påverka fukthalten negativt. Lösningsförslag: Påsar som inte blivit vägda får under inga omständigheter ligga öppna så fukt kan ta sig ut/in från materialet. Trasiga påsar bör kasseras omedelbart och inte användas. (Bild 2; Redogörelse för hur fukt avdunstar i olika steg, avdunstning i förhållande till tid (Belessiotis, 2010).) 39
Stabilisering av våg Den våg som används vid Djuped för att väg fuktprover är mycket känslig för vibrationer. När personer eller fordon rör sig runt kuren kan detta få vågen att visa fel värde. Detta bör personalen som väger fuktproverna vara medveten om och bara registrera vikter på prover när vågen är stabil. En notering är att viktskillnaden mellan stabilt läge och instabilt läge är låg och bör inte ha en markant innebörd på den totala vikten. Lösningsförslag: innan registrering av fuktprovvikten tas, bör vågen stabiliseras i minst 3 sekunder. Samt bör inte någon röra sig för mycket inne i hytten, detta pga. Att vågen är mycket känslig och reagerar på vibrationer i golvet. Streckkod Denna iakttagelse är bara en notering och bör inte ha en särskilt stor inverkan på resultatet, eftersom streckkodspapperet har en låg vikt (mindre än 1 gram). Smutsig Våg Denna iakttagelse är bara en notering och bör inte ha en särskilt stor inverkan på resultatet, vågen måste vara mycket smutsig om den skall börja visa felaktiga värden. 5.7.3 Potentiella brister Här beskrivs brister som inte är iakttagna men som kan förekomma. Invägda fuktprov som väntar på att matas in i ugnen måste behandlas mycket varsamt, om spill förekommer från dessa prover kan provet att ha en lägre vikt vid torrinvägningen efter ugnstorkningen. Detta kan leda till en felaktig fukthaltsberäkning. Lösningsförslag: Om spill förekommer mellan den första och den sista invägningen, måste detta rapporteras till lämplig personal och provet måste göras om på nytt. När fuktproverna är uttagna från ugnen måste dessa vägas in omedelbart. Om detta inte sker kan proverna återfuktas på grund av provrummets högre luftfuktighet kontra provernas låga materialfuktighet (som efter ugnsbehandling bör var 0 %). Lösningsförslag: Vägning av tort provmaterial från ugnen bör tas omgående för att minimera återfuktning. De flesta av dessa brister går att undvika genom att information om exakt hur en fuktprovtagning skall gå ut till alla berörda parter. En annan lösning kan vara att hyra in licensierad personal, vilka då skulle stå för majoriteten av de tester som görs. Detta är dock troligtvis en mindre bra lösning då kostnaden för inhyrning av licensierad personal borde överstiga kostnaden att skicka ut information till berörda parter (ingen kostnadsutredning har gjorts). 5.8. Modernisering av manuell provtagning När de rutintagna fuktproven jämförs med de testprovtagningar som presenterats i denna rapport visar det sig att den enskilda fukthalten kan variera med upp till 6,8 %. För att utbetalningar till leverantörer skall bli så korrekta som möjligt bör därför en modernisering av fuktprovtagningen göras. 40