Ajankohtaista ja näkymiä energiapuun mittauksessa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Ajankohtaista ja näkymiä energiapuun mittauksessa"

Raili Saarnio
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Ajankohtaista ja näkymiä energiapuun mittauksessa Metsäenergiafoorumi Joensuu Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos, Itä-Suomen alueyksikkö, Joensuu Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

2 SISÄLTÖ: 1. Energiapuun mittausopas ja energiapuun mittausmenetelmät 2. Energiapuun tuoretiheyslukujen uudistaminen ja alueelliset haihduntaolosuhteet 3. Puutavaran tuoretiheysluvut ja laskentamenetelmän jatkokehittäminen 4. Latvusmassan kosteuden määritys metsäkuljetuksessa 5. Latvusmassan ja kantopuun määrän arviointi hakkuukoneella Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

Puutavaran tuoretiheysluvut ja laskentamenetelmän jatkokehittäminen 4.

3 Energiapuun mittausopas Alan toimijoiden ja intressiryhmien hyväksymä, laajimmin käytössä Päivitys hyväksytty Energiapuun mittaustoimikunnassa , tulee voimaan Sijainti internetissä:

27.10.2010, tulee voimaan 1.1.2011. Sijainti internetissä: http://www.

4 Energiapuun mittausmenetelmät KOKO- JA RANKAPUUN MITTAUS PINOSSA Pinomittaus on energiapuun mittauksessa yleisesti käytetty, mutta paljon epävarmuutta sisältävä menetelmä. Mittausmenetelmäohje on sisällytetty energiapuun mittausoppaaseen, suosituksella käytettäväksi vain määrän arviointiin. Mittaero hakemäärään verrattuna, % pino2 pino3 pino4 pino5 pino7 Kaikki Kuva: Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

Mittausmenetelmäohje on sisällytetty energiapuun mittausoppaaseen, suosituksella käytettäväksi vain määrän arviointiin.

5 Energiapuun mittausmenetelmät METSÄHAKKEEN MITTAUS Kuorman tilavuuden mittaus kuljetuskontissa Muunto kiintotilavuudeksi (i-m³ m³) Havaintojen lkm Hakkeen tiiviys, % Mean =46,34 Std. Dev. =5,016 N =548 Metsähakkeen tiiviys Metlan (1987) aineistossa Kuvat: Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

6 Energiapuun massan mittaus ja muunto tilavuudeksi Energiapuun massan mittaus lähi- tai kaukokuljetuksen yhteydessä Tarvittaessa mittauserän massa muunnetaan tilavuusyksiköiksi muuntoluvulla (tuoretiheys) Energiapuuerän massan mittaus kuormainvaa alla (kg) Tuoretiheysluvun määritys (kg/m³) - Mittausoppaan taulukoidut luvut - Osapuolten määrittämät ja/tai sopimat tuoretiheysluvut Massan muuntaminen kiintotilavuudeksi (m³) Kuva: Jari Lindblad

Energiapuuerän massan mittaus kuormainvaa alla (kg) Tuoretiheysluvun määritys (kg/m³) - Mittausoppaan taulukoidut

7 Tuoretiheyden määritelmä Puutieteessä tuoretiheydellä (kg/m³) tarkoitetaan puun tuoreena mitatun massan tilavuuden suhdetta. Puuaineen tuoretiheys muodostuu kahdesta tekijästä puuaineen tiheydestä (kuivatuoretiheys, kg/m³) ja puun sisältämästä vedestä. Tuoretiheys on laskettavissa puuaineen tiheyden ja kosteuden perusteella. Kun tuoretiheyttä sovelletaan puuraaka-aineen mittauksissa massan ja tilavuuden välisissä muunnoissa, massalla tarkoitetaan massaa punnitushetkellä. Otettava huomioon kosteuden muutokset tuoreeseen puuhun nähden. Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

Tuoretiheys on laskettavissa puuaineen tiheyden ja kosteuden perusteella.

