Polttoaineiden vastaanotonja käytön tarkastelu ja optimointi biopolttoaineita käyttävässä voimalaitoksessa

Kioton pöytäkirja velvoittaa teollisuusmaita vähentämään hiilidioksidipäästöjään. Energiantuotantolaitosten on vähennettävä tuotantoaan tai siirryttävä käyttämään vähäpäästöisempiä polttoaineita vähennystavoitteiden saavuttamiseksi. Etelä-Savon Energia Oy Mikkelissä rakentaa uuden kattilalaitoksen, joka soveltuu hiilidioksidivapaiden puupolttoaineiden polttoon. Kun uusi kattilalaitos otetaan käyttöön, kasvaa voimalaitoksen polttoaineiden kulutus 1,7 -kertaiseksi. Tämä merkitsee laitokselle tulevien polttoainekuljetusten määrän kasvamista kylmimpinä aikoina yli 70:neen autoon vuorokaudessa. Työssä on tarkasteltu nykyisen polttoaineiden vastaanoton ja kuljettimien kykyä ottaa vastaan kasvavat polttoainevirrat. Vastaanoton sujuvuus on polttoaineiden laadunhallinnan lisäksi edellytys laitoksen käytölle. Työn tavoitteena on ollut kartoittaa vastaanoton ongelmakohtia ja löytää näihin parannusmahdollisuuksia. Vastaanottokapasiteetti tulee venymään äärimmilleen tulevaisuudessa. Jotta määrällisesti riittävä ja laadullisesti sopiva polttoaineseos saadaan vastaanotettua nykyisenä vastaanottoaikana, tulee autojen saapua entistä tasaisemmin laitokselle. Tasainen saapuminen on mahdollista aikatauluttamalla sopivasti polttoainekuljetusten saapumisajat laitokselle. Vastaanoton kapasiteettia voitaisiin nostaa kasvattamalla kenttävaraston kokoa ja pienillä muutoksilla vastaanottoasemissa. Polttoaineen laadun ja vastaanoton tarkastelun lisäksi työssä on tarkasteltu polttoaineen saatavuutta.

Kestävän kehityksen näkökulmien huomioiminen kunnan energiaratkaisussa

Diplomityön tavoitteena on tuottaa informaatiota kunnalliseen päätöksentekoon, jonka avulla kestävän kehityksen näkökulmia voidaan huomioida kunnan energiaratkaisusta päätettäessä. Yhtenä työn lähtökohtana on ollut myös uusi EU-direktiivi, jonka mukaan ympäristönäkökohtia voidaan huomioida julkisten hankintojen tarjouspyyntömenettelyssä valintaperusteena. Tarkastelun kohteena oli kokoluokaltaan 0,5–3 MW:n aluelämpölaitokset sekä polttoaineiden tuotantoketjut. Työssä vertailtavat polttoaineet olivat metsähake, raskas polttoöljy, kevyt polttoöljy ja turve. Diplomityössä on perehdytty kestävän kehityksen käsitteeseen ja muodostettu sen mukaan ekologiselle, sosiaaliselle ja taloudelliselle näkökulmalle kunnallisen energiaratkaisun indikaattoreita. Empiirisessä osassa käsitellään kestävän kehityksen näkökulmien muodostumista Enon energiaosuuskunnan toimintaan perustuen. Käytettävät kestävän kehityksen näkökulmien mukaiset indikaattorit ovat polttoaineen tuotannosta ja käytöstä aiheutuvat kasvihuonekaasupäästöt, polttoaineen tuotannon työllisyysvaikutukset sekä energian hinnan muodostuminen osuuskunnan asiakkaille. Tässä diplomityössä tarkastelluilla kestävän kehityksen indikaattoreilla mitattuna, metsähakkeen käytöllä energiantuotannossa on positiivinen vaikutus niin kunnan kasvihuonekaasutaseessa, työllisyystilanteessa sekä myös enemmän kuluttajaystävällinen asema, lämmön hinnan vakauden ansiosta, kuin muilla työssä käsiteltävillä polttoaineilla. Polttoaineen tuotantoketjun osalta metsähakkeelle saatiin tuotannon ja käytön aiheuttamaksi kasvihuonekaasupäästöksi 2,9–4,2 g CO2-ekv/MJ. Tulos perustuu Enon energiaosuuskunnan polttoaineen hankinnassa käytössä oleviin keskimääräisiin etäisyyksiin metsäkuljetuksessa (250 m) ja kaukokuljetuksessa (15 km). Tuotannon ja käytön aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt olivat raskaalla polttoöljyllä 88,2 g CO2-ekv/MJ, kevyellä polttoöljyllä 85,0 g CO2-ekv/MJ ja turpeella 104,0–108,1 g CO2-ekv/MJ. Metsähakkeen osalta polttoaineen tuotannon osuus koko tarkastellun energiaketjun kasvihuonekaasupäästöistä oli noin 43–57 %. Enon energiaosuuskunnan tapauksessa vuoden 2005 odotetulla toiminta-asteella metsähakkeella tuotetun lämmön tuotantoketjun kasvihuonekaasupäästöt ovat noin 160 t CO2-ekv. Kevyellä polttoöljyllä tuotetun lämmön tuotantoketjun kasvihuonekaasupäästöt olisivat noin 3700 t CO2-ekv sekä turpeen (50 %) ja metsähakkeen (50 %) seoskäyttöön perustuvalla ketjulla noin 2300–2400 t CO2-ekv. Samaisella toiminta-asteella työllisyysvaikutukset ovat käytettäessä metsähaketta 2,2–8,6 htv, raakaöljyä 0,12 htv ja turvetta 1,4–1,6 htv. Metsähakkeen käyttö aluelämpölaitosten pääpolttoaineena takaa myös vakaan hintakehityksen osuuskunnan asiakkaille.

