Kuivumismallit Metsätieteen päivät, Metsäteknologiklubi UEF Tutkimuksen tarve UEF

Transkriptio

1 Kuivumismallit Kehittäminen, validointi ja soveltaminen energiapuun hankintaan Metsätieteen päivät, Metsäteknologiklubi Marja Kolström Käyttölisenssi: CC BY 4. Tutkimuksen tarve Kuivumismallit / M. Kolström

2 Tutkimuksen tarve Lämpölaitoksien polttoaine Polttoaineen laatu on keskeinen tekijä laitoksen toimivuuden kannalta Laatu; energiasisältö (kosteus), puhtaus, palakokojakauma, ei haitallisia aineita tai jakeita Sopiva polttoaine on kosteudeltaan 3 4 % Hakkuutuore hakkuutähde 5 55 %, runkopuu; havupuu % ja koivu % Kuivumismallit / M. Kolström Hakkeen kosteuden vaikutus kuljetuskustannuksiin kokonaiskustannukset Kuivumismallit / M. Kolström

3 Kuivumismallien tarve Käytännön tarpeet Milloin on hyvä aika metsäkuljetukselle palstakasoilta tienvarsivarastoon? Kuivumismallit / M. Kolström Kuivumismallien tarve Käytännön tarpeet Milloin energiapuu on tienvarsivarastossa riittävän kuivaa haketettavaksi? Kuivumismallit / M. Kolström

4 Koejärjestely Mekrijärven tutkimusaseman kuivumispuisto Kuivumismallit / M. Kolström Koejärjestely painon seuranta Paino, kg Kuivumismallit / M. Kolström

5 Koejärjestely paino kosteudeksi kosteus% lumen vaikutus painoon Kuivumismallit / M. Kolström Menetelmän haasteet Ero osoittaa kuiva ainetappion Kuivumismallit / M. Kolström

6 Kosteuden muutos vs säätiedot Kuivumismallit / M. Kolström Ennustemallit Tavoitteena on kehittää energiapuun laadun hallintaan ja muutoksiin liittyviä laskentamalleja. Nettohaihdunta, haihdunnan ja sateen ero, on hyvä selittäjä energiapuun kuivumiselle. Mallin perusmuoto on yksinkertainen: DMC = a * nettohaihdunta + b, jossa DMC on päivittäinen kosteuden muutos energiapuussa (%) a on kerroin ja b vakio, jotka vaihtelevat eri energiapuun tavaralajeille. Kuivumismallit / M. Kolström

7 Mallit energiarangalle (DMC) Materiaali Kerroin Vakio R 2 SE Mä+Ko peitetty,62,51,7,2 Mä+Ko peittämätön,62,39,64,2 kosteus (i) = kosteus (i 1) DMC Kuivumismallit / M. Kolström Mallien validointi (peitetyt kasat) Energiarangan kuivumismalli Validointikasa Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström

8 Mallien validointi; hyväksyttävä ero Energiarangan kuivumismalli Validointikasa Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström Malli latvusmassalle (hakkuutähde) Materiaali Muuttuja Kerroin Vakio R 2 SE Palstakasa sade/ haihdunta 16,397 2,64,73 7,9 Tienvarsi, peitetty Nettohaihdunta,15,72,44,36 Tienvarsi, peittämätön Nettohaihdunta,17,76,64,57 Kuivumismallit / M. Kolström

9 Mallin validointi 7 Latvusmassa, palstakasa Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström Mallin validointi 7 Latvusmassa, tienvarsimalli Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström

10 Mallien käyttö ja kokemukset Malleja on jo sisällytetty energiapuuta korjaavan yrityksen ohjausjärjestelmään Latvusmassan palstamallin estimaatti; Kesällä kuivuu liian nopeasti (kuiva jakso) Syksyllä kostuu liikaa Kehitystyötä jatkettava; uusia lähestymistapoja Kuivumismallit / M. Kolström Yhteiskunnallinen vaikuttavuus Latvusmassan korjuun yhteydessä massan määrän muunto kuutioiksi Paljonko polttoainetta varastoissa? Maksuperusteet korjuuyrittäjälle? Tällä hetkellä määritys EPPU laskurilla Kuivumismallit / M. Kolström

11 Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % maasto A maasto B maasto C maasto D maasto E maasto F Kuivumismallit / M. Kolström Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % maasto A maasto B maasto C maasto D maasto E maasto F EPPU kosteus_min EPPU kosteus_max Kuivumismallit / M. Kolström

12 Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % maasto A maasto B maasto C maasto D maasto E maasto F kosteus_laava EPPU kosteus_min EPPU kosteus_max Kuivumismallit / M. Kolström Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % Drying_malli_kosteus maasto A maasto B maasto C maasto D maasto E maasto F kosteus_laava EPPU kosteus_min EPPU kosteus_max Kuivumismallit / M. Kolström

13 Haasteita mallien kehittämisessä Latvusmassan kuivuminen ja kostuminen haasteellinen mallinnettava. Paljon vaihtelua palstakasoissa. Paljon vaihtelua tienvarsikasan sisällä. Esityksen nimi / Tekijä Haasteita mallien kehittämisessä Säätekijät eivät selitä kaikkea kuivumis tai kostumisprosessista Validointiaineistoja tarvitaan eri paikoista eri vuosilta Kehitystyö tarvitsee palautetta käytännön kokemuksista mallien osalta Kuivumismallit / M. Kolström

14 Big Data ja kuivumismallit Tieto kulkee jos kulkee metsästä lämpölaitokselle. Ketjun alkupäässä käytettyjen mallien toimivuudesta tulee saada palautetta laitoksilta; oliko saatu hake laadultaan sopivaa? Millaisissa tapauksissa tai tilanteissa mallien estimaatit kosteudelle olivat liian kuivia tai kosteita? Kuivumismallit / M. Kolström Kuivumismallien kehitystyön mahdollistajat Tutkimusryhmä: Lauri Sikanen (Luke) Johanna Routa (Luke) Johanna Ruotsalainen (Ilmatieteen laitos) Mekrijärven tutkimusaseman tutkimustiimi Rahoittajat ja motivoijat Tekes 22 suomalaista firmaa Laava hanke BEST ohjelma Kuivumismallit / M. Kolström