1518 kb, pdf

Slutrapport - DelprojektORIENTERANDE STUDIE AV TRANSPORTKAPACITET IBEFINTLIGA TRANSPORTSYSTEMUmeå den 30 november 2007Nils NilssonMaskinring NorrProjektledareUtförare, Thomas Andersson, Håkan Nilsson, Patrik Eriksson

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM1 BakgrundÅkerbränsledelen av Projektet Ökadproduktion av biobränslen – Minskatoljeberoende har till syfte att långsiktigtstimulera produktion av åkerbränslen iVästerbotten. Projektet har hittilldags bidragittill att skapa förutsättningar så att den förstastorskaliga odlingen av åkerbränslen (rörflen)sedan tidigt 1990-tal har startats upp i nämndaregion. Den inledande fasen av projektet hartydligt påvisat ett samband mellan å ena sidanmöjlig omfattning av åkerbränsleproduktion iVästerbotten och å andra sidan lönsamhetsnivåi odlarledet. En av de kostnadskritiska faktorersom i detta sammanhang har identifierats ärbehovet av att tillämpa maximaltkostnadseffektiva vägtranspotsystem förtransport av färdiga handelsbränslen baseradepå torra åkerbränsleråvaror. Med färdigahandelsbränslen avses i detta samanhanghackad rörflensbiomassa, som utan ytterligarebehandling, kan utnyttjas för industriellenergiproduktion i regionens kraftvärmevärk.2 SyfteMot bakgrund av ovan redovisat är syftet med denna studie att övergripande ge enorientering om kapacitetsmässiga och ekonomiska förutsättningar avseende transport avfälthackad rörflensbiomassa för ett antal befintliga vägtransportsystem.3 Metod och material3.1 FörsöksmaterialDå denna studie genomfördes med kort varsel under november månad, var det intemöjligt att uppbringa tillräckliga mängder rörflen för att detta skulle kunna användas somförsöksmaterial. Efter inventering och bedömning av olika materials funktionella likhetermed rörflensbiomassa, med avseende på lastnings och kompakteringsförmåga, beslutadesatt torr halm var att betrakta som ”bästa tillgängliga likvärdiga materia”, varför dettaanvändes i försöken. Halmen som användes i försöken införskaffades från Uppsalatraktenoch levererades per lastbil till försöksplatsen i form av fyrkantsbalar. Det planerade testetatt slangpressa direkt i container utgick på grund av tidsbrist. Övriga tester genomfördesenligt plan.Page 2

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM3.2 Testade transportsystemDe olika transportsystem som utvärderades i studien var:1. Transport av fyrkantsbalar: I denna systemutvärdering användes befintligafyrkantsbalar, av såkallad HD-typ. Storlek och vikt mättes på ett antal fyrkantbalardärefter beräknades lassvikten på en ordinarie flisbil med lastytan 7,0x2,6x3,0 meter pådragbilen och 12,4x2,6x3,0 meter på släpet.Uppgifter i BTK-rapporten 2006:11 1 angående rörflen i fyrkantbal anger densiteten tillmellan 144 och 182 kg/m 3 beroende på vilken presstorlek som används. Pressensårsmodell torde också ha betydelse då dagens pressar är effektivare än äldre pressar.2. och 3. Transport av rundbalar: I detta test användes en rundbalspress av märketKrone CombiPack 1500V. Pressen är av så kallad flexkammartyp. Två olika baldiametrartestades: 150 cm respektive 120 cm. Tillvägagångssättet var att halm lades ut i sträng frånvilken maskinen pressade balar (samma arbetssätt som vid pressning i fält). Vikt ochstorlek på ett antal rundbalar mättes. Lastvikt beräknades för liknande ekipage som ovan.I BTK–rapporten 2006:11 finns även uppgifter angående vårskördad rörflen i rundbal,varför också detta system kunde användas om referens vid beräkning av lastkapacitet förrörflensbiomassa.4. Transport i snittvagn: Snittvagnen som användes i försöket var av märket PöttingerEuroprofi. Också i detta försök lades halm ut i en sträng, som maskinen samlade upp ochsnittade (samma tillvägagångssätt som används i fält). Snittvagnar har högre kapacitetoch lägre energiförbrukning än exakthackar enligt bl.a. tester utförda av SLU 2 . Dock ärinte hackelselängden lika kort och jämn som vid användning av exakthackvagn.Hackelselängden beror också på hur mycket material som är i strängen, mer material isträngen leder till bättre snittning visar erfarenheten från vallgrödor.5. Exakthackning för transport i container: En bogserad exakthack av modell JFFCT1100 matades stationärt och fyllde en 40 m 3 container. Halmen matades in manuellt ihacken, vilket med detta försöksupplägg medförde låg kapacitet. Den manuellamatningen torde inte påverka hackelselängden då exakthack är tämligen oberoende avintensiteten i materialströmmen. Hacken var inställd på en teoretisk snittlängd på 12 mm.Detta transportsystem testades och användes som referens till tidigare, inom projektet,genomfört test av transport och lastförmåga för motsvarande ekipage i anslutning tillgenomförd proveldning våren 2007.6. Lastning och packning av container: En container rymmandes 40 m 3 lastades ochpackades med en lastmaskin, NewHolland TV140, försedd med planeringsskopa.Lastmaskinen vägde 10.015 kg. Halmen som användes var sedan tidigare snittad medhjälp av snittvagn, Pöttinger Europrofi, enligt ovan.1 BTK. (2006:11) Rörflen som energigröda. Erfarenheter från fullskaleförsök vid BiobränsleTeknisktCentrum i Umeå under åren 2000 – 2004. Umeå2 SLU. (2003) Jämförelse av Pöttinger Jumbo 7200 ensilagevagn och JF ES 3600 hackvagn. UmeåPage 3

