Energiapuun kosteuden määrittäminen metsäkuljetuksen yhteydessä

Transkriptio

1 Energiapuun kosteuden määrittäminen metsäkuljetuksen yhteydessä Mikko Holopainen, Pohjois-Karjalan AMK Jari Lindblad, Metsäntutkimuslaitos Timo Melkas, Metsäteho Oy

2 Taustaa Kosteus on energiapuun tärkeimpiä laatutekijöitä. Käytännön energiapuun hankinnassa kosteus pystytään määrittämään vasta käyttöpaikassa, lämpö- tai voimalaitokseen toimitettaessa. Mahdollisuus määrittää energiapuun kosteus jo korjuun aikana toisi merkittäviä etuja paitsi laadun hallintaan, myös energiapuun määrän mittaukseen. 2

3 Hankkeen tavoitteet Hankkeen tavoitteena oli testata markkinoilla olevien purun ja hakkeen kosteuden mittaukseen soveltuvien kosteusmittareiden tarkkuutta maasto- ja laboratorio-olosuhteissa sekä metsätraktorin kuormaimeen kiinnitettävän näytteenottolaitteen prototyypin toimivuutta. Aineistona käytettiin rankahaketta, latvusmassahaketta, sahahaketta sekä sahanpurua. Hanke toteutettiin Metlan, Metsäliiton ja Metsätehon yhteistyönä. Tulokset julkaistaan Metsätehon tuloskalvosarjana sekä Mikko Holopaisen opinnäytetyönä (Pohjois-Karjalan AMK) - Latvusmassan otantaan perustuva kosteuden määrittäminen metsäkuljetuksessa. 3

4 Testattavat kosteusmittarit Testattavana oli kolme kosteusmittaria. Wile BioWood kosteusmittari Farmcomp Oy Humimeter BLL kosteusmittari Several Oy Humimeter BM2 kosteusmittari Several Oy 4

5 Latvusmassan ja karsitun rangan näytteenottoerät Rankakasojen osalta seulottiin havu- ja lehtipuut erikseen jokaista näytteenottoerää varten, jotta saatiin puulajipuhtaita näytteitä testattavaksi. Vanhempi latvusmassaerä Tuoreempi latvusmassaerä 5

6 Hakenäytteiden kosteus RANKAHAKE (n=14) KOSTEUSMITTARI REFERENSSI A B C Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Ero (% -yksikköä) Eron keskihajonta (%-yksikköä) Keskipoikkeaman ka (%-yksikköä) Keskipoikeaman std (%-yksikköä) Suht. ero (%) Suht. eron keskihajonta (%) LATVUSMASSAHAKE (n=33) KOSTEUSMITTARI REFERENSSI A B C Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Ero (% -yksikköä) Eron keskihajonta (%-yksikköä) Keskipoikkeaman ka (%-yksikköä) Keskipoikeaman std (%-yksikköä) Suht. ero (%) Suht. eron keskihajonta (%)

7 Hakenäytteiden kosteus KAIKKI HAKENÄYTTEET (n=47) KOSTEUSMITTARI REFERENSSI A B C Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Ero (% -yksikköä) Eron keskihajonta (%-yksikköä) Keskipoikkeaman ka (%-yksikköä) Keskipoikeaman std (%-yksikköä) Suht. ero (%) Suht. eron keskihajonta (%) Sahahake Rankahake Latvusmassahake 7

8 8

9 9

10 10

11 11

12 Purunäytteiden kosteus SAHOJEN TOIMITTAMA PURU (n=15) KOSTEUSMITTARI REFERENSSI A B C Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Ero (% -yksikköä) Eron keskihajonta (%-yksikköä) Keskipoikkeaman ka %-y Keskipoikeaman std %-y Suht. ero (%) Suht. eron keskihajonta (%) LATVUSMASSASTA SAHATTU PURUNÄYTE (n=15) KOSTEUSMITTARI REFERENSSI A B C Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Ero (% -yksikköä) Eron keskihajonta (%-yksikköä) Keskipoikkeaman ka %-y Keskipoikeaman std %-y Suht. ero (%) Suht. eron keskihajonta (%)

