vtt:n kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/vttn... · lähde:...

58
TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY VTT:n polttopuututkimuksia Halkoliiteri 10 vuotta -seminaari Jyrki Raitila, VTT Kuvapaikka (ei kehyksiä kuviin)

Upload: others

Post on 25-Jun-2020

10 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY

VTT:npolttopuututkimuksia

Halkoliiteri 10 vuotta -seminaariJyrki Raitila, VTT

Kuvapaikka(ei kehyksiä kuviin)

Page 2: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

227.3.2017 2

Pilkkeeseen liittyviä tutkimusaiheita

§ Raaka-aineen ja pilkkeen laadunhallinta§ Kuivaus§ Pilkeketjun teknologia ja kustannukset§ Liiketoimintamallit§ Pienpoltto tulisijoissa§ Energiasisältöön perustuva pilkekauppa§ Standardit§ Kansainväliset hankkeet; markkinat, tiedonvaihto,

polttopuukaupan edistäminen

Page 3: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

327.3.2017 3

Laadunhallinta

Page 4: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

427.3.2017 4

Kosteuden vaikutus puun lämpöarvoon jaenergiatiheyteen

1 MJ = 0,2778 kWh, 1 MWh = 1000 kWh

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60Kosteus, %

Läm

pöar

vo,M

J/kg

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

Ene

rgia

tihey

s,M

Wh/

i-m3

MJ/kgMWh/i-m3 (koi

vu,r

unko

puu)

Page 5: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

527.3.2017 5

Eri puulajeista valmistetun pilkkeen sekäpuubriketin keskimääräisiä lämpöarvoja

Puulaji

Kuiva-aineen

tehollinenlämpöarvo

Tehollinenlämpöarvo,

20 %:nkosteus

Tehollinenlämpöarvo

kWh/kg kWh/irto-m3 kWh/pino-m3

Mänty 5,4 4,2 810 1 360Kuusi 5,3 4,1 790 1 320Koivu 5,3 4,1 1 010 1 700Koivun tuohi 6,3 4.9Haapa 5,1 4.0 790 1 330Leppä 5,2 4.1 740 1 230Puubriketti 5,3 4.7* 3 120

* 10 %:n kosteudessa

Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita 2045.Työtehoseura: Pilkeopas omakotitaloille.

Page 6: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

627.3.2017 6

Kasvavan puun kosteuden vuodenaikainenvaihtelu

35

40

45

50

55

60

Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Kesä Heinä Elo Syys Loka Marras Joulu

Kos

teus

%

Mänty

Kuusi

Leppä

Koivu

Lähde: Routa 2014, Hakkila 1962

Page 7: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

727.3.2017 7

Koivurankapinoja

Page 8: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

827.3.2017 8

Peitetty varastokasa

Page 9: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

927.3.2017 9

Katettu rankakasa

Page 10: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1027.3.2017 10

Rankojen kuivuminen varastossa

0

10

20

30

40

50

60

1.3.04

1.5.04

1.7.04

1.9.04

1.11.0

41.1

.051.3

.051.5

.051.7

.051.9

.05

1.11.0

5

Kost

eus,

%

Koivu, moto, peittämätön

Koivu, moto, peittoKoivu, moto, kate

Lähde: Hillebrand & Kouki 2006

Page 11: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1127.3.2017 11

Homeen esiintyminen rangan päässä erivarastoissa

peittämätön peitetty katettu

Page 12: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1227.3.2017 12

Kuorittuja rankoja

Page 13: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1327.3.2017 13

Eri tavalla käsiteltyjen rankojen kuivuminenvarastossa

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1.1.05

1.2.051.3

.051.4

.051.5

.051.6.

051.7

.051.8

.051.9

.05

1.10.05

1.11.0

5

1.12.05

Kos

teus

,%

Koivuranka, kuorellinenKoivuranka, moto, kateKoivuranka, ositt. kuorittu

Lähde: Hillebrand & Kouki 2006

Page 14: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1427.3.2017 14

YhteenvetoPolttopuun raaka-aine

§Motolla kaadettujen rankojen kosteus alenee ensimmäisenkesän 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).