8 Energiapuun tuoretiheysluvut Harvennusenergiapuu Latvusmassa Kantopuu Kuva: Juha Laitila Kuva: Jari Lindblad Kuva: Juha Laitila Tuoretiheysluvut Energiapuun mittausoppaassa: Havupuut Koivu Muut lehtipuut Sekapuusto Tuoretiheysluvut Energiapuun mittausoppaassa Tuoretiheyslukuja ei Energiapuu mittausoppaassa. Käytössä EMT:n hyväksymä koekäyttömenetelmä Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

Tuoretiheysluvut Energiapuun mittausoppaassa Tuoretiheyslukuja ei Energiapuu mittausoppaassa.

9 Kokopuun kuivuminen palstalla Tuloksia tapaustutkimuksesta, Lindblad/Metla Yhteensä 49 palstakasaa 0 Tuoretiheyden muutos, kg/m³ tuore 3 vkoa 6 vkoa 9 vkoa 12 vkoa Kaikki Mänty Koivu Leppä Tuoretiheyden muutos, kg/m³ tuore 3 vkoa 6 vkoa 9 vkoa kaato kaato Kaato latvat kaato latvat Kuva: Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

muutos, kg/m³ -50-100 -150-200 -250-300 -350 tuore 3 vkoa 6 vkoa 9 vkoa kaato -30.7. kaato 1.8.- Kaato -30.7. latvat kaato 1.

10 Latvusmassan kuivuminen Kuivumisaika nettohaihdunnan suhteen (Hillebrand & Nurmi 2001) Palstalla kuivumassa olleen latvusmassan kuivumisaika (kosteuden muutos 55 % 35 %) vuorokautisen nettohaihdunnan suhteen (nettohaihdunta = haihdunnan ja sateen erotus siten, että puolet sadevedestä on oletettu imeytyvän latvusmassaan) Kuivumisaika, vrk Nettohaihdunta, mm

suhteen (nettohaihdunta = haihdunnan ja sateen erotus siten, että puolet sadevedestä on oletettu

11 Kuivumisolosuhteet alueittain Potentiaalihaihdunta ja nettohaihdunta (pot.haihdunta sadanta) (SYKE:n aineistot ) 4,5 4 Potentiaalihaihdunta (mm) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0, Etelä-Suomi Pohjanmaa Kainuu-Koillismaa Lappi Ylä-Lappi Viikko 3,5 3 Nettohaihdunta (mm) 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0, Etelä-Suomi Pohjanmaa Kainuu-Koillismaa Lappi Ylä-Lappi -1 Viikko

16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 Etelä-Suomi Pohjanmaa Kainuu-Koillismaa Lappi Ylä-Lappi Viikko 3,5 3

12 Kuivumisolosuhteet Kuivumisolosuhteiden vaihtelu vuosien ja päivien välillä on suurta Kuvissa potentiaalihaihdunta (vas.) ja nettohaihdunta (potentiaalihaihdunta sademäärä) viikoittain ETELÄ-SUOMESSA ( ). Päiväkohtaisen haihdunnan mediaani, ylä- ja alakvartiili ja vaihteluväli viikoittain

) ja nettohaihdunta (potentiaalihaihdunta sademäärä) viikoittain

13 Energiapuun tuoretiheyslukujen uudistaminen Energiapuun mittausopas, esimerkki 2: Päätehakkuukohde Etelä-Suomessa on hakataan alkaen. Latvusmassa metsäkuljetetaan 8.5. alkaen ja punnitaan kuormainvaa alla. Taulukko 9. Latvusmassan tuoretiheysluvut Etelä-Suomessa ja Pohjanmaalla. (* Painoluokat Kosteus Ajankohta Tuoretiheys % kg/m³ 1 > 55 Tuore, jossa lunta ja jäätä Tuore, 15 vrk Tuore, 5 vrk Tuore, 20 vrk Tuore vrk 5 vrk 20 vrk 20 vrk vrk 5 vrk 20 vrk 20 vrk vrk 20 vrk 20 vrk vrk 20 vrk < vrk 20 vrk varastointiaika > 15 vrk: painoluokka 2 painoluokka varastointiaika > 5 vrk: painoluokka 3 painoluokka 4 Metsäkuljetus ja punnitus 8.5. Hakkuu Kuivumisjakso vaihtuu jälkeen: taulukossa siirrytään seuraavaan sarakkeeseen painoluokassa 3.

