Ruokohelven hankinta keskisuomalaisille voimalaitoksille Bioenergiasta elinvoimaa tulosseminaari Saarijärvi 8.12.2010 Teuvo Paappanen, Risto Impola ja Timo Järvinen VTT Timo Lötjönen MTT
2 Hankkeen tausta ja tavoite Keski-Suomen isoilla voimalaitoksilla on tavoitteena lisätä helven käyttöä maakunnassa Käyttöpotentiaali ainakin 200 GWh/a, vastaa 8000 9000 ha Nykyinen helpiala 1400 ha Tavoitteena ruokohelven laajamittaisen tuotannon ja hankinnan edistäminen ja kehittäminen Toimiva ja kustannustehokas ketju pellolta voimalaitokselle, käyttö ympärivuotista
3 Hankkeen tehtävät Helven viljelyn potentiaalikartoitus Viljelijäkysely ja peltoalojen tarkastelu Paalikorjuuteknologian kehitys Paalitiheyden lisääminen ja työvaiheiden yhdistäminen Varastoinnin ja logistiikan kehittäminen Varastointitutkimus Helven energiasisällön (kosteus ja massa) automatisoidun mittauksen kehittäminen Nopeat ja automatisoidut mittaukset (parempi tulosten luotettavuus) Viljelijätilaisuudet
4 Viljelypotentiaali - viljelijäkysely Kysely lähetettiin kaikille Keski-Suomen alueen viljelijöille, 3321 kpl Vastauksia saatiin 390 kpl, vastausprosentti 11,7 % Maito Vilja Liha Muu Helpi Tiloja, kpl 72 116 47 161 34 Pinta-ala, ha - josta vuokralla, % 51,6-36 % 33,7-20 % 57,2-34 25,8-23 % Ikä 47 47 45 49 49 Etäisyys JKL:stä 80 66 78 76 84 39,0-26 % helpi 14,8 ha kok. helpi 504 ha
5 Viljelijäkysely keskeiset tulokset Helven viljelyyn suhtautuivat positiivisemmin rehuviljatilat ja jo nykyisin helpeä viljelevät Helven viljelyhalukkuus riippuu myös viljan kulloisestakin hinnasta ja siitä, kuinka hyvin vilja on saatu markkinoitua Vähemmän positiivisesti helpeen suhtautuvat maito- ja lihakarjatilat On mahdollisesti äskettäin investoitu nykyiseen tuotantoon, siihen panostetaan täysillä ja kaikki pellot tarvitaan rehun tuotantoon Helpi tulee vaihtoehdoksi, jos nykyisestä tuotantosuunnasta luovutaan
6 Kysymys 3 Viljelijäkysely keskeiset tulokset Maito Liha Vilja Muu Helpi En sulje pois mahdollisuutta viljellä helpeä (En sulje pois) En nyt ja lähitulevaisuudessa katson helven olevan vaihtoehto (En nyt ja tulev.) Tilojen lkm 67 47 116 164 32 Mielipide asiasta, % 93 94 97 80 Joista - En sulje pois (%) 56,7 56,8 79,6 64,8 - En nyt ja tulev. (%) Kysymys 6 43,3 43,2 20,4 35,2 Voiko helpi olla kannattavaa verrattuna nykyiseen tuotantosuuntaan Joista - Kyllä (%) 13,9 17,0 39,7 28,0 35,3 - Ei (%) 65,3 70,2 37,9 41,0 23,5 - Ei vastausta (%) 20,8 12,8 22,4 31,1 41,2 Helven viljely tulee lisääntymään, mutta ainakaan lähitulevaisuudessa ei tultane saavuttamaan projektin alkuperäisiä tavoitteita (8000 9000 ha)?