Page 15: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1527.3.2017 15

Pilkkeen kosteuden muutoksetluonnonkuivauksessa

Page 16: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1627.3.2017 16

Yksittäisiä pilkkeitä kuivumassa simulaattorissa

Page 17: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1727.3.2017 17

Erikokoisten kuorellisten ja kuorettomien pilkkeiden kuivuminenT = 20 °C, RH = 40 %, v = 2 m/s

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Aika, h

Kos

teus

,%

kuorellinen, 34 cm

kuoreton, 34 cm

kuorellinen, 34 cm, puolta ohuempi

kuoreton, 34 cm, puolta ohuempi

Läpimitan puolittaminen lyhentää kuivumisaikaa puoleen

Page 18: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

1827.3.2017 18

Samankokoisten kuorellisten pilkkeidenkuivuminen erilaisissa sääoloissa

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Aika, h

Kost

eus,

%

T=20 °C, RH=60 %, WS=2 m/s

T=20 °C, RH=40 %, WS=2 m/s

T=30 °C, RH=40 %, WS=2 m/s

Ilmankosteudella suurempi vaikutus kuin lämpötilalla

Page 19: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

19

Pilkkeiden sijainti kuivauspaikassa

Lavan yläosa Lavan alaosa

Pilkkeiden numerointi lavan päällimmäisistä pilkkeistä alkaen

• Pilkkeiden välistä kosteuseroa voi lisätä§ alustan kasvusto§ sade, aurinko§ kosteuden tiivistyminen viileimpään osaan

(esim. kuivurissa, peitteen alla)

Tutkittiin lavallisen kaikki pilkkeet

Lähde: Erkkilä ym. 2010

Page 20: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

20

Kuivaus 3,2 i-m3:n metalliverkkohäkissä

Esimerkkejä, pilkkeet käsittely-yksiköissä

Pienehköissä käsittely-yksiköissä pilkkeet kuivuvat

hyvin ja tasaisesti

Lähde: Erkkilä ym. 2010

Page 21: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

21

15 m3:n kehikko järven rannassaPilkottu kesäkuun alussa, peitettymyöhemmin, näytteet 4.11.2011keskiarvo 19,5 % ja keskihajonta 1,9 %.

Esimerkkejä, pilkonta-aika ja paikka11 m3:n kehikko metsäaukeallaPilkottu 14.5., peitetty 13.8.,näytteet 5.11.2011.keskiarvo 19,5 % ja keskihajonta 2,2 %.

15 m3:n kehikko metsäaukeallaPilkottu15.6., peitetty 13.8.,näytteet 5.11.2011keskiarvo 22,7 % ja keskihajonta 3,4 %.

Pilkonta-ajankohta jatuuliolosuhteet vaikuttavat

kuivumiseen

Page 22: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

22

Esimerkkejä, isoissa erissä kuivaus

60 m3:n kehikkoPilkottu toukokuun alussa, (alkukosteus 42%),peitetty loppukesällä, näytteet 25.10.2011keskiarvo 19,9 % ja keskihajonta 2,2 %.

20 m3:n kehikkoPilkottu19.4. (alkukosteus 44%), peitettyheinäkuun puolivälissä,näytteet 12.10.2011keskiarvo 18,7 % ja keskihajonta 4,1 %.

Isotkin pilke-erät kuivuvat kevään ja kesän kuluessa, kun ilma kiertää.Näissä tapauksissa kehikon pienin mitta oli noin 3,5 metriä. Tätä

suuremmista kehikoista ei ole mittaustuloksia.

Page 23: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

23

Kostuminen syksylläVarastokehikot§ pilkkeet valmistettu keväällä§ kuivia jo kesäkuun lopulla§ syksyn aikana pilkkeiden kosteus

lähestyy tasapainokosteutta

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

1.6. 1.7. 31.7. 30.8. 29.9. 29.10. 28.11. 28.12.

Pilkk

een

koste

us,%

Pvm

Syksyllä pilkkeet kostuvatulkovarastossa. Sateelta suojattuna

kuitenkin melko hitaasti.

Page 24: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

2427.3.2017 24

YhteenvetoPilkkeet

§ Pilkkeen koolla ja kuoren osuudella on huomattava merkityspilkkeiden kuivumisnopeuteen.

§ Kuivumisnopeuteen vaikuttaa eniten pilkkeen paksuus –paksuuden puolittuminen lyhentää kuivumisaikaa noin puoleen.

