Snabb fukthaltsmätning av trädbränsle

En snabb och tillförlitlig bestämning av fukthalten möjliggör även en effektivare sortering, lagring, blandning och transport av träflis samt reglering av värmepannan. Idag finns olika former av metoder för bestämning av fukthalten, både elektroniska metoder och metoder genom torkning/vägning. Flera av dem är relativt tillförlitliga – om de görs på korrekt sätt, men få av dem är snabba och kostnadseffektiva. Nu har fyra nya metodidéer utvärderats varav skarpa prototyper är framtagna för tre av dem.

Dagens metoder

Torkning/vägning tar lång tid: 24 timmars torkning och därefter ytterligare tid för hantering och registrering. Metoden är mycket noggrann, men fel kan uppkomma är om materialets råvikt inte vägs in direkt. Dessutom är stickprovsförfarandet, antalet stickprov och att de tas på utspridda och representativa ställen i lasset, kritiskt.

Insamling av provpåsar med träflis, vägning av provpåse och torkning i ugn. I torkugnen går det att se både torkformar (övre delen) och provpåsar (undre delen) används som behållare för träflis.

De elektroniska metoderna (exempelvis röntgen och elektromagnetisk resonans) bygger på mätning av små prover. Små prover och få stickprov ger låg representativitet i stora lass eller flishögar med stor fukthaltsspridning.

Test av nya mätmetoder

I Sverige finns 580 fjärrvärmenät och 125 större biobränsleeldade anläggningar i Sverige, samt 50 massabruk och pappersbruk. Det vill säga det mäts in stora volymer på ett stort antal platser. En snabb och tillförlitlig mätning skulle därför spara mycket tid och kostnader i dessa anläggningar. Råvaran och trädbränslet utgörs företrädelsevis av fem sortiment: bark, GROT (grenar och toppar), stamvedsflis/torrflis, sågspån och returträ.  Olika flissortiment har ofta olika spridning. Bark, GROT och blandade sortiment kan ha ganska stor spridning medan stamved, returträ och torrflis vanligen har en ganska liten spridning.

Projektet syftade till att utveckla metoder för mätning och modeller för beräkning av fukthalt. Fyra prototyper har utvecklats inom ramen för projektet: mätning i provlåda, mätning i lastmaskinsskopa, mätning på transportband och mätning på lastbil. De tre förstnämnda (transportband, skopa och provlåda) är idag skarpa prototyper och kan nu utvecklas vidare till produkter. Projektet hade även som mål att undersöka frusen träflis för att klarlägga om detektion av frusen träflis kan åstadkommas respektive om det går att bestämma fukthalten i frusen träflis. Utöver det har projektet även spritt tekniken till fukthaltsmätning av plankor i torkugnar.

Provlåda

Insidan av provlådan är försedd med antennfönster (svarta fyrkanter) och placeringsfack för plastlåda. 

Målbilden för fukthaltsmätning i provlåda var att den kan användas för kartläggning av fukthalten i högarna på bränsleplan, kontrollmätning vid transportband eller för större provtagning av träflis från lastbil. Provlådan fungerade enligt förväntan med godtagbar noggrannhet, en standardavvikelse på 1,2–4,1 procentenheter jämfört med stickprov beroende på sortiment. På sikt kan den utrustas med våg för ökad noggrannhet.

Provlådan har utvecklats till en skarp prototyp. Den är väl paketerad med en IoT-lösning (internet of things) där data lagras i molnet (Google Cloud) och analyseras i Tableau (BI-lösning). Provlådan används av Gävle Energi för provtagning och kartläggning av fukthalt på bränsleplan.

Skopa

Lastmaskin med skopa och skopa med fyra sonder för mätning.

Målbilden för fukthaltsmätning i skopa är dels att ha kontroll på hur stort energivärde som matas till tippfickan, silolagringen och värmepannan, dels att styra lastmaskinsföraren till givet medelvärde på fukthalten. På sikt skulle träflisen kunna sorteras i fuktig och torr träflis. Mätningarna tar idag lite för lång tid, men fungerade annars enligt förväntan med godtagbar noggrannhet. Modell för mätning i lastmaskinsskopa har en standardavvikelse på 3,5–4,7 procentenheter beroende på sortiment.

Skopa med mätsensorer har utvecklats till en skarp prototyp. Den bygger på samma lösning och IT-plattform som provlådan, och fungerar därför också bra som molnlösning. Skoplösningen har provats på Gävle Energi och Bristaverket (Stockholm Exergi).

Transportband

Mätning med radiosensor och laser samt provtagning från transportband.

Syftet har varit att visa hur fukthalten i träflis kan mätas på transportbanden, med vilken spridning/noggrannhet materialet mäts och hur information ska kunna användas för att styra mot rätt och jämn fukthalt till kraftvärmepannan. På sikt skulle det kunna innebära att ha kontroll på hur mycket energivärde som matas till pannan.

Mätningarna går snabbt och är tillräckligt noggranna för en implementering i verklig miljö, med en standardavvikelse på 2,3 procentenheter.  

Transportbandsmätare har utvecklats till en skarp prototyp, där mätvärdet exporteras direkt till kraftvärmepannans styrsystem. Transportbandslösningen har kalibrerats på Gävle Energi och Värtaverket (Stockholm Exergi).

Flisbil och rundvirkestransporter

Mätanordning för mätning av träflis i lastbil.

Inmätningen av träflis i lastbil är viktigt för betalning och sortering, samt för återkoppling till leverantör, planering av inköp samt uppdatering av lagervolymer. Det ökar även möjligheten till rätt blandning till tippfickan. Syftet med prototypen var att visa hur fukthalten på flisbil respektive timmerbil kan mätas och med vilken spridning. Mätningarna fungerade efter omständigheterna bra, med en standard­avvikelse på 3,7 procentenheter.

Detta är inte en skarp prototyp. Ett nytt projekt har tagit vid och en skarp prototyp för mätning på flisbilar och timmerbilar ska utvecklas. Prototypen planeras att installeras på Gävle Energi hösten 2023. .

Mätning på frusen träflis

Mätning har gjorts på frusen träflis med olika fukthalt för att kartlägga om den frusna träflisen kan identifieras och om fukthalten kan bestämmas. Det går att identifiera frusen och tempererad träflis med en fukthalt över 30 procent. Det går dock inte att särskilja fuktig (>30 %) frusen träflis från torr (<15 %) tempererad träflis. Frusen träflis går att fukthaltsbestämma, men med lägre noggrannhet än för tempererad träflis. Metoden kräver att temperaturen är känd eller att troligt tillstånd kan bestämmas med hjälp av andra datakällor, exempelvis väderdata.

Mätning i torkugn

Mätning på plankor i torkugn är redovisade i en omfattande förstudierapport (Snabb fukthaltsmätning i hela tillförselprocessen av trädbränsle) – mätning på enskilda plankor, mätning i laboratorium och mätning i torkugn. Moelven, RISE, Svenskt Trä och Radarbolaget har tagit fram en projektplan för utveckling av en skarp prototyp för mätning av fukthalt på ströpaket i torkugnar och söker finansiering för en fortsättning.

Rapporten baseras på ett projekt finansierat av Energimyndigheten. Arbetet har utförts i samarbete mellan Radarbolaget, Skogforsk, StoraEnso, Sveaskog, BillerudKorsnäs (numera Billerud), Högskolan i Gävle, Gävle Energi, Moelven och Stockholm Exergi (Bristaverket och Värtaverket).