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM7. Slangpressning: En s.k. ensilagepress av modellen Winlin 5400 användes. Packarendrevs av en traktor på ca 120 hk. Packningen av material in i slangen sker medtandförsedd rotor. Rotorn trycker och komprimerar materialet in i en tunnel bakom maskinen.Plastslangen, som är 2,4 m i diameter, är veckad runt en tunnel dras avallteftersom packaren passivt rör sig framåt av trycket från halmen som successivt fyllspå i slangen. Tunnelns utformning och längd varierar mellan olika fabrikat. På en delmodeller är tunneln utbytbar så att olika diametrar på slang kan användas.Packningsgraden är troligtvis lägre i ändarna än i mitten på slangen. Enl. importören såtar det 5- 10 meter innan full densitet uppnås. Materialet som användes i försöket varsnittat med en snittvagn, Pöttinger Europrofi, enligt ovan. Den materiallängd som häråstadkoms kan var i längsta laget för att uppnå maximal kompaktering.Rekommendationen från importören är att använda exakthackat material8. Baklastande sopbil: En sopbilsmodell med baklastning användes. Lastningen skeddemed en lastmaskin försedd med s.k. långskopa genom ilastningsutrymmet baktill.Därefter matades det in i lastskåpet med hjälp av inlastninganordning som ocksåkomprimerade materialet. Aktuellt ekipage rymmer 17 m 3 . Också halm i detta försök varsnittad med snittvagn, Pöttinger Europrofi.4 Resultat4.1 SystemuppställningORIENTERANDE STUDIE AV OLIKATRANSPORTSYSTEMSYSTEM TESTNR. TID VIKT DENSITET SNITTLÄNGDHela arbetscykelnNetto Halm TeoretiskFyrkantsbalar 1 Ej ang. 435 kg 175 kg/kbm ?Rundbalar, 150 cm 2 Ej ang. 330 kg 162 kg/kbm 64 mmRundbalar, 120 cm 3 Ej ang. 210 kg 175 kg/kbm 64 mmSnittvagn 4 Ej ang.Hack + 40m 3 container 5 Ej ang.Container 40m 3 packadav lastmaskin 6Lastning mplanerskopa45 minuterSlangpressning 7 Ej ang.Lastning mlångskopaSopbil, 17m 3 8 1,0 tim3.332kg 104 kg/kbm 35 mm2.285kg 57 kg/kbm 12 mm4.005kg 100 kg/kbm 35 mm16.965kg 176 kg/kbm 35 mm3.960kg 233 kg/kbm 35 mmPage 4