31.3. kg/m³ 1 > 55 Tuore, jossa lunta ja jäätä 1050 2 50-55 Tuore, 15 vrk Tuore, 5 vrk Tuore, 20 vrk Tuore 930 3 45-49 15 vrk 5 vrk 20 vrk 20 vrk 840 4 40-44 30 vrk 5 vrk 20 vrk 20 vrk 770 5 35-39 -

14 Puutavaran tuoretiheystaulukot uudistaminen Miksi? Puunhankinnan olosuhteet ovat muuttuneet: Puutavaran korjuu- ja kuljetusketju metsästä käyttöpaikalle on nopeutunut Käyttöön on vakiintunut uusia puutavaralajeja (mm. pikkutukki) Käytössä olleita tuoretiheystaulukot (vuodelta 1990) oli syytä olettaa osin paikkaansa pitämättömiksi. Vuosina toteutettiin tutkimus, jonka tavoitteena oli tuottaa uudet tuoretiheystaulukot Yhteistyö Metsähallitus, UPM-Kymmene, Stora Enso, Metsäliitto, Metsäalan Kuljetusyrittäjät, Metsäntutkimuslaitos Yhteensä mitattua puutavaranippua tai - kuormaa 54 käyttöpaikalla Tuoretiheystaulukot vahvistettiin MMM:n asetuksena, voimaantulo KUVA: Puutavaran tuoretiheystaulukoiden aluejako alkaen

pikkutukki) Käytössä olleita tuoretiheystaulukot (vuodelta 1990) oli syytä olettaa osin paikkaansa pitämättömiksi.

15 Tuoretiheystaulukoiden uudistaminen Tulosesimerkki: Mäntytukin (Mät), mäntypikkutukin ja tuoreen ja puolikuivan mäntykuitupuun tuoretiheys Etelä- Suomessa Mät Mäpt Mäk, tuore Mäk, puolikuiva

puolikuivan mäntykuitupuun tuoretiheys Etelä- Suomessa

16 Tuoretiheystaulukoiden uudistaminen Tulosesimerkki: Mäntykuitupuun tuoretiheys Etelä-Suomessa (hajontakuvio edellisestä kaaviosta)

17 Tuoretiheyden ja kosteuden mallinnuksen kehittäminen Tuoretiheyden mallinnus mittausajankohdan ja varastointiajan suhteen mäntykuitupuu Etelä-Suomessa. green weight kg/m^ green weight kg/m^ day of year Mäntykuitupuun tuoretiheys päivän juoksevan numeron mukaan alle 1 viikon varastoituna (tummaviiva) 8 varastointiviikkoon (vaalea viiva) saakka. Vasen kuva: keskiluvut Oikea kuva: paloittain määritelty lineaarinen regressiomalli. day of year 17

green weight kg/m^3 750 800 850 900 950 1000 green weight kg/m^3 750 800 850 900 950 1000 0 100 200 300 0 100 200 300 day of year

18 Energiapuun mittaus tarve kosteuden mittaukselle Kuormainvaakamittaus + mahdollisuus energiapuun kosteuden mittaukseen Mittauserän kuivamassa, energiasisältö (MWh), tarkempi tilavuuden määritys Oleellinen parannus energiapuun mittauksen luotettavuuteen ja tarkkuuteen Kosteuden mittauksen lisäksi haasteena näytteenotto! Latvusmassan kosteuden määritys metsäkuljetuksessa. Petri Ronkaisen Pro Gradu (2010) 18