Etelä-Savon energiatase 2006

The aim of this thesis is to create the energy balance from county of South Savo and 20 municipalities comprising the year 2006. The energy balance is restricted to county and municipality borders. Purpose of energy balance is to clarify the present state of energy supply and present information for future decisions. The main objectives for the future are e.g. replacing oil with renewable energy sources and exploiting the forest reserves of South Savo more effectively. Today South Savo is known as being one of the forerunners in use of renewable energy. The growing demand for energy is in South Savo mostly covered with renewable energy sources such as forest chips. The initial data for this thesis is gathered from local energy companies and energy producers. This thesis also exploits formerly made energy balances, publications and statistic from different organisations. The literature study of thesis begins with the basic information about South Savo and energy sources used in the year 2006. Following the thesis includes the energy balance consisting of primary energy sources and consumption of energy. Rest of the thesis includes facts about carbon dioxide emissions, future energy sources and conclusions of results, reliability and expected use of this thesis. Results of this thesis define well the present state of South Savo and are in line with county goals. The results will be used as an aid for policy-making and for considering the condition of current energy supply in South Savo. The method of doing this energy balance can be adapted for other counties as well.

Metsähakkeen jalostusarvon nostaminen eri kuivausmenetelmillä

The thesis was made for Hyötypaperi Oy. To the business activity of the company belongs the recycling of materials and carry out for re-use and the manufacture of solid biofuels and solid recovered fuels. Hyötypaperi Oy delivers forest chips to its partner incineration plants by day and night though the year. The value of the forest chips is based on its percentage of dry material. It is important to dry forest chips well before its storage in piles and delivering to incineration plants. In the thesis was examed the increasing of the degree of refinement of forest chips by different drying methods. In the thesis was examined four different drying methods of the forest chips. The methods were field-, plate-, platform- and channel drying. In the channel drying was used a mechanical blower and the other drying methods were based on the weather conditions. By all drying methods were made test dryings during the summer 2007. In the thesis was examined also the economical profitableness of the field- and channel drying. The last examination in the thesis was measuring of the forest chips’s humidity by humidity measuring equipment of sawn timber during November 2007. The field drying on the surface of asphalt is the only method of drying, which is used by Hyötypaperi Oy in its own production. There do not exist earlier properly examined facts of any drying methods of forest chips, because the drying of forest chips is a new branch. By field- and platform drying achieved lower humidity of forest chips than by plate drying. The object by using the humidity measuring equipment was to be informed of the humidity of forest chips. At present the humidity will find out after 24 hours when the sample of humidity quantity has been dried in the oven. The Lappeenranta University of Technology had the humidity measuring equipment of sawn timber. The values of humidity measured by the equipment from the sample of forest chips were 2 – 9 percent lower than the real values of humidity specified by drying in oven.

Metsäpolttoaineiden vesitiekuljetus proomukalustolla

Metsäpolttoaineiden käyttö kasvaa lämpö- ja voimalaitoksissa ja mahdollisissa biojalostamoissa. Metsäpolttoaineilla voidaan saavuttaa päästövähennyksiä korvaamalla päästöintensiivisempiä polttoaineita. Metsäpolttoaineen kysynnän kasvu suurkäyttöpaikoilla luo uusia vaatimuksia metsäbiomassan hankintaan. Metsäpolttoaineiden vesitiekuljetuksen sisältämiä logistiikkajärjestelmiä kehittämällä toimitusvarmuutta pystytään parantamaan ja hankintaa laajentamaan kustannustehokkaasti ja ympäristöystävällisesti. Kuljetuskokeilut antoivat uutta tietoa vesitiekuljetuksen sisältämästä hankinnasta. Lastikapasiteetti nykyisen kaltaisessa Eurooppa IIa -suurproomussa vaihtelee 1200 tonnista jopa 1800 tonniin (kosteus 40 %) riippuen tiivistymisestä ja proomun modifiointiasteesta. Metsähakkeen energiatiheys oli suurproomukuljetuksissa keskimäärin 1 MWh/i-m3, joka oli 25 % parempi kuin vertailun hakerekkakuljetuksissa. Vesitiekuljetuksen kustannukset olivat kuljetuskokeiluissa lastauksineen ja purkuineen 0,02 €/MWh/km, ollen noin 20 % ketjun kokonaiskustannuksista. Simuloinnin edullisimpien vesitiekuljetusvaihtoehtojen vaihteluvälin kustannukset olivat vastaavasti 0,013 - 0,026 €/MWh/km. Lastauksen ja purun kustannus oli 0,4 - 0,6 €/MWh ja vesitiekuljetus 0,9 - 2,0 €/MWh (100 km). Ketjun kokonaiskustannukset hakkuutähdehakkeelle vaihtelivat simuloinnin edullisimpien vaihtoehtojen perusteella välillä 10,8 - 12,1 €/MWh (30 km rekka, 100 km proomu). Kuljetusketjujen simuloinnin kustannukset osoittivat proomukuljetusketjun olevan kilpailukykyinen vaihtoehto hakerekkakuljetusketjulle kalustosta ja vuosittaisista käyttötunneista riippuen kuljetusetäisyyden ylittäessä 100 km. Kustannustehokkain ratkaisu vesitiekuljetuksessa saavutettiin pienen aluksen ja suuren kokoluokan proomuyksikön kytkyeellä. Haketus kannattaa toteuttaa ennen proomukuljetuksen osuutta metsähakkeen paremman tiiviyden ja käsiteltävyyden perusteella. Logistiikkajärjestelmiä pitää kehittää tapauskohtaisesti käyttöpaikan tarpeet ja olosuhteet huomioon ottaen. Metsäpolttoaineiden vesitiekuljetuksen sisältämän logistiikan liiketoimintamallien vertailussa arvioitiin vaihtoehtoiset ulkoistetut toimintamallit paremmaksi kuin nykyinen urakointimalli. Tämä mahdollistaa paremman metsähakkeen saatavuuden ja logistiikan tehokkuuden lastausterminaaleissa. Terminaalitoiminnot ja proomukuljetukset lisäävät uusia liiketoimintamahdollisuuksia ja mahdollistavat metsäpolttoaineiden

Metsähakkeeseen liittyvä liiketoiminta Keski-Suomessa

Tämän työn ensisijaisena tavoitteena on keskisuomalaisen metsähakeliiketoiminnan arvoverkon kuvaaminen, sisältäen keskeiset toimijat ja toiminnot sekä näkemyksiä innovaatiokyvykkyydestä ja informaatiosta. Toinen tavoite on uusien liiketoimintamallien esittäminen. Työ jakautuu teoreettiseen ja empiiriseen osaan. Teoreettisessa osiossa esitetään Porterin (1984) arvojärjestelmä ja Parolinin (1999) arvoverkko. Näiden avulla kuvaillaan empiirisessä osiossa selvitettyjä arvoverkon keskeisiä ominaisuuksia. Innovaatioon liittyvä teoria pohjautuu pääosin innovaatiojärjestelmän, avoimen innovaation ja käytäntölähtöisen innovaatioteorian pohjalle (Harmaakorpi ja Melkas 2008). Liiketoimintamahdollisuuksien tarkastelu perustuu usean erillisen teoreettisen viitekehyksen yhdistelmään. Empiirisen osuuden materiaali on kerätty yritys- ja asiantuntijahaastattelut. Haastattelut on suoritettu kvalitatiivisen tapaustutkimuksen tyyliin, teemahaastatteluin. Laadullisesta materiaalista rakennetut kuvaukset nojaavat vankasti työn teoreettiseen osuuteen.

Rankahakkeen laadunhallinta aumavarastoinnissa

Diplomityössä selvitettiin rankahakeaumojen peittämisen vaikutuksia laatuun voimalaitoksen polttoaineena. Selvityksen kohteena olivat aumojen sisälämpötilat eri kohdissa aumoja sekä hakkeen kosteuden muutos ja kuiva-ainetappiot varastoinnin aikana. Tutkimuksen kohteena olivat Etelä-Savon Energian polttoaineterminaaliin kootut hakeaumat. Aumojen sisäistä lämpötilaa asennettiin mittaamaan yhdeksän lämpötilasensoria kuhunkin aumaan. Hakkeiden kokonaismassat tutkimuksen alussa laskettiin aumoihin purettujen kuormien massoista. Kuormista määritettiin kosteudet ja lämpöarvot standardien mukaisesti. Näytteiden käsittely tapahtui terminaalilla ja niiden kosteus selvitettiin uunikuivausmenetelmällä. Käyttöpaikalle kuljetuksen yhteydessä kuormat punnittiin ja kosteudet mitattiin uudestaan. Tutkimuksen aikana havaittiin langattomien lämpötilasensorien lukemisen hakeaumojen sisältä olevan vaikeaa. Sensorit olivat kuitenkin pääsääntöisesti säilyneet toimintakuntoisina varastoinnin aikana ja niiden sisältämät lämpötilatiedot päästiin lukemaan aumojen purkamisen jälkeen. Tutkimuksen perusteella hakeaumojen peittäminen on kannattavaa. Hake säilyi tutkimuksen ajankohtana peitetyssä aumassa kuivempana kuin peittämättömässä. Hake ei myöskään jäädy peitteen alla yhtä paljon kuin peittämättömänä, mikä parantaa hakkeen käsiteltävyyttä kuormaa tehdessä ja voimalaitoksella. Kuiva-ainetappioista ei voitu esittää luotettavia tuloksia kokeen keskeydyttyä sään takia.

Perspectives for the production and usage of wood chips as a source of energy in the North-West of Russia

The development of bioenergy on the basis of wood fuels has received considerable attention in the last decades. The combination of large forest resources and reliance on fossil fuels makes the issue of wood chips usage in Russia an actual topic for the analysis. The main objective of this study is to disclose the current state and perspectives for the production of wood chips and their usage as a source of energy in the North-West of Russia. The study utilizes an integrated approach to explore the market of wood chips on the basis of comprehensive analysis of documentation and expert opinions. The analysis of wood chips market was performed for eight regions of the North-West district of Russia within two major dimensions: its current state and perspectives in the nearest five years. The results of the study show a comprehensive picture of the wood chips market, including the potential for wood chips production, the specific features of production and consumption and the perspectives for the market development within the regions of the North-West district of Russia. The study demonstrated that the market of wood chips is underdeveloped in the North-West of Russia. The findings of the work may be used by forest companies for the strategic planning.

Container logistic innovations in forest-energy sector: Markets, future service concepts and technical improvements

The report presents the results of the commercialization project called the Container logistic services for forest bioenergy. The project promotes new business that is emerging around overall container logistic services in the bioenergy sector. The results assess the European markets of the container logistics for biomass, enablers for new business creation and required service bundles for the concept. We also demonstrate the customer value of the container logistic services for different market segments. The concept analysis is based on concept mapping, quality function deployment process (QFD) and business network analysis. The business network analysis assesses key shareholders and their mutual connections. The performance of the roadside chipping chain is analysed by the logistic cost simulation, RFID system demonstration and freezing tests. The EU has set the renewable energy target to 20 % in 2020 of which Biomass could account for two-thirds. In the Europe, the production of wood fuels was 132.9 million solid-m3 in 2012 and production of wood chips and particles was 69.0 million solidm3. The wood-based chips and particle flows are suitable for container transportation providing market of 180.6 million loose- m3 which mean 4.5 million container loads per year. The intermodal logistics of trucks and trains are promising for the composite containers because the biomass does not freeze onto the inner surfaces in the unloading situations. The overall service concept includes several packages: container rental, container maintenance, terminal services, RFID-tracking service, and simulation and ERP-integration service. The container rental and maintenance would provide transportation entrepreneurs a way to increase the capacity without high investment costs. The RFID-concept would lead to better work planning improving profitability throughout the logistic chain and simulation supports fuel supply optimization.

INTERACTIVE EFFECTS OF CLIMATE CHANGE AND FUNGAL COMMUNITIES ON THE DECOMPOSITION OF WOOD-DERIVED CARBON IN FOREST SOILS

Soils are the largest sinks of carbon in terrestrial ecosystems. Soil organic carbon is important for ecosystem balance as it supplies plants with nutrients, maintains soil structure, and helps control the exchange of CO2 with the atmosphere. The processes in which wood carbon is stabilized and destabilized in forest soils is still not understood completely. This study attempts to measure early wood decomposition by different fungal communities (inoculation with pure colonies of brown or white rot, or the original microbial community) under various interacting treatments: wood quality (wood from +CO2, +CO2+O3, or ambient atmosphere Aspen-FACE treatments from Rhinelander, WI), temperature (ambient or warmed), soil texture (loamy or sandy textured soil), and wood location (plot surface or buried 15cm below surface). Control plots with no wood chips added were also monitored throughout the study. By using isotopically-labelled wood chips from the Aspen-FACE experiment, we are able to track wood-derived carbon losses as soil CO2 efflux and as leached dissolved organic carbon (DOC). We analyzed soil water for chemical characteristics such as, total phenolics, SUVA254, humification, and molecular size. Wood chip samples were also analyzed for their proportion of lignin:carbohydrates using FTIR analysis at three time intervals throughout 12 months of decomposition. After two years of measurements, the average total soil CO2 efflux rates were significantly different depending on wood location, temperature, and wood quality. The wood-derived portion soil CO2 efflux also varied significantly by wood location, temperature, and wood quality. The average total DOC and the wood-derived portion of DOC differed between inoculation treatments, wood location, and temperature. Soil water chemical characteristics varied significantly by inoculation treatments, temperature, and wood quality. After 12 months of decomposition the proportion of lignin:carbohydrates varied significantly by inoculation treatment, with white rot having the only average proportional decrease in lignin:carbohydrates. Both soil CO2 efflux and DOC losses indicate that wood location is important. Carbon losses were greater from surface wood chips compared with buried wood chips, implying the importance of buried wood for total ecosystem carbon stabilization. Treatments associated with climate change also had an effect on the level of decomposition. DOC losses, soil water characteristics, and FTIR data demonstrate the importance of fungal community on the degree of decomposition and the resulting byproducts found throughout the soil.

