Vanhaa ja uutta energiapuun mittauksesta Bioenergiaa metsistä tutkimusohjelman loppuseminaari Helsinki 19.4.2012 Jari Lindblad Metsäntutkimuslaitos, Itä-Suomen alueyksikkö, Joensuu jari.lindblad@metla.fi 050 391 3072 www.metla.fi/metinfo/tietopaketit/mittaus
SISÄLTÖ 1. Energiapuun määränarviointi 2. Energiapuun määrän mittaus tällä hetkellä 3. Energiapuun määrän mittauksen kehittäminen 4. Energiapuun mittauksen järjestäminen ja sisällyttäminen puutavaran mittauslainsäädäntöön
1. ENERGIAPUUN MÄÄRÄNARVIOINTI
Latvusmassan ja kantopuun määrän arviointi hakkuukonemittauksessa Perustana Repolan ym. (2007) runkokohtaiset biomassamallit männylle, kuuselle ja koivulle. Biomassamallien lähtöarvoja ovat rungon rinnankorkeusläpimitta ja pituus (suppeat mallit). Lisäksi selittäjänä voidaan käyttää latvusrajaa (laajat mallit). Mallit tuottavat kuivamassan (kg) seuraaville ositteille: Runkopuu Rungon kuori Elävät ja kuolleet oksat Neulaset ja lehdet Kanto Juuret Julkaisu: Repola, J., Lindblad, J. & Laitila, J. 2011. Latvusmassan ja kantopuun määrän arviointi hakkuukonemittauksessa. Metlan työraportteja 215.
Biomassamallien lähtöarvojen määritys Manuaalisen mittauksen ja hakkuukonemittauksen vastaavuus
Ositteiden biomassat koepuittain Eron keskiarvo (hakkuukonemittaus pystymittaus): runko -5,0 % latvus +3,6 % kantopuu + 1,0 %
2. ENERGIAPUUN MÄÄRÄN MITTAUS TÄLLÄ HETKELLÄ
Energiapuun mittausopas Energiapuun mittaus perustuu Energiapuun mittaustoimikunnan (EMT) hyväksymään Energiapuun mittausoppaaseen, joka on toimialalla yleisin ja levinnein. Uusin päivitys hyväksytty EMT:ssa 27.9.2010, tuli voimaan 1.1.2011. Sijainti internetissä: http://www.metla.fi/metinfo/ tietopaketit/mittaus/mittausenergiapuu.htm
Mittausmenetelmät: mittaus pinossa Taulukko. Kokopuun kiintotilavuusprosentit (Energiapuun mittausopas) Pinon etukorkeus, m Keskiläpimitta*, cm 2,0 3,0 4,0 5,0 5 24 26 28 30 7 25 27 29 31 9 27 29 31 33 11 29 31 33 35 13 30 32 34 36 15 32 34 36 38 Kuva: Juha Metros
60 50 40 30 65 55 45 35 0 20 40 60 80 100 120 Mittausmenetelmät: metsähakkeen mittaus Kuorman tilavuuden mittaus kuljetuskontissa Muunto kiintotilavuudeksi (i-m³ m³) kertoimella 0,40. Kerroin sisältää satunnaisvaihtelua Kuva: Metsähakkeen tiiviys Metlan (1987) aineistossa Kuva: Jari Lindblad Taulukko: Metsähakkeen tiiviys, Lindblad 2010 Tavaralaji Kuormia *) Tiiviyden keskiarvo, m 3 /i-m 3 Tiiviyden keskihajonta, m 3 /i-m 3 Tiiviyden variaatiokerr oin, % Kuitupuu 14 0,43 0,019 4,5 Kokopuu 14 0,44 0,027 6,1 Kaikki 28 0,43 0,024 5,4 *) Täysperävaunukuormat konttien määrä x 2
