Från problem till lösningar för storskalig lagring av flis

Bakgrund

Den stora omställningsresan mot ett klimatneutralt och hållbart välfärdssamhälle till 2045 skapar en efterfrågan på förnybara alternativ. Användning av mer restprodukter från skogsbruket och skogsindustrin är viktigt för att möjliggöra den stora samhälleliga omställningen. Detta kräver mer transporter och även mer lagring för att få råvaran till rätt plats vid rätt tillfälle. Efterfrågan på råvara hos fjärrvärme- och kraftvärmeverk karakteriseras av stora säsongsvariationer, vilket leder till utmaningar för de inblandade aktörerna som måste skala upp sin produktion under eldningssäsongen. Att flisa och transportera bränslen ´just-in-time´ skapar stor stress och osäkerhet. Storskalig lagring av flis på terminal kan lösa utmaningarna med en ojämn arbetsbelastning samt addera mer robusthet i flödet, men hittills har det varit förknippat med stora substansförluster och risk för självantändning. Under lagring förändras dessutom kvalitén på det lagrade bränslet som såväl kan torka som återfuktas.

Storskalig terminallagring kan öppna upp för mer järnvägsbaserade flöden och därigenom miljömässigt effektiva transporter från överskotts- till underskottsregioner. När flis måste lagras idag görs det företrädesvis i mindre, separerade stackar under en begränsad tid. Trots en riskmedvetenhet hos aktörerna händer det varje säsong att flisstackar börjar brinna. Tidigare forskning har visat att stackhöjd, form och materialegenskaper påverkar de olika biologiska och kemiska processer som sker under lagring och att en blandning av flis med olika egenskaper i samma hög utgör riskfaktorer. Om mer bränsle ska hanteras i framtiden kommer effektiva metoder för hur lagerytor används på ett säkert sätt behöva utvecklas.

Huvudfrågan som undersökts är om en utvecklad lagerdesign kan adressera dagens lagringsproblematik avseende substans- och energiförluster och på så sätt öka lagrinsbarheten och därmed öka nyttan av de många fördelar som finns med storskalig lagring av flis på terminal.

Försök

Storskaliga lagringsförsök med bark och grotflismix utfördes på Nykvarnsterminalen och de två sortimenten lagrades under 6 månader från vinter till sommar. Totalt lades fyra flisstackar upp, två med bark och två med grotflismixen. En av barkstackarna och en av grotflismixstackarna konstruerades i avgränsade fack separerade av en mur gjord av stora Legoliknande betongblock (Figur 1). Muren var 5,5 meter hög och sträckte sig längs hela stackarnas längd. Sortimenten var dessutom separerade av en mur. Den andra två stackarna konstruerades i en vanlig limpform. De fyra stackarna delades upp i en öppen del och en del som täcktes av en diffusionsöppen duk. För att bedöma lagringsutfallet av de olika åtgärderna täckning med duk, separation med mur och en kombination av dem jämfört med konventionell lagring mättes temperaturutveckling, fukthaltsförändring och substansförluster.

Figur 1. Betongblock som användes för att bygga murarna som separerade de olika sortimenten. Skalan är i mm.

Resultat

Temperaturutvecklingen under lagringsförsöket visas i figur 2 och 3. Temperaturen steg direkt efter försöksuppläggningen för att sen stabilisera sig, och oavsett vilket sortiment som lagras erhölls den största förbättringen med avseende på temperatur genom att täcka stackarna. Muren kan bidra med en ytterligare temperatursänkning. Resultatet styrks också av temperatursumman som visar på samma rangordning av förbättringsåtgärderna (tabell 1).

Tabell 1. Daglig temperatursumma under lagringsförsöket för de två olika sortimenten och för de fyra olika behandlingarna.

Försöket visar också att nederbörden som föll under försöket tenderade att orsaka en temperaturökning de följande dagarna i de otäckta stackarna (figur 2 och 3). De täckta stackarna reagerade inte på nederbörden utan behöll sin temperatur oberoende av nederbörd.

Figur 2. Temperaturutveckling i flisstackarna under lagringsförsöket med grotflismix för de olika behandlingarna. Nederbörd och omgivningstemperatur visas också.

Figur 3. Temperaturutveckling i flisstackarna under lagringsförsöket med bark för de olika behandlingarna. Nederbörd och omgivningstemperatur visas också.

Medelfukthalten var 35 procent i stackarna med flismix när försöket lades upp. I flismixstackarna som inte täcktes ökade fukthalten till 41 procent under den första månaden. Motsvarande täckta stackar hade ingen signifikant skillnad i fukthalt under samma period.  Efter den första lagringsmånaden skedde inga signifikanta förändringar av fukthalten oavsett lagringsmetod (figur 4).

Den initiala fukthalten i barkstacken var högre, i medeltal 45 procent, och under den första lagringsmånaden minskade fukthalten signifikant i båda de täckta barkstackarna, men i de otäckta stackarna skedde ingen fukthaltsföränding. Generellt torkade alla barkstackar under lagringsperioden. Störst torkningseffekt erhölls i behandlingen täckning och lagring mot mur. Bara täckning och bara mur torkade inte lika bra, men bättre än referensstacken, vilket figur 4 visar.

Figur 4. Förändring i fukthalt för grotflismix och bark under lagringsförsöket för de fyra olika behandlingarna.

De totala substansförlusterna i flismixstacken som lagrats utan täckning och utan mur uppgick till 10,5 procent efter lagring. I behandlingen täckning minskade substansförlusterna för samma material till 6 procent oavsett om mur användes eller inte.

I barkstacken, som lagrats utan täckning och utan mur, var de totala substansförlusterna 13 procent efter lagringsförsöket. Barkstacken som lagrades mot mur hade 10 procent substansförluster efter motsvarande tidsperiod. Lägst substansförluster erhölls i stackarna som täcktes med duk, där halverades substansförlusterna.

Diskussion

Studien visar att en lagringsmetod där flisstackar separeras med en betongmur och täcks med en diffusionsöppen duk ger ett signifikant bättre resultat avseende fukthaltsförändring, temperaturutveckling samt substansförluster, samtidigt som det möjliggör en mer rationell hantering. Om mer bränsle och fler sortiment ska lagras på samma lagringsutrymme så kommer det vara svårt att hålla isär sortiment och samtidigt begränsa stackstorlekarna. Användande av ett mursystem av betong gör det lättare att hålla material med skilda egenskaper åtskilda, vilket minskar risken för brand. Det finns både tidigare forskning och erfarenheter som pekar ut gränszonen mellan sortiment/material med olika egenskaper som riskfaktorer för brand. Om olyckan är framme och det börjar brinna hindrar mursystemet dessutom vidare brandspridning. Ett mursystem ökar yteffektiviteten då stackar med olika sortiment inte behöver samma separering som idag.

Genom att förbättra lagringen och därigenom minska riskerna för lagringsförluster och brand möjliggörs att flis lagras mellan säsonger vilket skulle kunna användas för att utjämna arbetsbelastning för flisningsentreprenörer och åkare i skogsbränslebranschen. För en bransch med lönsamhetsutmaningar och mycket stress är en sådan utveckling välkommen.

Slutsatser

Användande av mur och täckningsduk leder till bättre lagringsutfall med avseende på temperaturutveckling, fukthaltsförändring och substansförluster.

Muren kan samtidigt möjliggöra en effektivare och säkrare hantering och lagring.