Grundläggande förutsättningar för solfångare med interna reflektorer : en kunskapsöversikt

Syftet med föreliggande rapport har varit att visa på de grundläggande egenskaperna för solfångare med interna reflektorer. Vidare tjänar rapporten syftet att ge en bild av dagsläget inom detta område och därigenom fungera som en utgångspunkt för forskning och utveckling kring solfångare med interna reflektorer för svenskt bruk. Arbetet har därför till stor del gått ut på att leta referenser genom tidskrifter och databaser.Den stora fördelen med CPC-solfångare, som är den klart dominerande typen av solfångare med interna reflektorer, består i dess låga värmeförluster, vilket gör dem attraktiva speciellt vid högre driftstemperaturer. De optiska egenskaperna hos olika typer av CPC-solfångare har grundligt studerats sedan mitten av 70-talet, medan studier av värmeförluster varit mer begränsad. Idag har forskningen och intresset för CPC-solfångare mattats av något, men fortsatt forskning pågår t ex i ett flertal länder, t ex USA, Israel, NordIrland och Japan. Endast en kommersiell tillverkare av CPC-solfångare har hittats (Portugal), vilken dock upphört p g a yttre ekonomiska faktorer. Japans CPC-teknologi anses stå närmast kommersiellt genombrott.Idag har utvecklingen av CPC-solfångare inriktats mot i huvudsak två koncept:1. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 60-100 grader C. Dessa konstruktioner är ofta enkla och man försöker minimera kostnaderna för dessa konstruktioner genom att minimera behovet av t ex reflektorer och isolering. Syftet med dessa är att konkurera med plana solfångare vilka producerar värme i samma temperaturintervall. Typiska solfångarparametrar 5 som rapporteras för denna typ är UL < 3.0 W/m2 ,°C och n0 = 0.65-0.75.2. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 100-300 grader C. Ofta bygger dessa på olika teknik för evakuering av absorbatorn, antingen genom att omsluta cirkulära absorbatorer med glasrör eller genom att införa CPC-reflektorer i heatpipes. Syftet med dessa är ofta att på ett billigt sätt producera högtemperaturvärme för olika industriprocesser, och därmed konkurera med koncentrerande solfångare typ paraboliska tråg eller traditionella heat-pipes.Beräkningar av vad en Svensk CPC-solfångare, baserad på de plana absorbatorer som finns på marknaden idag, kan prestera visar att årsutbytet av energi är jämförbart med de bästa svenska plana solfångaren som finns på marknaden idag då driftstemperaturen är ca 60-65 °C. För högre driftstemperaturer ökar skillnaden till CPC-solfångarens fördel. Vidare visas att årsutbytet har en jämnare fördelning över året jämfört, med vad en plan solfångare med samma prestanda har. Den högre prestandan vid höga driftstemperaturer och den jämnare fördelningen av energiproduktion över året gör solfångare med CPC-reflektorer intressanta för större solfångarfält, kopplade till nät med höga returtemperaturer och/eller solvärmesystem med säsongslager.Det är dock brist på undersökningar av värmeförluster i CPC-solfångare med låga koncentrationer och med plana absorbatorer, vilket är av intresse ifall de svenska erfarenheterna av plana solfångare skall tas tillvara. Potentialen med ytterligare reduktion av värmeförlusterna genom att införa extra konvektionshinder i kombination med plan absorbator har inte heller undersökts tillräckligt.

Färg och missfärgning hos sågad björk : - Variation samt effekter av avverkningstidpunkt, lagring av timmer och torkning av sågad vara

Variation i björkvirkets färg beror på art, läge i träd, ursprung och lagringstid. Vårtbjörk har en mörkare färg än glasbjörk, men livligare struktur och glans. Timmer hugget under tillväxtsäsongen bör sågas färskt eller lagras högst en månad. Vid brädgårdstorkning är god luftcirkulation och skydd för väta och direkt solljus väsentligt. Strövirkets färskhet är av stor betydelse för att undvika fuktfärgning av virket.Variation in birch colours depend on species, position in tree, origin and the storage period. White birch is darker than hairy birch but with a lively structure and shine. During vegetation period timber storage exceeding one month should be avoided. Air circulation, protection from rain and direct sunlight are essential for yard drying. Freshness of stickers used for stacking is important to avoid water marks on wood surface.

Brytmånens utformning vid trädfällning - Jämförande studier av böjmotstånd och gångjärnseffekt : Designing felling hinge in tree felling - Comparative studies of bending resistance and hinge effect

Vid trädfällning med motorsåg sparar man en så kallad brytmån som skall fungera som ett gång¬järn när trädet fälls. Om brytmånen går av tidigt finns en risk att trädet faller okontrolle¬rat. De rekommendationer som finns säger att brytmånens bredd skall göras proportionell mot trädets diameter. Genom att teoretiskt och praktiskt undersöka vilka krafter brytmånen utsätts för och vad den håller för har det varit möjligt att dra vissa slutsatser om hur en bra brytmån skall se ut. Ett viktigt resultat är att en bred brytmån (över 30-40 mm) är mycket trög att böja och inte fungerar i det avseendet att den går av redan vid små böjningar. Teoretiska be¬räkningar och praktiska försök visar att en relativt smal brytmån håller för belastningen vid rakt motlut även på stora träd. Som ny rekommendationen föreslås att brytmånens bredd inte bör vara mer än 30 mm. Av försöken kan man också dra slutsatsen att frusen ved är stel och brister tidigt, varför svår¬fällda träd inte bör fällas när veden är fryst.A felling hinge is used when felling trees by help of chain saw. If the hinge breaks early in the fall of the tree there is a great risk that the tree will fall without control. Present recommenda¬tions in Sweden say that the thickness of the felling hinge shall be made in proportion to the stem diameter. By use of theoretical and practical examinations of the forces stressing the felling hinge, and the strength of the wood itself, it has been possible to draw conclusions regarding the correct design of a felling hinge. One important result is that a thick felling hinge (over 30-40 mm) is very hard to bend and does not work well as it looses most of its strength already at a small forward bending angel. Theoretical calculations and practical tests show that a relatively narrow felling hinge will manage very well the forces when felling trees with lean opposite to the felling direction even for large trees. Our new recommendation is that the thickness of the felling hinge in normal Swedish conditions should not exceed 30 mm. Through the studies it can also be seen that frozen, brittle wood breaks at small bending angels. For that reason particularly difficult trees not should be felled when the wood is frozen.

Studier på nytt fordon för transport av skogsflis

Högskolan Dalarna har i samarbete med Naturbränsle i Mellansverige AB genomfört studier på ett nytt fordon för transport av skogsflis. Eftersom fordonet är utrustat med kran och skopa innebär det att flisskördaren kan tippa flisen direkt på marken, eller på en i förväg utlagd duk för att förhindra att föroreningar (grus, sten etc.) följer med vid lastningen av fordonet. Pro¬jektet har finansierats av EU-strukturfond Mål 2 Norra samt genom naturabidrag från deltag¬ande företag. Studier har även genomförts på lastväxlarfordon med container för att jämförel¬ser skall kunna göras mellan de båda fordonstyperna. Studierna omfattar sammanlagt tjugo lass, varav tio lass med det nya fordonet, fem lass med lastväxlarfordon och två containrar och fem lass med lastväxlarfordon och tre containrar. Den sammanlagda transportvolymen uppgick till 1 940 m3s. Tidsstudier har också genomförts på flisskördarens arbete, eftersom det i vissa delar är direkt beroende på vilket vidaretransportfordon som används. I de fall vidaretransporten sker med lastväxlarfordon vägs flisen innan den tippas i containern (en åtgärd för att fordonet inte skall överskrida tillåten lastvikt). Om lastvikten inte är begränsande genomför flisskördaren vissa åtgärder för att lastvolymen i respektive container skall kunna maximeras (t.ex. utjämning och viss packning av flisen med hjälp av kranen). I det fall vidaretransporten sker med det nya fordonet behöver flisskördaren inte väga flisen eftersom bilen är försedd med kranvåg. Där¬emot tillkommer andra arbetsuppgifter för flisskördaren, t.ex. preparering av avlägget (snö¬packning, sten- och buskröjning) samt hantering och utläggning av dukar.Arbetstiden för vidaretransporten är i huvudsak beroende av transportsträckan och medel¬transporthastigheten. När lastväxlarfordon används är arbetstiden dessutom beroende av last¬volymen (antalet containrar och deras volym) samt om tippmöjligheter endast finns på drag¬fordonet (containrar på släp måste omlastas till dragfordon innan flisen kan tippas) eller om tippmöjligheter finns på såväl dragbil som släp. Om släpet inte kan medföras till uppställ¬ningsplatsen för containrarna (p.g.a. alltför smal och kurvig väg eller utrymmesbrist för vänd¬ning av fordonsekipaget) påverkas även arbetstiden av avståndet mellan containrar och släp samt av medelhastigheten vid ”skotning” av containrar till och från släpet.Medelhastigheten vid transport var i stort sett densamma för de båda fordonstyperna. För last¬växlarfordonet med två containrar tog den totala arbetstiden (inklusive tom- och lasskörning) mellan 1,70 och 2,99 G0-tim per lass, vilket motsvarar en prestation på mellan 32 och 52 m3s/G0-tim. Arbetstiden för lastning och lossning varierade mellan 0,87 och 1,09 G0-tim/lass, eller 0,009-0,011 G0-tim/m3s (medeltal 0,98 G0-tim/lass, eller 0,011 G0-tim/m3s), vilket motsvarar en prestation på mellan 87 och 107 m3s/G0-tim.För fordonet med tre containrar tog den totala arbetstiden (inklusive tom- och lasskörning) mellan 2,40 och 3,53 G0-tim per lass, vilket motsvarar en prestation på mellan 30 och 45 m3s/ G0-tim. Arbetstiden för lastning och lossning varierade mellan 1,07 och 1,62 G0-tim/ lass, eller 0,011-0,016 G0-tim/m3s (medeltal 1,33 G0-tim/lass, eller 0,013 G0-tim/m3s), vilket mot¬svarar en prestation på mellan 64 och 89 m3s/G0-tim.Den totala arbetstiden för det nya fordonet (inklusive tom- och lasskörning) varierade mellan 2,11 och 5,08 G0-tim per lass, vilket motsvarar en prestation på mellan 18 och 45 m3s/G0-tim. Arbetstiden för lastning och lossning varierade mellan 0,96 och 1,46 G0-tim per lass, eller 0,01-0,02 G0-tim/m3s (medeltal 1,22 G0-tim/lass, eller 0,013 G0-tim/m3s), vilket mot¬svarar en prestation på mellan 65 och 94 m3s/G0-tim.

Nytt fordon för transport av bränsleflis : Slutrapport (STEM-projekt 22127-1)

Högskolan Dalarna har i samarbete med Naturbränsle i Mellansverige AB genomfört studier på ett nytt fordon för transport av skogsflis. Fordonet är försett med egen lastningsutrustning (kran och skopa), vilket innebär att flisskördaren kan tippa flisen direkt på marken eller på en i förväg utlagd duk (minskar risken för föroreningar i samband med lastning). Studier har också genomförts på transport av flis med lastväxlarfordon och container (traditionell metod) för att jämförelser skall kunna göras mellan de olika fordonstyperna. Studierna har finansie¬rats via anslag från Statens Energimyndighet och via ”naturabidrag” från deltagande företag.Studierna visar att det nya transportfordonet är ett bättre alternativ än de traditionella last¬växlarfordonen på större objekt med långa transportavstånd. Dessutom pekar studien på att det är sannolikt är bättre även på små objekt under förutsättning att flisningskostnaden kan hållas på en rimlig nivå. Studierna visar också att det bör finnas en viss utvecklingspotential på det nya fordonet (teknik- och metodutveckling), varför det bedöms kunna konkurrera med lastväxlarfordonen även på andra typer av objekt.Jämfört med de traditionella lastväxlarfordonen har det nya fordonet bl.a. följande fördelar:•Transportarbetet blir lättare att planera i och med att beroendeförhållandet mellan in¬blandade maskiner och fordon för flisproduktion och transport upphör.••Risken för störningar i transportflödet minskar.•Miljövinsterna blir större jämfört med lastväxlarfordon som måste ställa ut tomma con¬tainrar innan flisningen kan påbörjas.•Det finns inget behov av lastmaskiner på terminalerna.•Flis kan mellanlagras i skogen.Till nackdelarna med det nya fordonet hör bl.a. följande:•Framkomligheten är något sämre än för lastväxlarfordon på mycket smala och kurviga skogsbilvägar.•Det finns en viss risk för att föroreningar följer med vid lastning av fordonet. Studies were carried out on a new vehicle for transport of fuel chips from the forest. The vehicle was equipped with a crane and a bucket meaning that the chipper may tip the fuel chips right on the ground or on a mat (vira from wood processing industry) to prevent from dirt such as sand and stones when loading. Studies were also carried out on traditional main hauling with transport bins. Transport speed was the same for all vehicles except for the new self-loader on forest roads with lower quality.The studies show that the new system probably is a better alternative on large sites with long transport distances and on sites with only little parking place for transport bins. It is also likely that the new vehicle may be used on very small sites if they are close to each other and if moving cost for the chipper is low.The studies show that the new vehicle has the following advantages:•Transport and other work may be planned in a better way leading to that stress de¬creases.•Dependence between chipper operators and truck drivers decreases.•The risk for disturbances in transport flow decreases.•Environment benefits compared to traditional system with higher traffic intensity (less exhaust gases and lower stress on roads and bridges).•No need for loading machines on terminals.•Easier to store fuel chips on landing.

Utvärdering av nytt ekipage för vidaretransport av bränsleflis

SammanfattningHögskolan Dalarna har i samarbete med Naturbränsle i Mellansverige AB genomfört studier på ett nytt fordon för transport av skogsflis. Eftersom fordonet är utrustat med kran och skopa, innebär det att flisskördaren kan tippa flisen direkt på marken, eller på en i förväg utlagd duk för att förhindra att föroreningar (grus, sten etc.) följer med vid lastningen av fordonet. Pro-jektet har finansierats av Statens Energimyndighet (STEM) samt genom naturabidrag från del-tagande företag.Studier har även genomförts på lastväxlarfordon med container för att jämförelser skall kunna göras mellan de båda fordonstyperna. Studierna pekar på att det nya transportfordonet sanno-likt är ett bättre alternativ på stora objekt med långa transportavstånd och på objekt med otill-räcklig uppställningsplats för containrar. Mycket talar också för att det nya fordonet kan an-vändas på mycket små objekt under förutsättning att de ligger efter samma vägsträckning och under förutsättning att flisskördarens initialkostnad kan hållas på en rimlig nivå.Tidsstudier har också genomförts på flisskördarens arbete, eftersom det i vissa delar är direkt beroende på vilket vidaretransportfordon som används. I de fall vidaretransporten sker med lastväxlarfordon vägs flisen innan den tippas i containern (en åtgärd för att fordonet inte skall överskrida tillåten lastvikt). Om lastvikten inte är begränsande genomför flisskördaren vissa åtgärder för att lastvolymen i respektive container skall kunna maximeras (t.ex. utjämning och viss packning av flisen med hjälp av kranen). Dessa fordonsspecifika åtgärder tog i genom-snitt 0,09 min/m3s (fördelade på 17% vägning, 41% tippning och 42% utjämning/packning).I det fall vidaretransporten sker med det nya fordonet behöver flisskördaren inte väga flisen eftersom bilen är försedd med kranvåg. Däremot tillkommer andra arbetsuppgifter för flis-skördaren, t.ex. preparering av avläggsutrymmet (snöpackning, sten- och buskröjning), och/ eller hantering och utläggning av dukar. Dessa arbetsmoment tog i genomsnitt 0,10 min/m3s när dukar användes (fördelade på 8% sten-/buskrensning, 50% hantering av dukar och 41% tippning) och 0,05 min/m3s när flisen tippades direkt på marken (fördelade på 17% sten-/buskrensning och 83% tippning av flis i container). De fordonsspecifika arbetsuppgifterna som genomförs av flisskördaren tar m.a.o. ungefär lika lång tid när vidaretransporten genom-förs med lastväxlarfordon som med det nya fordonet när dukar används. Om flisen tippas på packad snö (inga dukar används) halveras den fordonsspecifika arbetstiden. I förhållande till flisskördarens totala arbetstid för flisning och transport utgör dock de fordonsspecifika arbets-uppgifterna en mindre andel, eller ca 15% av totala arbetstiden vid ett terrängtransportavstånd på ca 100 m när vidaretransporten sker med lastväxlarfordon eller det nya fordonet och dukar används, samt 8% när transporten sker med det nya fordonet och inga dukar används.Arbetstiden för vidaretransporten är i huvudsak beroende av transportsträckan och medel-transporthastigheten. När lastväxlarfordon används är arbetstiden dessutom beroende av lastvolymen (antalet containrar och deras volym) samt om tippmöjligheter endast finns på dragfordonet (containrar på släp måste omlastas till dragfordon innan flisen kan tippas) eller om tippmöjligheter finns på såväl dragbil som släp. Om släpet inte kan medföras till uppställ-ningsplatsen för containrarna (p.g.a. alltför smal och kurvig väg eller utrymmesbrist för vänd-ning av fordonsekipaget) påverkas även arbetstiden av avståndet mellan containrar och släp samt av medelhastigheten vid ”skotning” av containrar till släpet.Medelhastigheten vid transport på landsväg var densamma för de båda fordonstyperna (drygt 66 km/tim). Medelhastigheten var även densamma på skogsbilväg med god standard (ca 40 km/tim) och normal standard (ca 25 km/tim). Däremot pekar studien på att medelhastigheten på sämre skogsbilvägar är något lägre för det nya fordonet (knappt 20 km/tim) jämfört med lastväxlarfordonen (ca 20 km/tim). Medelhastigheten vid ”skotning” av containrar varierade mellan ca 5 km/tim och ca 25 km/tim beroende på transportavstånd och vägstandard.Arbetstiden för avställning av containrar på avverkningsobjektet (exkl. transport) låg i genom-snitt på ca 4 minuter för lastväxlarfordon med 2 containrar (en container på bilen och en på släpet). För lastväxlarfordon med tre containrar (en container på bilen och två på släpet) tog avställningen i genomsnitt drygt 13 minuter. Vid hämtning av flis på avverkningsobjektet tog lastningen för fordon med två containrar drygt 12 minuter och för fordon med tre containrar knappt 23 minuter. Lossning av flis vid värmeverk (inkl. vägning av fordon etc.) tog i genom-snitt ca 18 minuter för fordon med två containrar (tipp på bil och släp) och ca 35 minuter för fordon med tre containrar (endast tipp på bil).Lastning av flis på det nya transportfordonet tog i genomsnitt knappt 44 minuter när dukar användes och drygt 35 minuter när inga dukar användes. Tiden för lossning av flis på värme-verk/terminal varierade mellan ca 13 och 23 minuter med ett medelvärde på ca 17 minuter.Med underlag av genomförda tidsstudier har arbetstiden för transport (inkl. flisskördarens for-donsspecifika arbetsuppgifter) beräknats för tio avverkningsobjekt belägna i trakten av Mock-fjärd (total volym ca 4 000 m3s). Transportavståndet till mottagande värmeverk var mellan ca 30 och 60 km (enkel väg). Vid transport med lastväxlarfordon (2 + 3 containrar) har arbets-tiden beräknats till ca 122 G0-tim. Vid transport med det nya fordonet beräknas arbetstiden till ca 137 G0-tim när dukar används och ca 124 G0-tim när inga dukar används. Den totala transportsträckan har beräknats till ca 4 640 km när lastväxlarfordon används och ca 4 100 km när det nya fordonet används. I jämförelse med lastväxlarfordon visar studierna att det nya fordonet bl.a. har följande fördelar: •Transporterna kan ske mer planerat och i en lugnare takt (stressmomentet försvinner).•Beroendeförhållandet mellan fordonsförare och flisskördarens förare försvinner (vid transport med lastväxlarfordon krävs ständiga kontakter mellan förarna).•Risken för störningar i transportflödet minskar (fordonet kan lätt dirigeras om till andra objekt i händelse av maskinhaveri på flisskördaren, tjälrestriktioner etc.).•Miljövinsterna blir större jämfört med lastväxlarfordon som måste ställa ut tomma containrar innan flisningen kan påbörjas (mindre avgasutsläpp, väg- och broslitage).•Eftersom fordonet är utrustat med egen lastningsutrustning finns inget behov av last-maskiner på terminaler.•Möjligheter finns att lagra flisen kortare eller längre tid på avläggsplatsen (vid ett sy-stem baserat på lastväxlarfordon måste all lagring i skog ske i form av osönderdelat bränsle, alternativt sönderdelas bränslet och transporteras till terminal för lagring).Till nackdelarna med det nya transportfordonet hör bl.a. risken för att föroreningar följer med vid lastningen samt att framkomligheten på smala och krokiga skogsvägar är sämre jämfört med lastväxlarfordonet som kan ställa av släpet och ”skota” fram containrarna.