7 Viljelijäkysely korjuukalusto Eniten helven korjuukalustoa on maito- ja lihakarjatiloilla Vähiten kalustoa on viljatiloilla, jotka ovat kaikkein halukkaampia viljelemään helpeä -> tarvitaan urakointia %:lla tiloista Maito Liha Vilja Muu Helpi Niittomurskain 66,7 63,8 13,8 16,8 26,5 Lautasniitto 37,5 34,0 47,4 45,3 41,2 Pyöröpaalain 38,9 57,4 6,0 13,0 32,4 Sk-paalain 1,2 Tarkkuussilppuri 25,0 12,8 3,4 1,9 5,9 Paaliperävaunu 31,9 40,4 7,8 13,7 23,5 Metsäkärry 50,0 42,6 47,4 24,8 35,3 50,0 45,0 40,0 Urakointiin valmiiden suhteellinen osuus ryhmän kaikista tiloista Maito- ja lihakarjatilat ovat suhteellisen valmiita urakoimaan helven korjuussa -> konekaluston puute ei rajoittane helven viljelyn merkittävääkin lisäämistä Prosenttia, % 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Niitto Paalaus Silppurointi Paalien keräily Murskaus Maito Liha Vilja Muu
8 Viljelypotentiaalit Keski-Suomen peltoala Yhteensä, ha 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 3,6 3,2 2,8 2,4 2,0 1,6 1,2 Keskiala, ha ha ha, k-arvo Nurmen ja rehuviljan määrä 73 500 ha, 74 % peltoalasta Luonnonhoitopelto + kesanto = 13 100 ha 10000 5000 0 NURMET REHUVILJA LUONNONHOI KESANTO LEIPAVILJA OLJYKASVIT ENERGIAKAS KUMINA MARJAT ERITYISTUK SUOJAVYOHY 0,8 0,4 0,0 Nurmen ja rehuviljan lohkokoko ~ 2 ha, luonnonhoitopellon ja kesannon 1,2 ha Kuva. Eri viljelykasvien kokonaismäärä ja keskimääräinen lohkokoko.
Timo Lötjönen MTT Ruukki 18.08.2010 Ruokohelven korjuuteknologian kehittäminen 2009-2010 1. Paalintiheyden optimointikoe 2. Yhdistetyn korjuun kustannukset 3. Paalinkeruun rationalisointi
Yhdistetyn korjuun työmenekki ja kustannukset 70 180 Työmenekki, min/ha 60 50 40 30 20 10 0 Perinteinen korjuu (niitto 3,2 m) Perinteinen korjuu (niitto 2 x 3,2 m) Yhdistetty korjuu (niitto 3,2 m) Paalaus Niitto Kustannus, e/ha 160 140 120 100 80 60 40 1) Takakone + erillinen paalaus 2) Takakone + etukone + erillinen paalaus 3) Etukone + paalaus samalla 20 0 0 100 200 300 400 500 Käyttömäärä, h/vuosi
Paalintiheyden optimointikokeet 2009 ja 2010 - Pyöröpaalien suuri tiheys on oleellista kuljetuskustannusten alentamiseksi - Tavoite: selvittää ajonopeuden ja karhonpaksuuden vaikutusta pyöröpaalien tiheyteen Tiheys, kg ka./m3 140 120 100 80 60 40 20 Johtopäätökset ajonopeuksilla ja karhonvahvuuksilla suhteellisen pienet vaikutukset => tarkka ohjeistus ei ehkä tarpeen, puristuspaineen säätö oleellisempaa Mutta Paalaimen rikkoontumisriski suurilla puristuspaineilla, paalit voivat jumittua paalikammioon Motivoiko paalitaksa tekemään tiheitä paaleja ( /paali tiheydestä riippumatta) 0 Hidas1 Hidas2 Nopea1 Nopea2
NHK-paalinkeruuvaunu Anderson-paalinkeruuvaunu
13 Ruokohelven varastoinnin kehittäminen Tausta - Keväällä kuivana tuotetut helpipaalit varastoidaan tuotantoalueen läheisyydessä aumassa seuraavaa lämmityskautta varten, usein seuraavaan talveen saakka - Nykyisin voimalaitoksille toimitetaan liian kosteita ruokohelpieriä aiheuttaen ongelmia sekä murskauksessa että laitoskäsittelyssä ja lisäävät kuljetuskustannuksia - Auman rakenteella, peittämisellä ja pohjustuksella pyritään minimoimaan kosteuden muutoksia varastoinnin aikana - Auman paikkaa valittaessa on huomioitava, että rekkaauton on päästävä auman viereen mieluummin ympäri vuoden
14 Tutkimuksen toteutus - Peittämisen ja pohjustuksen vaikutusta helpipaalien säilyvyyteen tutkittiin kahdessa koeaumassa - Varastoja seurattiin yhden vuoden ajan - Pohjustuksena käytettiin trukkilavoja ja kuivista risuista tehtyä pohjaa ja vertailu pohjustamattomaan - Osa aumasta oli peitetty muovilla ja osa oli peittämättä - Toisessa aumassa vertailtiin kahta erilaista peitemateriaalia - Paalien säilyvyyden kannalta ei löydetty eroja eri peitemateriaaleissa - Uusi vihreä PolyTex kestopeite oli keveyden vuoksi helppo asettaa auman päälle, lisäksi se pysyi hyvin aumassa koko vuoden, oikein poistettuna samaa peitettä voidaan käyttää useita kertoja - Tässä suopohjalle tehdyssä pohjustamattomassa aumassa kosteutta nousi maapohjasta kastellen alimman paalikerroksen
15 Muutama tulos koeaumasta - Risupohjalla estettiin veden nousu maapohjasta alimmaisiin paaleihin, kosteuden keskiarvo koko leikkauksessa 18 % - Pohjustamattomissa leikkauksissa pohjapaalit kostuivat selvästi, pintakerrosten kosteudet olivat jopa 70 % - Peittämättömässä päädyssä myös reunapaalit molemmilla puolilla märkiä, osin myös homeisia - Peittämättömässä leikkauksessa paalien keskikosteus yli 35 % - Keskikuvassa myös keskellä ylempänä olevat paalit ovat kostuneet, oletuksena että irtovettä on valunut auman päälle muodostuneesta vesipussista, koko leikkauksen keskikosteus vajaa 30 % Risupohja, peitetty Pohjustamaton, peitetty Peittämätön
16 Yhteenveto - Ruokohelpiauman peitteen pitää kestää syksyn tuulet ja sateet sekä talven lumikuorma - Ylin harjapaali ja peitteen hyvä kiinnitys estävät vesipussien muodostumisen auman päälle - Auman rakenteesta riippumatta peittäminen on tehtävä huolella - Hyvä auman pohjustus varsinkin suoalueilla estää pohjapaalien kostumisen - Miten päin paalit ladotaan aumaan vaikutus säilyvyyteen?
17 Helpin kosteusmittauksen kehittäminen - lähtökohtia Tavoitteena helpipaalierän kosteusmääritys toimitusvaiheessa Helpipaalit kostuvat (pitkäaikaisessa) varastoinnissa, erityisesti peittämättöminä, ulkoapäin näkee usein kostuneet osat, mutta ei tiedetä miten kostuminen on edennyt ja jakautunut, siksi tarvitaan näytteenottoa (= koko paalin keskikosteus) näytteestä voidaan mitata kosteus suhteellisen tarkasti uusilla sähköisillä instrumentaalimenetelmillä ja tietysti standardimenetelmällä lämpökaapissa, sähköiset menetelmät eivät juuri toimi jäätyneellä helpillä Timo Järvinen
18 Helpin kosteusmittauksen kehittäminen - lähtökohtia Kahden tarkasti mitatun koepaalin kosteudet ja koepaalien kosteuksien sisäiset hajonnat F C A E D B m-% 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Koepaalit varastoitu talvikausi (09-10); kuiva peitetyssä ja kostea paali peittämättömässä aumassa tarkka kosteus kuivapaali keskihajonta (sd) kuivapaali tarkka kosteus kostea paali keskihajonta (sd) kostea paali Mitä suurempi paalin keskikosteus on sitä oleellisempaa on oikea näytteenotto! Timo Järvinen
19 Kosteusmittausta: NMR ja BMA (mikroaalto) Wile mittari ja kairanäytteenottoa Timo Järvinen
20 Tulokset Helpin kosteusmittauksen kehittäminen Instrumentaalimittausmenetelmillä (Senfit`in BMA ja Vaisalan NMR) saa riittävällä tarkkuudella helpin kosteuspitoisuuden, jos näyte saadaan edustavana, kairanäytteenottimen silpusta mittaukset voi tehdä helpommin, kuin pitkästä korsimateriaalista, kapasitiivista mittausta (esim. Wile mittari) voi käyttää pienillä kosteuspitoisuuksilla ts. lähinnä tuotantoaikaisen kosteuden määrityksessä, mutta ei kostuneilla paaleilla, punnitusmenetelmämittaus korreloi kosteuspitoisuuden kanssa: so. näyttää merkittävän veden massaosuuden kasvun, mutta ei ole kovin tarkka menetelmä mitata paalin keskikosteutta; voi kuitenkin toimia hyvin kostuneilla paaleilla. Timo Järvinen
21 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa