Puulämmityksellä edullista energiaa Jyväskylä 7.10.2013 Veli-Pekka Kauppinen Suomen metsäkeskus jpy 1
2 Yleistä puun käytöstä ja hinnoista
Pientalojen polttopuun käyttö Puupolttoaineita käytetään pientalossa lähes 7 miljoonaa kiintom3. Suurin osa käytetään pilkkeenä tulisijoissa, joita on noin 3 miljoonaa. Uusia tulisijoja hankitaan vuosittain noin 70 000 Polttopuuta käytetään ka. 4,6 kiintom3 / kiinteistö Polttopuusto noin puolet hankitaan omasta / sukulaisen metsästä 3
Pelletin käyttö Suomessa 2012 Pellettejä valmistettiin 250 000 t Josta okt käyttivät 69 000 t ja lämpölaitokset, suurkiint. 127 000 t Vienti oli 61 000 t ja tuonti 28 000 t Metsähakkeen käyttö 2012 Metsähaketta käytettiin 8,3 milj. kiinto-m3 Pääasiassa isoissa lämpö- ja voimalaitoksissa 4
5 Yli 1 milj.t tuottivat: Ruotsi Saksa Tanska Venäjä Kanada USA
Polttopuun termit ja mittayksiköt Pilke, klapi on katkottu ja halottu 20 50 cm pitkä Halko on katkottu ja halottu (tai aisattu) 1m pitkä Ranka on karsittu runkopuu Hake, murska 6
7 Energiavertailu
Energian hinnan muutos 14 Sähkö 12 10 Öljy Pelletti Metsähake snt/kwh (sis. alv) 8 6 4 2 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 8
Energian hinnat nousevat myös tulevaisuudessa Jos hintojen nousu jatkossa on esim.7% vuodessa => Eri polttoaineiden käyttökustannusten erot vain kasvavat 9
Puun ominaisuudet ja kuivuminen Puun varastointi 10
Polttopuun laatu Kaikki Suomessa kasvavat puulajit soveltuvat polttopuuksi ominaisuudet huomioon käyttötarpeen ja -mukavuuden mukaan Poltettavuuden kannalta laadun tärkein tekijä on alhainen puun kosteus --> syttyy hyvin, hyvä lämpöarvo kaatotuore noin 50 p-% sopivin poltettavaksi 15-20 p-% sopiva pilkekoko Muut laatutekijät ei sieni- ja homekasvustoja 11
12 Puun kosteuden vuodenaikainen vaihtelu
Puun tasapainokosteus, VTT Puu pyrkii tasapainokosteuteen ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden ja lämpötilan mukaan Ulkona katoksessa 15-30%, ulkovarastossa 10-15%, sisällä n.5% 13
60 50 40 30 20 10 0 Koivurankojen kuivuminen varastossa, VTT Koivu, moto, peittämätön Koivu, moto, peitto Koivu, moto, kate 1.7.04 1.9.04 1.11.04 1.1.05 1.3.05 1.5.05 1.7.05 1.9.05 1.11.05 1.5.04 1.3.04 Kosteus, %
Sieni- ja homekasvustoa rankojen päissä
Homeen esiintyminen rangan päässä eri varastoissa peittämätön peitetty katettu Näytekiekkoja rangan päästä peittämätön ja peitetty
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Eri tavalla käsiteltyjen rankojen kuivuminen varastossa, VTT Koivuranka, kuorellinen Koivuranka, moto, kate Koivuranka, ositt. kuorittu 1.3.05 1.4.05 1.5.05 1.6.05 1.7.05 1.8.05 1.9.05 1.10.05 1.11.05 1.12.05 1.2.05 1.1.05 Kosteus, %
Yhteenveto rankapuun kuivuminen, VTT Hillebrand Motolla kaadettujen rankojen kosteus alenee ensimmäisen kesän aikana 50 %:sta noin 30 %:iin. Toisen kesän aikana rankojen kosteus alenee edelleen n. 20 %:iin. Rangat, joiden kuori on ehjä (metsurikaato), kuivuvat yhden kesän aikana vain n. 4 %- yksikköä. Peitetyt rangat ovat n. 10 %-yksikköä kuivempia kuin peittämättömät. Rankojen kuivumista ja siten niiden säilyvyyttä voidaan tehostaa merkittävästi rikkomalla kuorta (motokaato, kuorinta, aisaus).
Koivupilkkeiden kuivuminen ulkona katetussa 3,5 i-m3 verkkokehikossa ja kosteuden vuodenaikainen vaihtelu, VTT 19
Katetussa varastossa olleiden koivupilkkeiden kuivuminen, VTT Kun kosteus laskee alle 23%:n, sienten elintoiminta käy vaikeaksi ja alle 17 %:n kosteudessa sienet yleensä kuolevat kokonaan
Yhteenveto pilkkeen kuivuminen, VTT Hillebrand Pilkkeen koolla ja kuoren osuudella on huomattava merkitys pilkkeiden kuivumisnopeuteen. Kuivumisnopeuteen vaikuttaa eniten pilkkeen paksuus paksuuden puolittuminen lyhentää kuivumisaikaa noin puoleen. Pilkkeen kuivumista voidaan tehostaa merkittävästi rikkomalla kuorta, esim. pilkkeiden teon yhteydessä. Jo pienikin kuoren rikkominen edistää pilkkeen kuivumista. Pilkkeitten kuivumisnopeus varastossa riippuu voimakkaasti ympäristön lämpötilasta ja ilman suhteellisesta kosteudesta.
Yhteenveto pilkkeen kuivuminen, VTT Hillebrand Keväällä tehdyt pilkkeet kuivuvat yhden normaalikesän aikana noin 20 %:iin, mutta talviaikana kastuminen on 10 %-yksikön luokkaa, puun tasapainokosteudesta johtuen. Kuivumisnopeudessa ei ole merkittävää eroa eri kokoisten (1 15 m 3 ) katettujen varastokasojen välillä. Katetut/peitetyt pilkeet ovat noin 7 %- yksikköä kuivempia kuin peittämättömät pilkeet. => peite, katokseen heinäkuun aikana
23 Puun varastointi
Hyvä polttopuun varastointi Varastointi sisällä: Riittävä ilmanvaihto (lattian alta) ei kellari, ei varjoisa paikka Riittävä koko, lisälämpönä 5 m2, jos päälämmitys niin 20-30 m2 Riittävän isot ovet Paloturvallisuus Kun kosteus laskee alle 23%:n, sienten elintoiminta käy vaikeaksi ja alle 17 %:n kosteudessa sienet yleensä kuolevat kokonaan.
Hyvä polttopuun varastointi Varastointi ulkona: Riittävä lämpö, aurinkoinen paikka Riittävä ilmanvaihto, aukean mäen päällä tuulee aina Estä maasta tulevan kosteuden pääsy puihin, kunnon aluspuut Estä taivaalta tuleva vesi, kate (huom. Jätä sivut auki kuivumista varten) Missä ja miten kuivaisit pyykkisi?
Puulämmityksen suunnittelu metsäkeskuksen energianeuvonnassa huomattuja asioita 26
Polttopuun käytön yleisyys pää- ja lisälämmönlähteenä 80 60 Osuus kiinteistöstä, % 68 64 Puu päälämmönlähde Puu lisälämmönlähde 60 40 38 44 20 25 26 20 0 93 90 80 82 Maatila Vapaa-ajan asunto Omakotitalo Kaikki pientalot Lähde: Työtehoseura 15/2002 (658) 27
Rakennuksen lämmöntarve Lämmitysenergia, kwh/m² 35 30 25 20 15 10 5 0 10 5 0 Ostoenergia lämmitykseen Ilmaislämpökuormat Tyypillinen pientalo 1 2 3 Matalaenergiarakennus 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kuukausi 28
Klapilämmitys Lisälämmönlähteenä Puuta käytetään vuodessa sen verran kuin on varaston koko ½ taloista ei ole minkäänlaista puuvarastoa! => poltetaan märkää puuta johtuen varastoinnista! Suurin syy tyytymättömyyteen klapikaupassa ovat puun kosteus, homeisuus ja hinta ¼ saa polttopuunsa ilmaiseksi sukulaiselta tai tuttavalta 1 / 5 aikoo lisätä polttopuun käyttöä tulevaisuudessa Saunan kiuas liian tehoton => usein liian paljon kiviä ja väärin ladottu Puuttuu riittävä korvausilma => huono veto, ikkunat vetävät Ilmalämpöpumppu tehostaa tulisijan lämmön luovutusta 29
30 Klapilämmitys Päälämmitysmuotona Kattilaan kytketyn varaajan mitoitus on liian pieni ja lämmityspatterit ovat liian pienet Kattilan kiertoveden termostaattia ei säädetä sytyttäessä ja lämmityksen loputtua Kattilaan tulee kylmä vesi suoraan varaajasta Korvausilma palamiseen puuttuu pannuhuoneesta Varoventtiilit on oltava sekä kattilassa ja varaajassa Klapilämmityksen suurin ongelma on yleensä kovat pakkaset ja lämpimän veden riittävyys (lattialämpö < 35 astetta ja LKV >50 astetta), varaajassa kaksi lämminvesikierukkaa auttaa Lisäapuna leivinuuni ja lämpimänveden sähkövaraaja (vesi kierukan kautta) Pienet ja matalaenergia talot? Isot kiinteistöt?
Pellettilämmitys Laitteet toimivat yleensä hyvin, isoimmissa kiinteistöissä käytännössä hakepolttimia Pieni varastotilan tarve Ongelmat yleensä varastossa ja pelletin siirrossa Pellettisiilon pohja riittävän jyrkkä Siirtospiraalin mutka heti alkuun Pientaloissa siilon koko noin yksi vuosi Vanha hakestokeri toimiva isommissa taloissa Suurissa kiinteistöissä siilon mitoitus yleensä liian pieni Pelletin tuonti tilauksesta 2-10 vrk Pelletti tilauksen koko vaikuttaa hintaan Pellettitakat ovat lisälämmönlähteinä edullisia 31
Hakelämmitys Mitä parempi polttoaine, sen paremmin toimivat. Pelletillä isompi tehoskaala Nykylaitteilla pääsee jo lähes 0-teholle Ei koskaan talon alakertaan hakevarastoa (sienet, home) Suurimpana ongelmana ylimitoitus ja kesäajan käyttö, asiassa auttavat: Aurinkokerääjä / sähkövaraaja lämpimän veden tuottoon Varaaja ja automaattisytytys Kattilalle oma säätö talvi- ja kesäajalle Korvausilma usein puuttuu pannuhuoneesta Oma polttoaine (aih. myös välinpitämättömyyttä kattilan säätöihin ja polttoaineen laatuun) Kuva Fredrik Ek 32
Energianeuvonta Ota huomioon: Neuvontapalvelut Aika Polttoaine Mitoitus Laitevalmistaja Varaston koko Tuet Käytä asiantuntijan apua Yksinkertainen = Toimiva 33
34 Puun poltto
Eri puulajien lämpöarvoja Puulaji Kuivaaineen tehollinen lämpöarvo Tehollinen lämpöarvo, 20 %:n kosteus Tehollinen lämpöarvo kwh/kg kwh/irto-m 3 kwh/pino-m 3 Mänty 5,4 4,2 810 1 360 Kuusi 5,3 4,1 790 1 320 Koivu 5,3 4,1 1 010 1 700 Koivun tuohi 6,3 4.9 Haapa 5,1 4.0 790 1 330 Leppä 5,2 4.1 740 1 230 Puubriketti 5,3 4.7* 3 120 * 10 %:n kosteudessa Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita 2045. Työtehoseura: Pilkeopas omakotitaloille.
Puun palaminen ja lämmönkehitys 800 O C Syttyminen Jäännöshiilen palo Lämpöä kehittyy 200-300 105 Kosteuden haihtuminen Pyrolyysi Haihtuvat aineet 80-90 % Jäännöshiili 10-20 % Lämpöä tarvitaan 36 Lähde: Alakangas, Taloustulisijojen käyttö 1992.
Polta puuta oikein kuivaa puuta, sisälle 2 pv aikaisemmin tarkista veto (sytystyspelti), poista liika tuhka sytytä päältä pieni määrä pieniä puita (< 5 cm) lisää vähitellen isompia puita hiilloksen päälle halkaistu puoli ylöspäin ja jätä vähintään 1/3 vapaata tilaa (pitkäliekkinen palaminen) säädä palamisen ilma suu- ja tuhkaluukun avulla, vaalea savun kertoo puhtaasta palamisesta, tuli saa kohista lievästi kohenna hiillosta ja pienennä suuluukun ilmaa sulje pellit vasta kun hiillos on tummunut onnistunut lämmitys kun tulipinnat ovat vaaleita www.halkoliiteri.com, www.hengitysliitto.fi, www.ilmastomuutos.info, www.motiva.fi, www.nuohoojat.fi 37
Polta puuta oikein 38
Klapinäytteet, pituus 33cm, läpimitta 10cm /m3
Puun tasapainokosteus ilman suhteellisen kosteuden ja lämpötilan mukaan /m3