Oleellinen parannus energiapuun mittauksen luotettavuuteen ja tarkkuuteen Kosteuden mittauksen

19 Kosteusmittareiden tarkkuus 70 y i = 4, x i 2 + 0,097x i + 7, Kosteus, % Sahanpurumittari Regressiomalli (sahanpurunäytteet) Hakemittari Regressiomalli (hakenäytteet) 10 y i = 7, x i 2 0,006x i + 60, Mittarin näyttämä, 0-asteikko 19

(sahanpurunäytteet) Hakemittari Regressiomalli (hakenäytteet) 10 y i =

20 Kosteusmittareiden tarkkuus Hakenäytteet s = 3,48 ka = -0,5 70 Osuus havainnoista, % Sahanpurunäytteet s = 2,49 ka = -0, ,5 % 1 % 2 % 4 % 8 % Mittaero, +- kosteusprosenttiyksikköä Kosteusmittari, hake (n=168) Kosteusmittari, sahanpuru (n=193) 20

-0,63 20 10 0 0,5 % 1 % 2 % 4 % 8 % Mittaero, +-

21 Tarvittava otoskoko kosteuden määrityksessä Tarvittava otoskoko otantatarkkuuden suhteen latvusmassaerän kosteuden määrityksessä. Otantayksikkö (n) kourataakka Vaikuttavana tekijänä kosteuden todellinen vaihtelu mittauserän sisällä. Kosteusmittarin aiheuttama hajonta lisää tarvittavan otannan suuruutta Hake, painotettu keskiarvo Otannan suhteellinen tarkkuus, ±% Hake Sahanpuru, painotettu keskiarvo Sahanpuru p = s t n x 100% Otanta, n 21

22 Hakkuukonemittauksesta johdettu latvusmassan ja kantopuun määrä Latvusmassan ja/tai kantopuun määräarvion tuottaminen: 1) Hakkuukoneella mitatun ainespuumäärän perusteella. 2) Hakkuukoneen mittalaitteen tuottamana mittaustietona Käyttäen runkokohtaista mittaustietoa Käyttäen runkokohtaisia biomassamalleja Hakkuukoneen automatiikan pystyttävä määrittämään puustotunnuksia. Kuva: Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

23 Latvusmassan ja kantopuun määrän arviointi biomassamalleilla Repola ym ovat laatineet biomassamallit eri puulajeille ja rungonosille. Hakkuukonesovellusta varten (Repola 2010) laadittiin ns. latvakartion biomassamalli Mallit kuuselle: Rungon puuaine: Rungon kuori: Elävät oksat: Neulaset: Kanto: Juuret >1 cm: d Ski ln( yki ) = b0 + b1 + b2 ln( hki ) + b3h ( d + 14) d Ski ln( y ki ) = b + b1 + b2 ln( h ( d + 18) Ski 0 ki Ski d Ski hki ln( y ki ) = b + b1 + b2 + b3 ln( cl ( d + 14) ( h + 5) 0 ki Ski ki d Ski hki ln( y ki ) = b + b1 + b2 + b3 ln( cl ( d + 4) ( h + 1) 0 ki Ski ki d Ski ln( yki ) = b0 + b1 ( d Ski + 26) d Ski ln( yki ) = b0 + b1 ( d + 24) Ski ) ki ) ) Kuva: Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

24 Latvusmassan määrän arviointi hakkuukonemittauksessa Runkokohtaisen hakkuukonemittaustiedon ja biomassamallien yhdistelmä Testaus ensimmäisellä työmaalla lähti käyntiin Kuvat: Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

25 LOPPU. Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

Samankaltaiset tiedostot

Energiapuun mittaus ja kosteus

Energiapuun mittaus ja kosteus Metsäenergiafoorumi Joensuu 10.6.2009 Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos, Joensuun toimintayksikkö jari.lindblad@metla.fi 050 391 3072 Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet