Ekonomiska effekter av substansförluster och torkning vid lagring av olika flissorter

Lagring av skogsbränslen är nödvändigt då efterfrågan på skogsbränsle är avsevärt högre under senhösten och vintern än under den resterande delen av året. I dagsläget lagras skogsbränsle främst i form av osönderdelat material vid väg eller på terminal, då det medför lägre substansförluster än om materialet lagrats i flisad form på en terminal.

Detta innebär att de entreprenörer som utför flisnings- och transportarbetet har mycket att göra under högsäsong, men att det är arbetsbrist under vår, sommar och under inledningen av hösten. För att minska kostnaderna för flisning och transport, samtidigt som entreprenörernas lönsamhet hålls på acceptabla nivåer, är ett effektivt utnyttjande av både flishuggar och flisbilar sett över hela året en nödvändighet. Detta kräver jämna leveranser så att entreprenörerna kan ha heltidsanställd personal och ett högt maskinutnyttjande, vilket i sin tur är beroende av kostnadseffektiva och hållbara lagringsmetoder som inte genererar alltför höga substans- och energiförluster när man lagrar det flisade materialet.

En ökad lagring av flisat material innebär samtidigt en ökad buffert vid snabba förändringar i efterfrågan, vilket medför att leveranssäkerheten gentemot kunderna (värme- och kraftvärmeverken) ökar.

SLU och Skogforsk har studerat lagring av stamveds-, träddels- och grotflis flisad till tre olika storleksklasser för att utröna om substans- och energiförlusterna i flisstackar minskar vid lagring av grövre flis innehållande en mindre mängd finfraktion.

Material och metod

Under den första veckan i juli 2013 genomfördes en studie av olika bottensåll i två flishuggar. Två flishuggar studerades, en Kesla l med 25, 50 och 100 mm maskstorlek i bottensållet och en Biber med 35, 50 och 100 mm maskstorlek i bottensållet. I samband med denna studie anlades ett lagringsförsök där träddelsflis från prestationsstudien samt stamveds- och grotflis flisade med samma maskiner stackades och lagrades till den 5 januari 2014.

De tre typerna av flis (Grotflis, Stamvedsflis, Träddelsflis) kategoriserades i 3 klasser utifrån vilket såll som använts:

Fin flis: Huggen med Biber-huggen med 35 mm maskor i bottensållet.

Mellanflis: Huggen med 50 mm bottensåll i någon av maskinerna.

Grov flis: Huggen med 100 mm bottensåll i någon av maskinerna.

Då flisstorleken i huvudsak styrs av knivutsticket och inte sållet, så minskar sållet i första hand andelen flis större än maskstorleken. Det här medförde att den producerade andelen flis i storleksspannet 3–16 mm var avsevärt högre i den fina flisen än i den grova, och att mellanflisen låg ungefär mitt emellan dessa. Det senare gällde dock inte för stamvedsflisen där mellanflisen var väldigt lik den grova flisen.

Flisen lades upp i två 5 meter höga avlånga stackar bestående av cirka 7 meter långa sektioner för varje kombination av flistyp och flisstorlek. I varje sektion placerades en temperatursensor ut vid ca 4,5 m höjd och totalt 21 provpåsar lades ut jämnt fördelade vid sju provpunkter för bestämning av –torrsubstansförluster och bränslekvalitetsförändringar.

Resultat

Studien visar att temperaturen i stacksektionerna med stamvedsflis inte ökade till mer än 40° C under lagringsperioden, medan grot- och trädelsflisen nådde temperaturer på över 60° C. För grot- och trädelsflis indikerar resultaten att tiden då sektionerna har en temperatur på mer än 50° C är avsevärt kortare för den grova flisen än den fina flisen.

Resultaten visar att grov flis generellt sett torkar bättre än fin flis under lagringen, däremot verkar de olika typerna av flis torka på ungefär samma sätt (figur 1). Substansförlusterna är större för grot- och träddelsflis än för stamvedsflisen, dessutom är de tydligt större i den fina flisen än i den grova flisen (figur 2).

Figur 1. Fukthaltsminskning i flisen från etableringen av försöket i början av juli till rivningen av stackarna i januari.

I ett sidoförsök lagrades grov träddelsflis där huvuddelen av finfraktionen siktats bort. Värmeutvecklingen i detta material var avsevärt lägre än i den osiktade grova träddelsflisen, men de betedde sig i övrigt ungefär likartat.

Figur 2. Substansförluster under lagringsperioden.

Sammantaget påverkas det effektiva energivärdet och mängden utvinningsbar energi och därigenom det ekonomiska värdet för det lagrade bränslet. Per torrton flis, som stackades i juli 2013, förändrades värdet enligt figur 3. För stamveden kunde inga säkerställda värdeförändringar konstateras under sex månaders lagring. Den fina grot- och träddelsflisen tappade i genomsnitt mellan fyra och fem procent av sitt ursprungliga värde under lagringsperioden, däremot ökade värdet för den grova flisen som producerats av samma material med mellan två och fyra procent.

Figur 3. Förändringen i energimängd per ursprungligt kg torrvikt och därigenom även förändringen av det ekonomiska värdet från etableringen av försöket i början av juli till rivningen av stackarna i januari.

Diskussion

Baserat på en kombination av resultaten från den tidigare studien av produktion av träddelsflisen och lagringseffekterna i figur 3, rekommenderas produktion och lagring av grov flis om så är möjligt. Den nästan 30 % högre produktiviteten som Biberhuggen uppvisade vid produktion av grov flis jämfört med produktion av fin flis motsvarar en sänkning av flisningskostnaden med 22 %. I studien minskade samtidigt dieselförbrukningen per ton TS producerad flis med 30 %. Skillnaden i lagringsegenskaper medför dessutom att värdet på flisen efter lagring är cirka 8 % högre för den grova flisen jämfört med den fina flisen. Antas ett skogsbränslepris på 200 kr per MWh fritt industri, en flisningskostnad på 41 kr/m³s, samt ett energiinehåll på 0,85 MWh/m³s så kan nettot i försörjningskedjan öka med ca 27 kr per MWh eller med ca 13 % av priset fritt industri. Av detta är ungefär 11 kr en minskad produktionskostnad, vilken rimligen till viss del bör komma säljaren av materialet tillgodo, och 16 kr är en effekt av bättre lagringsbarhet. Denna del av nettoökningen kommer till övervägande del att vara en resultatförbättring för den som äger flisen under lagringsperioden och kommer därmed inte markägaren eller den som producerat flisen till del.

Att använda ett såll med 100 mm maskor är inget problem om man flisar stamved, eftersom andelen flis som är längre än 100 mm blir liten om huggen postats för att producera normalflis (P45). Risken för överstor flis blir däremot avsevärt högre vid flisning av grot eller träddelar, och i den här studien låg andelen överstor flis på mellan 5 och 10 viktprocent för dessa material. Detta borde inte vara något större problem för stora värmeverk, men är oacceptabelt för många medelstora och mindre anläggningar då det kan orsaka stockningar i matarskruvar och övrig inmatningsutrustning.

Ett alternativ som möjliggör för alla mottagare att använda ”grov flis” är att sikta flisen innan lagring, på detta sätt minskar både finfraktionen och mängden för stor flis. Baserat på en studie av siktning och andelen material mindre än 8 mm i denna studie borde siktningskostnaden vara i nivå med vinsten på grund av bättre lagringsbarhet, under förutsättning att det finns en avsättning för finfraktionen med bibehållet värde per MWh.Lagring av siktad flis har några stora fördelar:

– Lägre temperatur i flisstackarna

– Bättre möjlighet att parera snabba förändringar i efterfrågan, dvs. temperaturvariationer.

– Möjliggör en jämnare produktion av flis under året och ökar därmed entreprenörernas maskinutnyttjande och möjlighet att förse de anställda med heltidsarbete.

Dessa fördelar kan motivera att man siktar flisen trots att det är ett ekonomiskt nollsummespel. Ytterligare studier av flislagring på terminal pågår för att verifiera resultaten av den här studien.