Life cycle assessment of residual forestry biomass chips at a power plant: a Portuguese case study

The residual forest biomass (RFB) sector has been experiencing strong development at European level and particularly in Portugal mainly due to the increase of energy production from renewable sources. The aim of this study is to assess the environmental impacts of eucalyptus RFB chips production chain in Portugal. The environmental and economic impact comparison of the processes included in the production chain is presented as well. The environmental impacts were calculated by the life cycle assessment approach described in the ISO 14040 series of standards. The production chain assessed included all processes from eucalyptus forest until the delivery of RFB chips at the power plant. The main conclusion of this study is that eucalyptus wood production is the process that presents the greatest environmental impact through the product life cycle.

Molecular And Morphological Evidence Reveals A New Species In The Phyllomedusa Hypochondrialis Group (hylidae, Phyllomedusinae) From The Atlantic Forest Of The Highlands Of Southern Brazil.

The taxonomic status of a disjunctive population of Phyllomedusa from southern Brazil was diagnosed using molecular, chromosomal, and morphological approaches, which resulted in the recognition of a new species of the P. hypochondrialis group. Here, we describe P. rustica sp. n. from the Atlantic Forest biome, found in natural highland grassland formations on a plateau in the south of Brazil. Phylogenetic inferences placed P. rustica sp. n. in a subclade that includes P. rhodei + all the highland species of the clade. Chromosomal morphology is conservative, supporting the inference of homologies among the karyotypes of the species of this genus. Phyllomedusa rustica is apparently restricted to its type-locality, and we discuss the potential impact on the strategies applied to the conservation of the natural grassland formations found within the Brazilian Atlantic Forest biome in southern Brazil. We suggest that conservation strategies should be modified to guarantee the preservation of this species.

Experiences From The Brazilian Atlantic Forest: Ecological Findings And Conservation Initiatives.

The Brazilian Atlantic Forest hosts one of the world's most diverse and threatened tropical forest biota. In many ways, its history of degradation describes the fate experienced by tropical forests around the world. After five centuries of human expansion, most Atlantic Forest landscapes are archipelagos of small forest fragments surrounded by open-habitat matrices. This 'natural laboratory' has contributed to a better understanding of the evolutionary history and ecology of tropical forests and to determining the extent to which this irreplaceable biota is susceptible to major human disturbances. We share some of the major findings with respect to the responses of tropical forests to human disturbances across multiple biological levels and spatial scales and discuss some of the conservation initiatives adopted in the past decade. First, we provide a short description of the Atlantic Forest biota and its historical degradation. Secondly, we offer conceptual models describing major shifts experienced by tree assemblages at local scales and discuss landscape ecological processes that can help to maintain this biota at larger scales. We also examine potential plant responses to climate change. Finally, we propose a research agenda to improve the conservation value of human-modified landscapes and safeguard the biological heritage of tropical forests.

All Green, But Equal? Morphological Traits And Ecological Implications On Spores Of Three Species Of Mosses In The Brazilian Atlantic Forest.

Spores of the tropical mosses Pyrrhobryum spiniforme, Neckeropsis undulata and N. disticha were characterized regarding size, number per capsule and viability. Chemical substances were analyzed for P. spiniforme and N. undulata spores. Length of sporophyte seta (spore dispersal ability) was analyzed for P. spiniforme. Four to six colonies per species in each site (lowland and highland areas of an Atlantic Forest; Serra do Mar State Park, Brazil) were visited for the collection of capsules (2008 - 2009). Neckeropsis undulata in the highland area produced the largest spores (ca. 19 µm) with the highest viability. The smallest spores were found in N. disticha in the lowland (ca. 13 µm). Pyrrhobryum spiniforme produced more spores per capsule in the highland (ca. 150,000) than in lowland (ca. 40,000); longer sporophytic setae in the lowland (ca. 64 mm) than in the highland (ca. 43 mm); and similar sized spores in both areas (ca. 16 µm). Spores of N. undulata and P. spiniforme contained lipids and proteins in the cytoplasm, and acid/neutral lipids and pectins in the wall. Lipid bodies were larger in N. undulata than in P. spiniforme. No starch was recorded for spores. Pyrrhobryum spiniforme in the highland area, different from lowland, was characterized by low reproductive effort, but presented many spores per capsule.