Energiapuun massan mittaus ja muunto tilavuudeksi Energiapuuerän massan mittaus kuormainvaa alla (kg) Tuoretiheysluku (kg/m³) Massan muuntaminen kiintotilavuudeksi (m³) Kuva: Juha Laitila Kuva: Jari Lindblad Kuva: Juha Laitila Harvennusenergiapuun tuoretiheysluvut Energiapuun mittausoppaassa (havupuut, koivu, muut lehtipuut, sekapuusto) Latvusmassan tuoretiheysluvut Energiapuun mittausoppaassa Tuoretiheyslukuja ei Energiapuun mittausoppaassa. Käytössä EMT:n hyväksymä koekäyttömenetelmä Tuoretiheyslukuja käytetään ainoastaan metsäkuljetuksessa tehtävissä mittauksissa
Energiapuun mittauksessa käytettävät tuoretiheysluvut Energiapuun tuoretiheysluvut otettiin käyttöön 1.1.2011 Taulukot kahdelle maantieteelliselle suuralueelle (kuivumisolosuhteiden alueellinen vaihtelu) Taulukot harvennusenergiapuulle (eri puulajit) ja latvusmassalle Yhteensä kymmenen taulukkoa Taulukoissa määritetään kosteuden mukainen painoluokka. Kosteus määritetään varastoinnin keston ja varastoinnin ajankohdan (kuivumisolosuhteet) mukaan. Esimerkki mittausoppaasta: Taulukko 1. Harvennusenergiapuun tuoretiheysluvut havupuilla Etelä-Suomessa ja Pohjanmaalla. Painoluokat Kosteus Ajankohta Tuoretiheys % 1.4. - 30.4. 1.5. - 15.8. 16.8. - 30.9. 1.10. - 31.3. kg/m³ 1 > 60 Tuore, jossa lunta tai jäätä 1000 2 55-60 Tuore, 30 vrk Tuore, 10 vrk Tuore, 30 vrk Tuore 930 3 50-54 30 vrk 20 vrk 30 vrk 30 vrk 830 4 45-49 - 25 vrk 30 vrk 30 vrk 750 5 40-44 - 30 vrk 30 vrk 30 vrk 680 6 < 40-85 vrk 30 vrk - 600 19.4.2012 12
Kuva: Potentiaalihaihdunta alueittain ja viikoittain 1995-2010, Lindblad 2010
Energiapuun mittaus käyttöpaikalla Käyttöpaikalla tehtävässä energiapuun mittauksessa voidaan käyttää toimialalla vakiintuneita laatuohjeita tai standardeja ja näihin perustuvia mittausohjeita. Laatuohje: Puupolttoaineiden laatuohje: FINBIOn julkaisu nro 5/1998 Eurooppalaisia standardeja: Kosteuden määritys SFS-EN 14774 Lämpöarvon määritys SFS-EN 14918 Tuhkapitoisuus SFS-EN 14775 Irto- ja kiintotiheys SFS-EN 15103 Palakokojakauman määritys SFS-EN 15149 Käyttöpaikalla tehtävät mittaukset eivät ole puutavaran mittauslain piirissä Päästökauppaa ja tuotantotukia koskevat säädökset vaikuttavat ja velvoittavat osaltaan myös mittausta.
3. ENERGIAPUUN MÄÄRÄN MITTAUKSEN KEHITTÄMINEN
Mittauksen kehittämistarpeet massan ja tilavuuden muuntoluvut aines- ja energiapuulla ENERGIAPUU AINESPUU METSÄ Punnitus ja muunto metsäkuljetuksessa OK. 2011 käyttöönotetut muuntoluvut, mutta vasta vähän käyttökokemuksia OK-. Uudet, mutta puutteelliset luvut. Osin ristiriitaiset energiapuun lukuihin nähden. TIENVARSI Punnitus ja muunto kaukokuljetuksessa Ei OK. Ei lukuja käytössä. KÄYTTÖPAIKKA OK. 2010 käyttöönotetut luvut. Tarkempi luokitus tavaralajien ja olosuhteiden mukaan tarpeellinen.
Harvennusenergiapuun kuivumisen ennustaminen palstakasoissa Tavoitetila: Varastointiajan paikallisten sääolosuhteiden huomioon ottaminen energiapuun kosteuden ennustamisessa tarkemmat, maantieteen ja vuosien välisen olosuhdevaihtelun huomioon ottava kosteuden ennustaminen. Hyödyntäminen: Kuormainvaakamittauksessa käytettävien muuntolukujen tarkentaminen.
Palstakasojen kosteuden mallinnus Malli mäntykuitupuulle: w = b 0 + b 1 * alkukosteus b 2 * pot. haihduntasumma (0 mm ) + b 3 * sadesumma (10 mm) Selitysaste: 0,73 Ennusteen keskivirhe: 2,0 %-yksikköä
Palstakasojen kosteuden mallinnus Malli mäntyenergiarangalle: w = b 0 + b 1 * alkukosteus b 2 * pot. haihduntasumma (0 mm ) + b 3 * sadesumma (10 mm) Selitysaste: 0,75 Ennusteen keskivirhe: 2,5 %-yksikköä
Palstakasojen kosteuden mallinnus Malli mäntykuitupuulle ja -energiarangalle: w = b 0 + b 1 * alkukosteus b 2 * pot. haihduntasumma (0 mm ) + b 3 * sadesumma (10 mm) + b * lpm Selitysaste: 0,71 Ennusteen keskivirhe: 2,4 %-yksikköä
Kantopuun kuivuminen tienvarressa Pidäntä_0 haihduntasumma siten, että päivittäisestä sademäärästä 0 mm imeytyy varastoon (vesimäärä varaston läpi ) kosteus 20 25 30 35 40 45 Selitysaste: 0.90 100 200 300 400 pidäntä_0
Harvennusenergiapuun kuivuminen tienvarressa Pidäntä_6 haihduntasumma siten, että päivittäisestä sademäärästä 6 mm imeytyy varastoon kosteus 30 35 40 45 50 55 Selitysaste: Mänty (punainen) 0,68 Koivu (sininen) 0,86 0 50 100 150 200 250 300 350 pidäntä_6
Latvusmassan kuivuminen tienvarressa Pidäntä_2 haihduntasumma siten, että päivittäisestä sademäärästä 2 mm imeytyy varastoon kosteus 25 30 35 40 45 Selitysaste: 0.79 100 200 300 400 pidäntä_2
Latvusmassan kuivuminen tienvarressa Pitkillä varastointiajoilla ennustaminen vaikuttaa haastavalta. Selitysaste: 0.15
Mittauksen kehittäminen - Energiapuun kosteuden mittaus metsäkuljetuksessa Kuormainvaakamittaus + otanta + kosteuden mittaus Mittauserän kuivamassa, energiasisältö (MWh), tarkempi tilavuuden määritys Haasteina kosteuden määritys ja näytteenotto 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Hake, painotettu keskiarvo Hake Sahanpuru, painotettu keskiarvo Sahanpuru 0 20 40 60 80 100 KUVA: Tarvittava otoskoko (kourataakkoja, kpl) otantatarkkuuden suhteen latvusmassaerän kosteuden määrityksessä (Ronkainen 2010). Kuvat: Petri Ronkainen
Mittauksen kehittäminen kourasovitteinen näytteenottolaite kosteuden määrittämiseen Sakari Monosen suunnittelema ja tekemä prototyyppi lokakuussa 2011 Kosteuden mittauslaitteita Näytteenottolaitteen kuvat: Jari Lindblad
Kosteusmittareiden mittaustarkkuus Metsäteho Oy, Timo Melkas & Mikko Holopainen; Metla, Jari Lindblad
Kosteusmittareiden mittaustarkkuus Metsäteho Oy, Timo Melkas & Mikko Holopainen; Metla, Jari Lindblad
4. ENERGIAPUUN MITTAUKSEN JÄRJESTÄMINEN JA SISÄLLYTTÄMINEN PUUTAVARAN MITTAUSLAINSÄÄDÄNTÖÖN
Ainespuun ja energiapuun mittauksen järjestäminen Puutavaran mittaus (tukki- ja kuitupuu) perustuu lainsäädäntöön (1991). Vastaavasti energiapuun mittaus perustuu toimijoiden väliseen ns. energiapuun mittaussopimukseen (2008). Aines- ja energiapuun hankinta ja korjuu kohdistuvat usein samoihin leimikoihin ja rungonosiin Ulkoisesti ja mitattavuuden suhteen aines- ja energiapuun mittauserillä voi olla samat ominaisuudet Käytännössä kauppakohtaiset tavaralajimääreet määrittävät: a) Tehdäänkö mittaus laki- vai sopimusperusteisesti b) Tehdäänkö mittaus lain vai sopimuksen mukaisilla menetelmillä
Puutavaran mittauslain uudistaminen Puutavaran mittauslain kokonaisuudistuksen valmistelu aloitettiin vuoden 2011 alussa. Energiapuun sisällyttäminen lakiin on yksi tärkeimmistä lain uudistamisen perusteista Haasteena on energiapuun mittauksen vakiintumattomuus, kehittymättömyys ja heikohko tarkkuus verrattuna ainespuun mittaukseen. Uuden puutavaran mittauslain voimaantulo näillä näkymin vuoden 2013 aikana
LOPPU