Metsähakkeen laadun parantaminen ja hankintajärjestelmän tehostaminen jatkuvan laadunmittauksen tuottaman informaation avulla

Abstract

Metsähakkeen mittausmenetelmät ovat kehittyneet 2010-luvulla tiedonkäsittelykapasiteetin kasvaessa ja erilaisten mittausratkaisujen yleistyessä. Konkreettisia esimerkkejä hankintaketjun alku- ja loppupäistä ovat metsäkuljetuksen yhteydessä tapahtuva kuormainvaakamittaus ja voimalaitoksen polttoainekuljettimella suoritettava hakepatjan jatkuvatoiminen mittaus. Tässä tutkimuksessa analysoitiin röntgentekniikkaan perustuvan jatkuvatoimisen mittauslaitteen tuottamaa aineistoa metsähakkeen kosteudesta ja arvioitiin kosteuden tuntemisen merkitystä hankintaketjun eri vaiheissa sekä taloudelliset että ympäristönäkökulmat huomioiden. Tutkimuksen ensimmäisessä osassa jatkuvatoimisen mittauslaitteen tiedot luokiteltiin ja analysoitiin hankintaketjuista saatujen olosuhdetietojen perusteella. Toisessa osassa tienvarsihaketusjärjestelmää simuloitiin kahdella vaihtoehtoisella hakkuutähteen varastointiin liittyvällä päätösfunktiolla. Tutkimuksen tulosten perusteella useimmat tienvarsihaketukseen perustuvat hankintaketjut onnistuvat polttoaineen laadun parantamisessa palsta- ja tienvarsivarastoinnin aikana. Syksyllä korjatun hakkuutähteen kuivumispotentiaali kuitenkin menetetään usein, jos hakkuutähde varastoidaan tienvarteen hyvin pian hakkuun jälkeen. Tienvarren varastokasan peittämisellä saavutetaan varsin usein tavoiteltu 30-40 %:n toimituskosteus voimalaitoksella. Kuorman sisäiseen kosteusvaihteluun ei varastokasan peittämisellä havaittu olevan vaikutusta. Sen sijaan havaittiin, että isoilta tienvarsivarastoilta toimitetun hakkeen kosteus vaihteli selvästi vähemmän kuin pieniltä varastoilta toimitetuissa kuormissa. Simulointimallinnuksen tuloksista havaittiin, että hankintaketjujen ohjaaminen tienvarsivaraston tiedetyn kosteuden perusteella laskisi hakkeen keskimääräistä toimituskosteutta ja vähentäisi hakkeen kuljetussuoritetta verrattuna nykykäytännön mukaiseen toimintaan. Erot tuloksissa olivat merkittäviä etenkin silloin, kun mallinnuksen olosuhdetietoina käytettiin polttoaineen kuivumisen kannalta hankalien säävuosien tietoja. Tutkimus toteutettiin aikana, jolloin jatkuvatoimisen laitteen mittaustietoa oli vielä varsin vähän saatavilla. Tietoaineisto kuitenkin kasvaa jatkuvasti. Voimalaitoksen saamien suorien hyötyjen lisäksi jatkuvatoimisen mittauksen tuottamalla tiedolla on vielä käyttämätöntä hyödyntämispotentiaalia toimitusorganisaatioille, jotka voivat tietojen avulla kehittää omia polttoainetoimituksiaan myös pienemmille laitoksille, joilla jatkuvatoimista mittausta ei ole.

The measurement methods of forest chips have developed during the 2010’s, while data processing capacity has increased and different solutions for biomass measurement have become popular in the supply chain. Crane-scale measurement in forwarders and continuous measurement of chips on the power-plant’s fuel conveyor are concrete examples from both ends of the supply chain. In this study, fuel-moisture data produced by an X-ray based continuous measurement device was analyzed. Furthermore, the importance of awareness of moisture in different parts of the forest-fuel supply chain was evaluated from economic and environmental point of view. In the first part of the study, the measurement data was classified and analyzed according to the fuel suppliers’ supply-chain data. In the second part, a roadside chipping based supply system was simulated with two alternative decision procedures concerning intermediate storing of harvest residues at roadside. The results indicate that most roadside-chipping supply chains succeed in upgrading of fuel quality during the stand-storage and roadside-storage phases. The drying potential of harvest residues is, however, often lost in the autumn if the residues are forwarded to the roadside storage very soon after the harvest. A desired delivery moisture of 30-40% at the power plant is usually achieved when the roadside stacks have been covered during the storage. Covering of stacks did not seem to equalize moisture variation within the truckloads. Instead, the moisture variation was found to be higher in truckloads departed from small roadside storages than the ones departed from large roadside storages. The results of the simulation experiments suggest that utilization of the known roadside-storage moisture in supply-chain management would decrease the average delivery moisture at the power plant and reduce the annual haulage of chip trucks in comparison with the conventional decision procedure. Significant differences between the procedures were found especially when weather data from difficult years (from biomass-drying point of view) were used as background variables. The availability of data from continuous measurement device was limited when this research was carried out. Nevertheless, new data is produced all the time. In addition to the direct benefits in heat and power generation, the fuel suppliers have good opportunities to benefit from the data and develop their own forest-fuel deliveries, also to smaller plants where continuous measurement is not used.