§ Pilkkeen kuivumista voidaan tehostaa merkittävästi rikkomallakuorta, esim. pilkkeiden teon yhteydessä. Jo pienikin kuorenrikkominen edistää pilkkeen kuivumista.

§ Pilkkeitten kuivumisnopeus varastossa riippuu voimakkaastiympäristön lämpötilasta ja ilman suhteellisesta kosteudesta.

§ Kuivumisnopeudessa ei ole merkittävää eroa eri kokoisten (1 –15 m3) katettujen varastokasojen välillä.

§ Katetut/peitetyt pilkkeet ovat noin 7 %-yksikköä kuivempia kuinpeittämättömät pilkkeet.

Page 25: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

2527.3.2017 25

Liiketoimintamallit ja kustannukset

Page 26: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

2627.3.2017 26

Perinteinen tuotantolähtöinen pilkeketju

METSÄmetsänomistajat TUOTANTO

polttopuuyrittäjät

MARKKINATloppukäyttäjä

Raaka-aineenetsintä

Leimikonosto Korjuun suunnittelu

Kuljetus

Tehdasvarastointi

PilkontaPakkaus

Kuivaus

Siistaus jamahd. 2. pakkaus

Varastointi

Kuljetus

Lastaus

Purku

Siirto varastoon

VarastointiSiirto polttoon

Markkinointi Laskutus Jälkihoito

Pitkän matkan runkosiirtoLähijakelu

Metsäsuunnittelu

Metsäkeskuksenja MHY:n tuki

Kemera-tuki

Poltto

Korjuu

YDINPROSESSIT (Airaksinen 2004)Raaka-aineen hankinta Pilkonta Tilaus ja toimitus

Lähde: PUUT 46 Metla 2006

Page 27: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

2727.3.2017 27

Perinteisen mallin kustannusjakauma

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

150 350 1500

Tuotantomäärä, kiinto-m3

Euro

/kiin

to-m

3

ALV. (22 %)Markkinointi ja laskutusJakeluPakkausKuivaus ja varastointiPilkontaJatkettu lähikuljetusHakkuuKantohinta

Yrittäjä tekee lähes kaiken

Page 28: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

2827.3.2017 28

Palvelulähtöinen pilkeketju

MITÄ ASIAKASTODELLA HALUAA

KuljetusPurkuSiirto varastoon

KUINKA VALMISTANASIAKKAAN HALUAMATPILKELAADUT

MISTÄ LÖYDÄN LAADUKKAANRAAKA-AINEEN SOPIVAANHINTAAN

MetsäsuunnitteluMetsäkeskuksenja MHY:n tuki

Kemera-tuki

PilkontaKuivaus

Tehdasvarastointi

Pitkän matkanrunkosiirto

TIETO

PILKKEET

MILLAINEN TOIMITUSASIAKKAALLE SOPII

LeimikonostoKorjuun

suunnittelu

Kuljetus Korjuu

Markkinointi LaskutusJälkihoito

Lähde: Sikanen, Tahvanainen/ Metla 2006

Page 29: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

2927.3.2017 29

Kaksilinjainen klapintuotanto

0

20

40

60

80

100

120

7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

Läpimittaluokka, cm

Puum

äärä

luok

assa

,m3

Koivikon ensiharvennus

Erän pilkonta Hakki 2X:llä- tuottavuus 2,2 m3/h,- kiinteät kustannukset 1 278 €/vuosi- pilkontakustannus 11,3 €/m3

Erän pilkonta 13 cm läpimittaan astiSuperpilke 2000:lla ja loput Hakki 2X:llä- tuottavuus 5,4 m3/h,- kiinteät kustannukset 2 455 €/vuosi- pilkontakustannus 6,1 €/m3

Lähde: Sikanen, Tahvanainen/ Metla 2006

Page 30: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3027.3.2017 30

”Virtuaali-klapitehdas”

LOPPUKÄYTTÖ

PILKKEEN PIENTUOTTAJAT

PILKEMYYJILTÄ

NOUTO

PILKETERMINAALI

50- 100 p-m3

TOIMITUSTERMINAALIIN

JAKELU ASIAKKAILLETERMINAALISTA NOUTO

Metsään -palvelu Oma metsä

RUNKOSIIRTO

Page 31: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3127.3.2017 31

Noutoterminaali

PILKKEEN PIENTUOTTAJAT

PILKEMYYJILTÄ

NOUTO50- 100 p-m3

TOIMITUSTERMINAALIIN

Metsään -palvelu Oma metsä

50 € / m3

(ALV 0%)

70 € / m3

(ALV 0%)

TERMINAALISTA NOUTO

Page 32: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3227.3.2017 32

Energiasisältöön perustuva pilkekauppa

§ Pilkonnanyhteydessäpunnitaan jaotetaankosteusnäyte§ Seuranta – pilke-

erän painonmuuttuessapystytäänlaskemaan kosteus§ Loppupunnitus

ennen jakelua

§ Asiakkaalle hyötyä§ Selkeä peruste pilkekauppaan -

asiakas tietää mistä maksaa§ Vertailu muihin lämmitysmuotoihin

helpottuu§ Dokumentoitu tuotantoprosessi ja

tuoteseloste vakuuttaa§ Yrittäjälle hyötyä

§ Myyntihinnalle selkeä peruste,merkittävin laatukriteeri§ Tuotantoprosessin ohjaus

helpottuu, tieto pilkkeenkosteudesta ja energiasisällöstämassaa mittaamalla§ Verkottuneessa toimintamallissa

voidaan yrittäjien kesken käydäkauppaa massa- taienergiapohjalta

Page 33: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3327.3.2017 33

Yrittäjien kokemuksia energiapilkekonseptista

§ Laadunvarmistus alkaa jo pilkkeen teon yhteydessä§ Kuivumisen kontrollointi välipunnituksella§ Suojaan siirto, myyntivalmius§ ”Enemmän hyötyä suhteessa kuluneeseen työaikaan”

§ Toimituksen yhteydessä tehty punnitus luo uskottavuutta,vältytään ylikuormilta§ Asiakkaalle voidaan antaa tarkka tuoteseloste§ Asiakas kiinnostunut tiedosta, jos sitä on saatavilla

§ Verkostoitumisessa varmistutaan tasalaatuisuudesta§ Pilke-erän tiiviimmälle pakkaamiselle saadaan korvaus

§ Tyytyväiset asiakkaat !

Page 34: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3427.3.2017 34

Kuivaus

Page 35: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3527.3.2017 35

Polttopuun kuivaustavat§ Luonnonkuivaus, ulkoilman lämpötila§ Edullinen, hidas, voi heikentää laatua, sääriippuva

§ Kylmäilmakuivaus, ulkoilman lämpötila§ Nopeuttaa kuivumista, tasaisempi laatu, sääriippuva

§ Lämminilmakuivaus, T<100 oC§ Mahdollistaa ympärivuotisen toiminnan§ Nopeuttaa raaka-aineeseen sitoutunutta pääoman kiertoa§ Lämpöenergian kulutus (ilman lämmön talteenottoa)

§ n. 100 kWh/i-m3, kun ulkolämpötila on +15§ n. 160 kWh/i-m3, kun ulkolämpötila on -15

Page 36: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3627.3.2017 36

Kuivauksessa poistettava veden määrä

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0 10 20 30 40 50 60 70

Polttoaineen vesipitoisuus, % märkäpainosta

Kost

euss

uhde

,kg H

2O/k

g ka

45

0.82

0.25

Vedestä poistuu 70 %

20

Page 37: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3727.3.2017 37

Lämminilmakuivuri vs. kylmäilmakuivuriWater content (g/kg)

0 5 10 15 20 25 30 35

Δx = 10 g/kg

Page 38: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3827.3.2017 38

Kuivausilman lämpötilan vaikutuskuivausaikaan

0

10

20

30

40

50

60

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64

Aika, h

Pilk

keen

kost

eus,

%45 C70 C90 C110 C150 C

Page 39: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

3927.3.2017 39

Yli- ja alipainekuivuri

Kuivausilman puhallus (ylipainekuivuri)

Kuivuri

Kuivausilman imu (alipainekuivuri)

Kuivuri

Kuivuri Kuivuri

Page 40: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4027.3.2017 40

Kuivausilman kierrätys

Kostea ilma Kuivausilma sisäänulos Ei ilman takaisinkierrätystä

Kostea ilma Kuivausilma sisäänulos

Ilman sisäinentakaisinkierrätys,suht.kost. kasvaa

Kuivausilma sisäänKostea ilmaulos

Ilman sisäinentakaisinkierrätys,suht.kost. pystytäänpitämään halutulla tasolla

Page 41: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4127.3.2017 41

Jatkuvatoiminen kuivuri

Kostea ilma Kuivausilmaulos sisään

Kostea ilma Kuivausilmaulos sisään

Uusi pilke-erä sisään Kuiva pilke-erä ulos

Page 42: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4227.3.2017 42

Pilkkeiden kylmäilmakuivausta

Page 43: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4327.3.2017 43

Merikontista tehty kuivuri

§ Tässä versiossa myös tuloilman lämmitys auringolla

Page 44: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4427.3.2017 44

Konttikuivurin pohjaratkaisu

Page 45: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4527.3.2017 45

Potkuripuhallin 50 cm, 2,2 kW/3000 kierr.moottorilla

Page 46: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4627.3.2017 46

Lämminilmakuivuri – esimerkki kuivausilmankanavoinnista

Kuivausilman tulokanava katossa Poistoilman kanavat

Page 47: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4727.3.2017 47

Latomallinen lämminilmakuivuri – esimerkkikuivausilman kanavoinnista 2

Ilma imetään pohjasta reikälevyn läpi,jonka alla ilmakanavat

Lämmönvaihdin on kuivurin katossa,tuloilma katon raoista

Page 48: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

48

Kuivaus 80 kuution kylmäilmakonttikuivurissa

Kontin 2. koivupilke-eräKuivaus alkoi 6.6.,keskiarvokosteudet:4.7. 21,7 %27.10. 17,2 %4.11. 20,7 %keskihajonnat 1,9 % – 2,1 %.

Kontin 1. koivupilke-eräKuivaus huhtikuun alusta.,keskiarvokosteus:31.5. 19,5 %keskihajonta 2,9 %.

Toisen kontin 1. koivupilke-eräKuivaus alkoi 20.7.2011.,keskiarvokosteus:14.12. 19,9 %keskihajonta 1,4 %.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pilkk

een

koste

us,%

Pilkkeen kuivamassa, g

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pilkk

een

koste

us,%

Pilkkeen kuivamassa, g

Puhaltimia käytetäänsääolosuhteiden (T, rh) jakuivumisvaiheen mukaan.

Tuloksena tasalaatuiset kuivatpilkkeet.

Lähde: Erkkilä ym. 2010

Page 49: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

4927.3.2017 49

Pilkkeiden kuivuminen

§ Kylmäilmakuivurissa kuivausaika 5 viikkoa§ pilkkeiden alkukosteus 45 – 59 %, loppukosteus 15 – 43 %§ Kanavan vieressä kuivui, seinustalla ei, irronnut kuori yms.

sälä vaikeuttaa ilman liikkumisen, värimuutoksia

A

B

C D

FE

Page 50: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

50

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

5

10

15

20

25

30

35

40

14.6. 16.6. 18.6. 20.6. 22.6. 24.6. 26.6. 28.6. 30.6. 2.7.

Läm

pötil

a,°C

Kuivurin poistoilman lämpötila ja suht. kosteus

Poistoilman lämpötilaPoistoilman kosteus

Suh

teel

linen

kost

eus,

%

Kuivauksen poistoilman säätö

§ Tyypillisesti poistuvan ilman kosteus vähenee, kun puutalkavat kuivua

§ Hyötysuhteen parantamiseksi ilman säätöä pitää optimoida

Page 51: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

51

Kuivaus lämminilmakuivurissa§ Lämminilmakuivuri

§ DRY-AIR DA 6 -puutavarakuivaamo§ Kostean ilman kondensointi (lämpöpumppuperiaate),

nimellistäyttö 15 m3, kuivauslämpötila 60 °C,nimellishaihdutusteho 450 litraa/vrk,kiertoilmapuhaltimet 6 kpl 0,55 kW, joissa pyörimissuunnanvaihto, kompressorin teho 5,8 kW

§ Lämmöntuotanto pellettilämpökeskuksesta

Page 52: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

5227.3.2017 52

Pilkkeiden kuivuminen lämminilmakuivurissa27.4.-4.5.2011 koivupilkkeet

Raaka-aineen läpimittakuivamassa 1/2-klapi 1/4-klapi

500 g 9 cm 13 cm1000 g 13 cm 18 cm1500 g 16 cm 22 cm

Lähde: Erkkilä ym. 2010

Page 53: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

5327.3.2017 53

Kuivauksen kustannukset

§ Kuivauksen kustannus riippuu§ Kuivurin kustannuksista (pääomakulut)§ Kuivurin käyttökustannuksista (muuttuvat

kulut)§ Lämmön hinta§ Puhallusilman tarve (sähkö)§ Työ

§ Yksikkökustannus riippuukuivausvolyymistä, €/i-m3

Page 54: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

5427.3.2017 54

Kuivauskustannusesimerkki

§ Kuivuri§ Kapasiteetti 25 m3

§ Investointikustannus30.000 €§ Käytettävä lämpöenergian

hinta 35 €/MWh

§ Kuivaus§ 100 erää vuodessa§ Kuivauksen

energiantarve 340MWh§ Kuivauskustannukset

yht. n. 17.000 €, josta77 % muuttuviakustannuksia§ Eli 6,7 €/i-m3

Vertailu: Kylmäilmakuivauksenkustannus jäänee n. 1 €/i-m3

Page 55: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

5527.3.2017 55

Aurinkolämmöllä tehostettu biomassankuivaus

Useat biomassalle sopivat termo-kemialliset konseptit vaativatlähes kuivan syötteen. Nykyinen tapa kuljettaa ja polttaa märkääbiomassaa on monessa mielessä tehoton. Lisäksi tarve edullisilleenergian varastointiratkaisuille on jo olemassa ja jatkuvassakasvussa.

§ Tehostamalla biomassan kuivausta aurinkoenergialla, rajallisia kestävän bioenergian resursseja voidaan lisätä§ Tuotantopaikoille hajautettuna, kuivaus mahdollistaa energian tehokkaan kausivarastoinnin

§ Kustannustehokas energian kausivarastointi kesästä talveen§ Uusille termo-kemiallisille prosesseille sopiva kuiva syöte§ Kustannustehokkaampi logistiikkaketju§ Parempi hyötysuhde ja pienemmät päästöt sekä kuljetuksissa että loppukäytössä

TARVE

RATKAISU

HYÖTY

Page 56: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

5627.3.2017 56

Biokuivuri

CO2:n erotus ilmasta (DAC)

Uudet aurinkolämmön käyttökohteet

VTT:n kuivauslaitteistolla voidaan kuivata n. 1 m3 hakettakerrallaan. Kuivausilma voidaan lämmittääaurinkokeräimillä tai sähkövastuksilla, joilla voidaansimuloida hallitusti koeajoon halutut olosuhteet.

Aurinkolämpöä voidaan hyödyntää myössuoraan ilmasta tehtävässä hiilidioksidinerotuksessa.

Page 57: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

57

Yhteenveto§ Raaka-aine vaikuttaa alkukosteuteen ja kuivumiseen – raaka-ainetta

voidaan kuivata jo ennen pilkkeiden/hakkeen valmistusta§ Keinokuivauksella voidaan nopeuttaa puun kuivumista ja hallita

kuivausprosessia paremmin – kuivaustapa riippuu tuotantovolyymistä,toimintamallista ja investointihalukkuudesta§ Pilkkeen tuotannon sesonkiluonteisuus vähenee§ Varaston kierto lyhenee§ Voidaan vastata paremmin muuttuvaan kysyntään§ Parempi hinta?

§ Tehokkaan ja toimivan kuivurin voi rakentaa edullisesti, mutta kuivauksentaselaskentaan ja mitoitukseen kannattaa kiinnittää huomiota

§ Kaikilla kuivaustavoilla voidaan saavuttaa hyvää polttopuuta kunhankiinnitetään huomiota koko tuotantoketjuun

§ Energiasisältöön perustuva pilkekauppa mahdollistaa paremman laadunja määrän kontrollin

Page 58: VTT:n Kuvapaikka polttopuututkimuksiabiobisnesta.fi/wp-content/uploads/2018/01/VTTn... · Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita

TEKNOLOGIASTA TULOSTA