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM4.2 Testresultat4.2.1 FyrkantsbalarFem balar vägdes och mättes i samband med avlastning från 24 meters lastbil (flisbil).Totala antalet balar i lasten (bil och släp) var 48 stycken. Balstorleken var 0,9x1,2x2,3meter. Den genomsnittliga balvikten beräknades till 435kg. Vilket ger en total lastvikt om20.880 kg. Om vi i enlighet med rapport från BTK antar att halm väger 6% mer änrörflensbiomassa, så skulle det medföra en lassvikt på motsvarande ekipage på 19.627 kg.4.2.2 Rundbalar, 1,5mFem balar pressades. Den genomsnittliga balvikten uppmättes till 330 kg. Balarnasdiameter var 1,47 meter, bredden 1,2 meter. Ett ekipage motsvarande det som användes itest nummer 1 kan lasta 44 balar, vilket ger en total lastvikt om 14.520 kg. Då enliknande press finns refererad i ovan nämnda BTK- rapporten 3 , kan rörflen antas ha 6%lägre densitet. Detta skulle medföra att motsvarande rörflensbalar kan förväntas ha endensitet på 152 kg/m 3 , vilket skulle ge en total lastvikt på 13.649 kg.Page 5

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM4.2.3 Rundbalar, 1,2mFem balar pressades enligt ovan beskrivet. Den genomsnittliga balvikten var 210 kg.Diametern var i genomsnitt 1,13 meter, bredden 1,2 meter. Totalt kan 60 balar av dennatyp lastas på ett ekipage enligt test nummer 1. Med samma antagande som i test nummer2, om att rörflensbiomassa kan förväntas vara 6 % lägre än halm, ger det en total lastviktom 11.844 kg på motsvarande ekipage.4.2.4 SnittvagnLastning i snittvagn gav en medeldensitet på 103 kg/m 3 med halm, vilket motsvarar 97kg/m 3 rörflen. Vid avlastning förloras emellertid uppnådd komprimering av lasset varförman inte kan tillgodoräkna sig den högre densiteten i kommande led i transportkedjan.Page 6

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM4.2.5 Exakthackning och containertransportUppmätt vikt med denna försöksuppställning blev 2.285 kg i en container med en volymom 40m 3 , vilket ger en densitet på 57 kg/m 3 . Motsvarande vikt för rörflensbiomassa är2.148 kg, vilket ger en densitet på 54 kg/m 3 .4.2.6 Container packad av lastmaskinMed maximal packning enligt detta koncept kunde 4.005 kg halm netto lastas i encontainer om 40 m 3 . Omräknat till rörflensbiomassa skulle detta ge en vikt på 3.765 kg.Detta motsvarar en densitet av 94 kg/m 3 för rörflen. En ordinär containerlastbil kan ta 3stycken containrar på bil och släp, vilket skulle ge en total lastvikt om 11.295 kg rörflen.Om det skulle gå att lasta en flisbil på liknande sätt skulle vikten öka till 13.675 kgrörflen. Troligtvis påverkas packningsresultatet i storutsträckning av den enskilda förarenstillvägagångssätt vid lastning. Med en lastningstid på45 minuter per container krävs ett transportavstånd på3 – 5 mil, enkel väg, för att en lastmaskin skall hinnalasta 3 containrar vid kontinuerlig lastning/transport.Page 7

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM4.2.7 SlangpressningLängden på den pressande slagen uppmättes till 21,5 meter, vilket ger en volym på 96,75m 3 . Totaltvikten på den halm som pressades samman var 16.965 kg, vilket motsvarar15945 kg för rörflensbiomassa. Detta ger en densitet på 164 kg/m 3 rörflen.Packningsgraden är troligtvis lägre i ändarna än i mitten på slangen. Enl. importören såtar det 5- 10 meter innan full densitet uppnås. Rekommendationen från importören är attanvända exakthackat material.4.2.8 Baklastande sopbilVolymen på det testade lastskåpet var 17m 3 . Lastvikten med halm uppmättes till 3.960kg, vilket omräknat till rörflen ger 3.722 kg eller 219 kg/m 3 . Lastningen tog 60 minuterpå grund av att sopbilens inmatningskapacitet var begränsande.Page 8

