Potentialen hos mikro- och radiovågsbaserad mätning av fukthalt och andra virkesegenskaper

Metoder baserade på mikro- och radiovågor kan ge snabb och ofarlig mätning av inre egenskaper, möjligheten till kompakt och smidig mätutrustning, samt möjligheten att mäta genom stora volymer bulkmaterial, exempelvis skäppor och travar. Detta belyses i två delstudier i denna rapport.

Delstudie 1: Implementering av mikrovågsbaserad teknik

Den första delstudien analyserade hur implementering av en mikrovågsbaserad teknik för snabb fukthaltsmätning av olika skogsbränslesortiment skulle påverka aktörerna i värdekedjan för bränsle. Flisade biobränslen är heterogena med stora variationer i kvalité och form. I nuläget saknas det korrekt och tillgänglig information på många ställen i försörjnings- och hanteringskedjan. Bristen på information skapar osäkerhet och försvårar en optimal planering kring hantering, logistik, lagring och kvalité.

Analysen bygger på intervjuer med olika aktörer samt experter på enskilda moment i kedjan. Resultaten är baserade på ett scenario där utrustningen har ett konkurrenskraftigt pris, är anpassade för det logistiska flödet och kan mäta tillfredsställande på både ofruset och fruset material.  

Av analysen framkommer att tekniken skulle kunna öppna upp för tre stora möjligheter:

1. Bättre affärsmässiga beslut i biobränslesystemet, för att på så sätt öka den interna effektiviteteten, sänka kostnaderna eller minska förlusterna
2. En rättvisare biobränsleaffär med ökad transparens
3. Den dörr som öppnas mot framtidens mer automatiska mätförfarande där dagens manuella mätning byts ut.

Delstudie 2: Litteratursammanställning

Den andra delstudien består av en litteratursammanställning, som undersökt potentialen för att använda mikro- och radiovågor vid mätning av andra egenskaper än fukthalt, hos såväl sönderdelat skogsbränsle som andra virkesbaserade sortiment och produkter. Fokus var studier eller användarfall som var max 20 år gamla och som utfört mätningar på sågade trävaror (enskilda plankor), stockar (enstaka eller travade) och flis (prover eller bulkmängder/skäppor).

För sågade trävaror har torr- och rådensitet, kvistposition, fiberorientering, och styrka (MOE, MOR) mätts. Mikrovågor har använts i större utsträckning än radiovågor. Mätningen av densitet, fiberorientering och kvistposition tycks fungera väl i labb, medan intrycket är att mätningen av styrkeegenskaper fungerar måttligt. Dessa egenskaper kan även mätas relativt väl med röntgenbaserade skanners. Fördelen med mikro- eller radiovågsbaserad mätning, jämfört med röntgenskanners, är att den lättare kan ge information om fuktkvot, samt potentiellt mäta genom stackade eller paketerade trävaror.

För enskilda stockar har torr- och rådensitet, fiberorientering, kviststruktur, röta, kådhalt, kärnvedsandel och diameter under bark undersökts med antingen mikro- eller radiovågsbaserad utrustning. Mätningen av densitet, fiberorientering och kvistar tycks fungera relativt väl under laboratorieförhållanden, medan övriga egenskaper kräver ytterligare studier innan slutsatser kan dras. För mätning av enskilda stockar vore fukthalt och rötförekomst de mest intressanta parametrarna att utveckla vidare, då röntgenmätramar i dagsläget inte kan mäta dessa väl. I litteratursammanställningen hittades inga studier där travade stockar hade mätts med mikro- eller radiovågor. Här finns en outnyttjad potential att mäta direkt i flödet då stockar ofta transporteras i trave, framför allt för fukthaltsmätning, men potentiellt även för densitet och kemiska egenskaper.

Möjligheter att mäta sönderdelat skogsbränsle

Ett mindre antal studier har mätt på sönderdelat skogsbränsle. Här har främst radiovågsbaserad teknik använts, för att undersöka salthalt samt klassa barkhalt, kärnvedsandel och trädslagsblandning. Det finns även kommersiella mikrovågsbaserade produkter för flisflödesmätning vid exempelvis transportband eller matarskruv. Den studie som undersökte salthalt lyfte fram att askhalt potentiellt skulle kunna mätas på liknande sätt som salthalt. Då det idag saknas metoder för att mäta askhalt på bulkmängder av flis vore detta av stort intresse. Betydligt mer arbete krävs dock för att avgöra om dessa mätprinciper är användbara i praktiska situationer, exempelvis med realistiska blandningar av trädslag och när materialet är fruset.

Nästan alla studier har skett i laboratoriemiljö, och få studier har kommenterat hur metoden skulle fungera under produktionsförhållanden. Produktionsförhållanden kan exempelvis innebära att mätningen måste gå snabbt, vara enkel att genomföra, okänslig för vibrationer och väderlek, kunna hantera behov av fukthalts- och densitetsinformation, och fungera på fruset virke. En studie beskriver förutsättningar för att mikrovågsmätning ska kunna användas i skördaraggregat, men rapporterar inga mätningar från praktisk drift. En annan studie beskriver testmätningar från mynningen av en flishugg, där miljöförhållandena inte utgjorde ett hinder, men där mätningarna inte skedde över en längre period.

Slutsatser

Sammanfattningsvis finns betydande potential i mikro- och radiovågsmätningar av virkesegenskaper, men låg kommersialiseringsgrad inom många tillämpningar. En förklaring kan vara den komplexa signalbehandlingen och analysen. De flesta kommersiella utrustningarna mäter fukthalt hos sågade trävaror eller flis. Förutom dessa finns det mikrovågsbaserad linjeskannerutrustning för detektion av kvistar i sågade trävaror och markradarsystem som marknadsförs för detektion av röta och håligheter i stående träd. Den nuvarande låga kommersialiseringsgraden gör det intressant att följa de nya mikrovågsbaserade fukthaltmätutrustningar för hjullastarskopa, transportband och referensmätningar som nu närmar sig marknaden. Slutligen behövs ökad kunskap om varför ny mätteknik för virke antingen upphör att användas efter en tid eller etablerar sig.

Finansiering

Den här rapporten har genomförts som en del av projektet VELOX – Snabb fukthaltsmätning av trädbränslen i hela tillförselsprocessen, som finansierats av Energimyndigheten.