Se helheten – analys av försörjningssystem för skogsbränsle

Artikeln är en del av rapporten "Skogens energi – en källa till hållbar framtid" som finns att läsa i sin helhet online eller köpa under "Produkter och evenemang". 

I skogsbruket sker en ständig utveckling av teknik och system för att uppnå högre kostnadseffektivitet. Utvecklingsarbetet sker i samverkan med innovatörer, tillverkare och akademi. Teoretiska analyser är ett tids- och kostnadseffektivt sätt att utvärdera nya idéer och koncept i jämförelse med att bygga en fysisk prototyp som testas i fält eller att tidsstudera hela maskinsystem i full skala. Via simuleringar kan man analysera och jämföra olika system, både konventionella och hypotetiska, under samma förutsättningar. Simuleringar kan också ge svar på vad som händer om en faktor ändras, t.ex. om en maskin byts eller systemet flyttas till en annan omgivning.

Stubbar

I ett delprojekt simulerades fyra leveranssystem för stubbved från
skog till industri:

1. Avläggskross och självlastande flisbil.
2. Avläggskross och direktlastning i väntande flisbil.
3. Avläggskross och direktlastning i väntande lastväxlarbil med containrar.
4. Transport av hel stubbved och krossning vid industri. System 1 och 4 är kalla medan 2 och 3 är heta, eftersom kross och bilar är beroende av varandra.

Analysen visade att:

• De heta systemen (system 2 och 3) är känsliga för oförutsedda händelser. För att vara konkurrenskraftiga måste antalet bilar hela tiden balanseras mot krossens kapacitet och aktuellt transportavstånd. Ett obalanserat system kan snabbt bli dubbelt så dyrt som ett välbalanserat system. Har man för få bilar får krossen, som är den dyraste maskinen, stå och vänta. Har man för många bilar får de vänta i stället.
• Sönderdelning vid avlägg och transport med självlastande skopbil (system 1) är kostnadseffektivt, oavsett transportavstånd och mängd stubbar per objekt.
• För korta avstånd är transport av hel stubbved och krossning vid industri (system 4) ett konkurrenskraftigt alternativ.

Schematisk skiss av de simulerade systemen för transport och sönderdelning av stubbar från avlägg till slutkund. 

I projektet studerades även hur 15 olika faktorer påverkar kostnaden per levererad MWh för hela kedjan, från brytning till bränsleleverans. Det var bland annat faktorer som bränslekvalitet, biomassaförluster, maskinproduktivitet, maskinspecifikation, transportavstånd och stubbmängd per objekt. För varje faktor definierades ett basvärde, som byggde på tidigare studier och erfarenheter från praktiken, samt ett ”rimligt” lågt respektive högt värde. Två system studerades, ett med sönderdelning före transport, ett efter.

Några resultat från simuleringen:

• Basvärdet gav en kostnad på ca 156 kr/MWh. Ändrades alla faktorer till sitt låga värde sjönk kostnaden till 97 kr/MWh, när samtliga faktorer sattes till det höga värdet steg kostnaden till 278 kr/MWh, oavsett system.
• Förlust av biomassa, genom t.ex. spill, fick större negativ effekt ju senare i leveranskedjan det inträffade. Att missa upparbetad stubbved vid avlägg visade sig, ekonomiskt sett, vara cirka nio gånger sämre för ekonomin i systemet än att lämna stubbar i marken, givet samma mängd.
• Kostnaden per levererad MWh kunde sänkas med 12,5 procent genom god lagring, som gav sänkt fukt- och askhalt samt minskade substansförluster.
• Transportavstånd och stubbmängd per objekt var de två enskilt viktigaste faktorerna.
• Maskinproduktiviteten var också viktig, speciellt för stubbrytaren och skotaren. Att via objektval undvika att maskinerna arbetade med en låg produktivitet visade sig särskilt viktigt.
• Man ska generellt välja objekt som ger mer än 150 ton torrsubstans och som ligger nära industri.
• Brytpunkten för att sönderdela vid avlägg istället för på industrin ligger mellan 30 och 70 km, beroende på stubbmängd per objekt.

En slutsats är att det går att bryta stubbar med ett positivt netto med rätt val av objekt och leveranssystem. Som en fortsättning på detta arbete har modellerna för stubbtillförselkedjor byggts om för att i stället representera tillförselkedjor för grot.

System för träddelar från klena gallringar

Nationella skattningar visar att det finns en stor potential att skörda biomassa från ogallrade ungskogar. Dessa skogar har ofta stor diameterspridning, de ger relativt låga volymer massaved, men kan ge mycket biomassa om man även tar ut klena träd, grenar och toppar.

I ett delprojekt analyserades 14 system för skörd och transport av träddelar i klena gallringar. Nio av dessa var konventionella system och fem innovativa (framtida).

Systemens kostnads- och energieffektivitet analyserades med variabler som medelstamvolym, typ av sortiment, skotningsavstånd och vägtransportavstånd. Dessutom analyserades effekten av att införa lastkomprimering på terräng- och vägtransport av obearbetade träddelar.

Analyserna visade att ett tänkt leveranssystem baserat på krankorridorgallring och direktbuntning i fält kan sänka kostnaderna med 12 procent och energiförbrukningen med 32 procent jämfört med dagens system. Effekterna ökade med minskad medelstamvolym och ökat transportavstånd. Detta system var lämpligt för bestånd med en medelstam under 30 dm3. 

Ett annat system, med buntskördare, krankorridorgallring och optimerad buntning, sänkte kostnaden med 15 procent och bränsleförbrukningen med 22 procent. Detta system, som var lämpligt för bestånd med en medelstam över 30 dm3, är i stort sett realiserat i dag av det finska företaget Fixteri.

Att arbeta vidare med

• Fortsatta systemanalyser för att visa på möjliga åtgärder och potentialer för att sänka totalkostnaden i hanteringskedjorna för de olika skogsbränslesortimenten.
• Med modellerna för stubb respektive grottillförsel, som fortfarande är under utveckling, ska man kunna simulera alla aktiviteter från skog till värmeverk. Via simuleringar med historiska väderdata som påverkar kundens bränslebehov samt bränslets kvalitet under lagring kommer olika leveransstrategier att kunna utvärderas.
• Fortsatt FoU bör inriktas på nya tekniker för fällning av klena träd samt hur denna teknik kan integreras med direktbuntning. De modeller som tagits fram i projektet kan användas för att utföra ytterligare analyser, där man t.ex. jämför mot system som levererar sönderdelade material.