13 Purunäytteiden kosteus KARSITUSTA RANGASTA SAHATTU PURUNÄYTE (n=14) KOSTEUSMITTARI REFERENSSI A B C Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Ero (% -yksikköä) Eron keskihajonta (%-yksikköä) Keskipoikkeaman ka %-y Keskipoikeaman std %-y Suht. ero (%) Suht. eron keskihajonta (%) KAIKKI PURUNÄYTTEET (n=44) KOSTEUSMITTARI REFERENSSI A B C Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Ero (% -yksikköä) Eron keskihajonta (%-yksikköä) Keskipoikkeaman ka %-y Keskipoikeaman std %-y Suht. ero (%) Suht. eron keskihajonta (%)

14 14

15 15

16 16

17 17

18 Yhteenveto kosteusmittareista Kosteusmittarit testattiin ottamalla jokaisesta näytteestä 5 toistomittausta, joiden perusteella laskettiin näytteelle mittarikohtainen keskiarvo. Saatu tulosta verrattiin näytteiden todelliseen kosteuteen, joka määritettiin uunikuivausmenetelmällä (CEN/TS 14774). Kosteusmittareiden tarkkuus todettiin hyväksi, harhan ollessa hakkeella 0,2 %-yksikköä ja purulla 0,1 %-yksikköä, sekä hajonnan hakkeella 2.1 %-yksikköä ja purulla 2,3 %-yksikköä. Mittarit ovat helppokäyttöisiä, nopeita ja toimivat teknisesti luotettavasti. Jäätyneen hakkeen ja purun osalta tarvitaan vielä lisäselvitystä. Kosteusmittareiden hinnat vaihtelevat

19 Kourasovitteinen näytteenottolaite kosteuden määrittämiseen Sakari Monosen suunnittelema ja rakentama prototyyppi Näytteenottolaitteen kuvat: Mikko Holopainen ja Jari Lindblad 19

20 Näytteenottolaitteen toimivuus karsitulla rangalla Näytteenottolaite toimi hyvin karsitun rangan osalta. Karsitulla rangalla sahauksia tarvittiin n kpl, jotta saatiin tarvittava näytemäärä yhtä näyte-erää varten (n. 13 litraa). 20

21 21

22 Näytteenottolaitteen toimivuus latvusmassalla Latvusmassalla sahauksia tarvittiin n kpl, jotta saatiin tarvittava näytemäärä yhtä näyte-erää varten (n. 13 litraa). Varsinkin tuoreen latvusmassan sahauksessa oli jonkin verran ongelmia purun kulkeutumisessa näytteenottosäiliöön. Kouru, joka kulkee kourasahan ja näytteenottosäiliön välillä tukkeutui helpohkosti havunneulasten ja tikkujen takia. Näiltä osin näytteenottolaitetta on kehitetty edelleen jatkotutkimuksia varten. 22

23 23

24 Menetelmän hyödyntäminen Menetelmä mahdollistaa mittauseräkohtaisten tuoretiheyslukujen määrityksen mitatun kosteustiedon ja tuoretiheystaulukoiden perusteella. Tuoretiheyttä hyödynnetään kuormainvaa alla punnitun tuoremassan muuntamisessa kiintotilavuudeksi. Tieto tienvarteen ajetun raaka-aineen kosteudesta antaa paremmat edellytykset puuraaka-aineen oikea-aikaiselle toimitukselle lämpölaitokseen ja logistiikkaketjun optimoinnille. Tulevaisuudessa raaka-aineen kosteuden kehitystä tienvarsivarastossa voidaan ennustaa mallien avulla. Näytteenottolaitteen etuna on, että kosteusnäytteestä saadaan edustava ja näytteenkeruu tapahtuu kuorman purkamisen yhteydessä. Tulevaisuudessa kosteusmittari olisi luontevaa integroida osaksi näytteenottolaitetta, jolloin kosteustieto voitaisiin siirtää automaattisesti metsäkoneen tietojärjestelmään. 24