Långa toppar - metod för uttag av skogsbränsle i slutavverkningar : Slutrapport (STEM-projekt 21937-1)

SammanfattningHögskolan Dalarna har i samarbete med Skogsägarna Mellanskog, Naturbränsle i Mellan¬sverige AB och GDE-Net genomfört studier på en ny metod för uttag av skogsbränsle från slutavverkningar. Metoden går ut på att timmer tas ut som enda rundvirkessortiment. Resten av trädet, samt klenare träd som inte håller timmerdimension, tas ut som ett bränslesortiment. Metoden har jämförts med en konventionell slutavverkning med uttag av timmer, massaved och GROT-flis.Enligt genomförda försök skulle en avverkning enligt den nya metoden (långa toppar) ge ett högre drivningsnetto och drygt dubbelt så mycket bränsleflis som en konventionell avverk¬ning. En anledning till det högre drivningsnettot är att kostnaden för flisning blir lägre än vid flisning av GROT och att flisen betalas bättre än GROT-flis. Resultaten är beroende av de faktiska beståndsförutsättningarna och gällande prisrelationer mellan massaved och bränsle¬flis.Faktorer som har en positiv inverkan på drivningsnettot vid uttag av ”långa toppar” är t.ex. stora uttagsvolymer och korta terrängtransportavstånd samt bestånd med en hög andel virke av låg kvalitet eller udda sortiment som betalas dåligt på rundvirkesmarknaden.SummaryIn Sweden forest energy from final felling is traditionally harvested as logging residues after harvesting of timber (saw logs) and pulpwood, but depending on the market situation other methods with higher yield of forest energy might be of interest. Dalarna University has study a new method called “Undelimbed long tops” where only saw timber was taken out as an industrial assortment. The rest of the trees and smaller trees that don’t hold timber dimensions was left intact on the clear-felled area and been chipped later on. The study was done in different stands with some different conditions. The results have been compared with the traditional method for final felling. The surplus (forest owners net income) was higher in almost all stands when the method with “undelimbed long tops” was used, compared to the traditional method for taking out forest energy, and the volume of chips was more than doubled. A reason for the higher income from long tops is that the costs for chipping is lower and the prize of chips is higher compared to chips from logging residues. Other reason is that forest owners will not be paid for wasted pulpwood, but will be fully paid for the chips from such pulpwood. Factors that will have a positive influence on the ULT-method are for example large logging volumes and short distance between the logging area and the landing, different kinds of price reductions on pulpwood and large volumes of rotten wood or low paid industrial assortments.