Kuivumismallit Kehittäminen, validointi ja soveltaminen energiapuun hankintaan Metsätieteen päivät, Metsäteknologiklubi 19.1.216 Marja Kolström Käyttölisenssi: CC BY 4. Tutkimuksen tarve Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 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 55 57 % ja koivu 42 48 % Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 3 Hakkeen kosteuden vaikutus kuljetuskustannuksiin kokonaiskustannukset Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 4
Kuivumismallien tarve Käytännön tarpeet Milloin on hyvä aika metsäkuljetukselle palstakasoilta tienvarsivarastoon? Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 5 Kuivumismallien tarve Käytännön tarpeet Milloin energiapuu on tienvarsivarastossa riittävän kuivaa haketettavaksi? Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 6
Koejärjestely Mekrijärven tutkimusaseman kuivumispuisto Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 7 Koejärjestely painon seuranta Paino, kg 14 12 1 8 6 4 2 Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 8
Koejärjestely paino kosteudeksi 7 6 5 kosteus% lumen vaikutus painoon 4 3 2 1 28.3.212 28.4.212 28.5.212 28.6.212 28.7.212 28.8.212 28.9.212 28.1.212 28.11.212 28.12.212 28.1.213 28.2.213 31.3.213 3.4.213 31.5.213 Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 9 Menetelmän haasteet Ero osoittaa kuiva ainetappion Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 1
Kosteuden muutos vs säätiedot Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 11 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 19.1.216 12
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 19.1.216 13 Mallien validointi (peitetyt kasat) 7 6 5 4 3 2 1 Energiarangan kuivumismalli 12 6 1 3 2 13 14 4 7 8 9 1 11 5 Validointikasa Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 14
Mallien validointi; hyväksyttävä ero Energiarangan kuivumismalli 8 7 6 5 4 3 2 1 12 6 1 3 2 13 14 4 7 8 9 1 11 5 Validointikasa Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 15 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 19.1.216 16
Mallin validointi 7 Latvusmassa, palstakasa 6 5 4 3 2 1 8 18 27 5 25 7 1 19 26 13 14 24 6 3 2 16 4 22 9 11 1 12 15 21 17 2 23 Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 17 Mallin validointi 7 Latvusmassa, tienvarsimalli 6 5 4 3 2 1 22 16 23 21 14 18 15 19 2 17 2 5 9 1 8 7 13 3 4 12 1 6 11 Mitattu kosteus Mallilla saatu kosteus Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 18
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 19.1.216 19 Yhteiskunnallinen vaikuttavuus Latvusmassan korjuun yhteydessä massan määrän muunto kuutioiksi Paljonko polttoainetta varastoissa? Maksuperusteet korjuuyrittäjälle? Tällä hetkellä määritys EPPU laskurilla Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 2
Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 maasto A maasto B maasto C maasto D maasto E maasto F Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 21 Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % 6 5 4 3 2 1 maasto A maasto B maasto C maasto D maasto E maasto F EPPU kosteus_min EPPU kosteus_max Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 22
Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % 6 5 4 3 2 1 maasto A maasto B maasto C maasto D maasto E maasto F kosteus_laava EPPU kosteus_min EPPU kosteus_max Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 23 Eri mallit kosteuden estimoinnissa kosteus, % 6 5 4 3 2 1 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 19.1.216 24
Haasteita mallien kehittämisessä Latvusmassan kuivuminen ja kostuminen haasteellinen mallinnettava. Paljon vaihtelua palstakasoissa. Paljon vaihtelua tienvarsikasan sisällä. Esityksen nimi / Tekijä 19.1.216 25 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 19.1.216 26
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 19.1.216 27 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 211 213 BEST ohjelma 213 216 Kuivumismallit / M. Kolström 19.1.216 28