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEM5 SlutsatsHögsta lastvikt av de provade systemen uppnåddes vid lastning med fyrkantbalar. Dettakräver emellertid att man anpassar balstorleken så att befintlig lastkapacitet kan utnyttjasmaximalt. Ett problem i detta sammanhang är att stora fyrkantpressar (HD-pressar) idagär ovanliga i norra Norrland. Dessutom är de relativt sett tunga och har många gångerbristande däcksutrustning på fuktiga marker som ofta är fallet vid produktion och skördav rörflen. Ytterligare en nackdel med fyrkantsbalar är att de har en balform som leder tillen stor anliggningsyta mot marken, vilket ökar risken för återfuktning om den lagras påfält efter balning.Rundbalning är den dominerande balningsformen som finns i norra Norrlands lantbruk idag. Mot denna bakgrund torde detta vara det sätt som ligger närmast till hand för skördoch transport av rörflensbiomassa idag. Jämför man lastkapaciteten mellan rundbalar ochfyrkantsbalar, så framgår det att fyrkantbalar uppnår en total lastvikt på 19.627 kgrörflensbiomassa. Med rundbalar med 1,5 meters diameter få man endast en total lassviktpå 13.649 kg rörflen. Detta ger att transportkapaciteten är ca 30 % lägre för transport avrundbalar jämfört med fyrkantsbalar. Motsvarande skillnad vid en jämförelse medtransport av rundbalar med en diameter på 1,2 meter ger en lägre transportkapacitet på ca36 %.Transport av rundbalar, liksom fyrkantsbalar, innebär att rörflensbiomassan inte kanlevereras till industri som ett färdigt handelsbränsle. Både dessa transportsystem kräveristället en tämligen omfattande och kostnadskrävande efterbehandling, i form avsönderdelning, innan energiråvaran kan hanteras vidare i befintliga industriella system förkraftvärmeproduktion.Transport av exakthackat material i container eller i hackvagn kan bara rekommenderaskortare sträckor, t.ex. till ett upplag. Detsamma gäller för transport i snittvagn, vilkendock komprimerar lasten något mer, varför en något längre transportsträcka kan tolereras.Beträffande transport med snittvagn brukar man vid normal vallskörd rekommendera attdessa kan användas vid transportavstånd på upptill ca 5 kilometer, enkel väg, till upplageller dyl. Detta mot bakgrund av att man vid längre transporter inte uppnår bästa möjligatotalekonomi för denna maskintyp, då man inte utnyttjar ekipagets inbyggda förmåga tillsönderdelning maximalt. Uppnådd lastvikt i detta test styrker denna rekommendation iallt väsentligt kan vara riktig.Container lastad och packad av lastmaskin är ett alternativ som medger sönderdelninginnan leverans till värmeverk. Volymvikterna som kan uppnås är dock relativt låga. Dettaskulle dock kunna kompenseras genom att man använde större ekipage än de nu testade.Som tidigare har angivits så skulle ett ordinärt flisbilsekipage, om man kan uppnå sammadensitet i lasten, ge en lastvikt som är jämförbar med lastvikten hos motsvarande ekipagelastat med rundbalar. Detta förutsätter dock att samma packningsgrad kan nås, med hjälpav på flisbilar monterade lastkranar, i dessa volymässigt större ekipage.Page 9

STUDIE AV OLIKA TRANSPORTSYSTEMSlangpress är främst att betrakta som en metod för lagring av hackade rörflensbiomassa.Enligt JTI´s information 116/2007 är kostnaden att lagra i slang 15 – 20 öre perkg/torrsubstans. Plasten kostar dessutom ca 6 öre per kg/ts (torrsubstans). Vi vet inte idagsläget om den densitet som uppnåddes vid tubläggningen påverkar lassvikterna isenare transportled efter att slangen har öppnats och urlastning har skett.Baklastande sopbil var det transportsystem som komprimerade biomassan bäst av allatestade system, till och med bättre än HD-balarna. Detta samtidigt som systemet, tillskillnad från fyrkantsbalar, också tillåter transport av ett färdigt handelsbränsle.Begränsande i detta system är dock lastutrymmets storlek. Lastvolymen för dragbilen är idetta system 17m 3 . Så vitt känt finns inte heller släp att tillgå för denna systemtyp.Ytterligare en nackdel med detta transportsystem är att lastningstiden är mycket lång.Slutsatsen blir att detta system tillsvidare bara kan vara aktuellt för kortare sträckor.Page 10