Puu polttoaineena


Energiakäytön kannalta puun tärkeimmät ominaisuudet ovat lämpöarvo ja kosteus sekä käsittelyyn vaikuttavat palakoko ja tiheys. Käytäessä kauppaa suurilla polttoaine-erillä puun ominaisuudet määritetään punnituksin ja laboratoriomittauksin. Pienkaupassa ominaisuuksia voidaan kuvata puupolttoaineen keskimääräisiä ominaisuuksia koskevin tiedoin.

 

Puusta tehdyn hakkeen tärkeimmät laatuominaisuudet ovat:

 

  • irtokuutiometrin (i-m3) kuivamassa eli tiheys
  • kosteus
  • tehollinen lämpöarvo
  • palakoko

 

Puupolttoaineen tilavuusmittana käytetään kiintokuutiometriä (m3). Kiintotilavuuden määrittäminen on kuitenkin käytännössä hankalaa, joten se lasketaan irtotilavuudesta (i-m3) muuntokertoimen avulla (m3/i-m3). Hakkeelle tämä kerroin on keskimäärin 0,4, ts. 1 m3 vastaa noin 2,5 i-m3.  

  

Kosteus vaikuttaa lämpöarvoon. Palakoko ja sen tasaisuus ovat merkittäviä ominaisuuksia erityisesti pienissä lämpölaitoksissa. Hakepalan tavoitepituus on tavallisesti 30-40 mm. Hakepalojen joukossa oleva hienoaines ja tikut vaikeuttavat polttoaineen syöttöä kattilaan. Kostean kokopuu- ja rankahakkeen irtotiheys on 250-350 kg/i-m3, kutterinlastun 80-120 kg/i-m3.   

 

Tuoreen puun kosteus on yleensä 40-60 %. Se määritetään märkäpainon perusteella. Keskuslämmityskattilalaitoksissa hakkeen varastointikosteus ei saisi säilyvyyden takia olla korkeampi kuin 25 %, alle 1 MW:n laitoksissa ei korkeampi kuin 40 %.  Varastoidun hakkeen suuri kosteuspitoisuus voi aiheuttaa polttoaineen homehtumisen ja talvella myös jäätymisen.

 

Puun lämpöarvo määritetään kuiva-ainepainosta. Puun kuiva-aineen tehollinen lämpöarvo on 18,3-20,0 MJ/kg (5,1-5,6 kWh/kg). Tehollinen lämpöarvo on polttoaineen täydellisessä palamisessa syntyvän lämmön määrä polttoaineen painoyksikköä kohti, kun polttoaineen sisältämä vesi ja  palamisen tuloksena syntyvä vesi ovat vesihöyrynä.

 

Polttoaineiden lämpöarvotaulukoita esitetään myös Motivan kotisivuilla:

 

 http://www.motiva.fi/toimialueet/uusiutuva_energia/bioenergia/biopolttoaineiden_lampoarvoja

 

Puuperäisten polttoaineiden käyttö hillitsee ilmastonmuutosta

 

Maapallon ilmaston lämpenemisestä ja sen hillitsemisen tarpeesta on laaja yhteisymmärrys tutkijoiden ja kansainvälisen yhteisön keskuudessa.Energiapuun korjuu ja kasvatus ovat osa uusiutuvien energialähteiden käyttöä, jonka avulla pyritään hillitsemään ilmastonmuutosta.EU:n komission energia- ja ilmastonmuutospakettiin liittyen Suomi on sitoutunut nostamaan uusiutuvan energian osuuden energian loppukulutuksesta vuoteen 2020 mennessä 38 prosenttiin. Puun energiakäytön lisääminen on tärkein keino tavoitteeen saavuttamisessa.

 

Puu on ympäristöystävällinen polttoaine

 

Puu on lähes rikitön polttoaine eikä rikkipäästöjä näin ollen sen polttamisesta juurikaan synny. Myöskään typpipäästöt eivät muodosta ongelmaa. Puun poltossa syntyvä hiilidioksidi ei lisää ilmakehään pääsevän hiilidioksidin määrää, sillä polttamisen sijasta lahoamaan jääneestä puusta vapautuu vastaava määrä hiilidioksidia, joskin hitaammin. On kuitenkin huomattava, että hakkeen tuotantoketjuun sitoutuu korjuusta, kuljetuksista, hakettamisesta ja kattilalaitoksessa tapahtuvista siirroista aiheutuvia energiapanoksia, jotka on ainakin osittain tuotettu uusiutumattomista energialähteistä, kuten fossiilisista moottoripolttoaineista. Näistä aiheutuvat päästöt aiheuttavat sen, että hakkeen käyttö ei ole kokonaisuudessaan hiilineutraalia

 

Polttoaineiden ja energiamuotojen käytöstä syntyviä ominaispäästöjä. Heljo, Laine: Sähkölämmitys ja lämpöpumput sähkönkäyttäjinä ja päästöjen aiheuttajina Suomessa (2005)

Polttoaineiden ja energiamuotojen käytöstä syntyviä ominaispäästöjä. Heljo, Laine: Sähkölämmitys ja lämpöpumput sähkönkäyttäjinä ja päästöjen aiheuttajina Suomessa (2005)

 

 

Eri puupolttoaineiden ominaisuuksien vertailu

Metsähakkeen puupolttoaineen laatuohjeen (Finbio, 1998) mukaiset ominaisuudet:

 

Ominaisuus

Metsätähde- hake

Kokopuu-

hake

Ranka-

hake

Kanto-

hake

Havupuun kuori

Koivun kuori

Pilke

Kosteus,%

50–60

45–55

40–55

30–50

50–65

45–55

20-25

(hakkeet kaatotuoreena)

Tehollinen lämpöarvo kuiva-aineessa,  MJ/kg

18,5–20

18,5–20

18,5–20

18,5–20

18,5–20

21–23

18,5–19,0

Tehollinen lämpöarvo saapumistilassa,  MJ/kg

6–9

7–10

7–11

8–13

5–9

8–11

13,4–14,5 

Irtotiheys saapumistilassa,  kg/i-m3

250–400

250–350

250–350

200–300

250–350

300–400

240–320

Energiatiheys,  MWh/i-m3

0,7–0,9

0,7–0,9

0,7–0,9

0,7–1,0

0,5–0,7

0,6–0,9

1,35-1,6

MWh/p- m3

Tuhkapitoisuus kuiva-aineessa,  %

1–3 

1–2

0,5–2

1–3

1–3

1–3

1,2

Hiilipitoisu kuiva-aineessa C , % 48–52  48–52 48–52  48–52  48–52  48–52  48–52 
Vetypitoisuus kuiva-aineessa (H), % 6–6,2 5,4–6 5,4–6 5,4–6 5,7–5,9 6,2–6,8 6,0–6,5
Rikkipitoisuus kuiva-aineessa (S),  % < 0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Typpipitoisuus kuiva-aineessa (N),  %

0,3–0,5

0,3–0,5

0,3–0,5

0,3–0,5

0,3–0,5

0,5–0,8

0,3–0,5