Fukthaltsmätningar i trädbränsle är ett område med stort behov av utveckling. På ett kraftvärmeverk i Gävle används radiovågor i nya mättekniska lösningar, både i skarp drift och i prototyp.
Det är en vacker septemberdag när Automations reporter besöker kraftvärmeverket Johannes som producerar el och fjärrvärme.
Vi tas emot av Helene Blomkvist som är strateg med inriktning på bränslehantering och Anders Ohlsson som är säljare på Radarbolaget.
Helene Blomkvist berättar att fjärrvärmenäten i Gävle och grannkommunen Sandviken nyligen kopplades samman till ett och samma nät som är ett av de större i Sverige.
Radarbolaget är ett litet Gävlebaserat företag som arbetat ett par decennier med att utveckla mätteknik baserad på radiovågor. Bolagsnamnet passar bäst på radiovågor som studsar, men de jobbar med både radar och radio. Sedan omkring tio år har de arbetat med mätning i trädbränslen och utrustning från bolaget sitter nu på två ställen i just den här anläggningen.
Vi börjar en rundvandring och Helene Blomkvist berättar att det som eldas mest är bark och returträ från återvinningscentralerna.
– Det här har varit en stabil produktion med stabila bränslepriser, lite som ett lok för vårt företag. Men de senaste två–tre åren har priserna på bränsle stigit kraftigt.
Prisuppgången har gjort det ännu viktigare att optimera processen i pannan, så att bränslet används optimalt. För att optimera förbränningen och verkningsgraden i en värmepanna är fukthalten en av de viktiga faktorerna.
Det är där mätningar av bränslets fukthalt kommer in
Innan vi tittar på den nya utrustningen berättar Helene Blomkvist om den metod som använts länge för att hålla koll på fukthalten. Vid invägningen av transporterna tas prover från varje lastbil för att utöver vikt också avgöra energivärde vilket är en funktion av fukthalt, eller torrhalt om man så vill.
-Vi betalar inte för vatten, säger hon och ler.
Helene Blomkvist öppnar en bod bredvid fordonsvågen och visar värmeskåpet där prover läggs i papperspåsar. Påsarna vägs före och efter torkning i 24 timmar för att kunna beräkna andelen vatten. Det är en metod som är omständlig och dessutom osäker eftersom det blir just ett prov som mäts. Det behövs teknik för att mäta mer och på fler ställen.
I anslutning till invägningen testas nu att mäta bränslets fukthalt medan det ligger på lastbilsflaket. Anders Ohlsson från Radarbolaget berättar att tekniken som företaget utvecklat utnyttjar det faktum att radiovågor som skickas genom materialet påverkas av vattnet så att vågorna går långsammare och tappar energi. Utrustningen använder en radiosändare och en mottagare och mätningar görs för att registrera hur radiovågorna ändras på vägen genom lastbilsflaket. Främst används uppgifter om tidsfördröjning och minskning i amplituden på signalerna, vilket kallas absorption.
Den här prototypen ingår i ett projekt delvis finansierat av Energimyndigheten. Gävle Energi deltar tillsammans med bland annat Skogforsk som forskar om skogsbruket med finansiering av skogsnäringen och staten. Det projektet avslutas i oktober 2025. Därefter är det en del arbete kvar för Radarbolaget innan det finns en produkt som är användarvänlig, fullt kalibrerad och färdig för lansering. Om allt går i lås skulle Helene Blomkvist och hennes kollegor kunna sluta med de arbetskrävande provpåsarna i värmeskåpet.
Vi fortsätter vår vandring för att titta på en fuktmätare som är i skarp drift. Helene Blomkvist visar först att bränslet lagras utomhus sorterat i olika högar. Innan det förbränns lagras det i en silo som rymmer behovet för ett dygns drift.
–Där i silon bestämmer vi bränslemixen genom att tillföra bränsle med olika fukthalt för att anpassa efter behoven. Till exempel på vintern när det behövs mycket värme hos kunderna använder vi mer av torrare bränsle för att öka effekten i pannan.
Bark som har den högsta fukthalten och returträ med lägre fukthalt utgör tillsammans den stora mängden bränsle på Johannes. En mindre komponent är flis som köps in för att det är särskilt torrt men det kostar också mer. De tre fraktionerna blandas med målet att landa på 50–55 % fukthalt som är det bästa för förbränning. Det ska alltså varken vara för torrt eller för fuktigt.
Vi fortsätter vandringen nedför branta trappor till ett utrymme under silon med mellanlagret. Där nere börjar transportbandet som matar bränslet till pannan. Just den här dagen ligger produktionen nere och bandet är därför tomt och stilla. Där nere hittar vi även den andra kontaktlösa fukthaltsmätaren på anläggningen. Det är en betydligt mindre variant än den på invägningen, men med samma princip.
Två blå lådor innesluter radiosändare och radiomottagare ovan och under transportbandet. Intill sitter även en laser som används för att mäta mängden material på bandet. Allt är sammankopplat i ett apparatskåp som döljer elektronikkortet där beräkningarna sker. Detta är en fullt fungerande produkt som Radarbolaget installerat i tuffa miljöer på lite över tio värmeverk i Sverige. Gävle Energi är en av de mer långvariga kunderna och har deltagit i den tidigare utvecklingen. Det här är andra generationen, som gått i skarp drift på den här platsen sedan mars 2023.
–Det har aldrig gått att mäta detta tidigare, säger Anders Ohlsson på Radarbolaget. Ingen har lyckats med detta kommersiellt.
–Jag tror att alla mäter fukthalt på något sätt, men alla mäter inte på det här sättet, lägger Helen Blomkvist till.
Vad vi inte kan se är att mikrovågor med olika frekvenser sänds genom materialet som ska mätas. Ett stort antal mätningar görs och så beräknas ett medelvärde över ett antal sekunder. Resultatet blir en kontinuerlig mätning av fukthalt, eller torrhalt om man så vill, som överförs till styrsystemet direkt.
Beräkningsmetoden är delvis programmerad genom att utrustningen fått göra flera tusen mätningar av prover med känd fukthalt. På så sätt har signifikanta modeller kunnat beräknas, med statistiska metoder och maskininlärning. Där har Högskolan i Gävle varit en samarbetspartner och statlig medfinansiering har förekommit.
När anläggningen ska leverera den värme som anslutna hushåll och företag behöver, optimerar personalen processen för fullständig förbränning, minsta möjliga åtgång av bränsle och minsta mängd utsläpp till luft. Verkningsgraden påverkas bland annat av bränslets fukthalt. Man vill ha en kontrollerad drift på en balanserad nivå. I kontrollrummet avläser man numera fukthalten på det som stoppas in i pannan i realtid.
–Det bästa är att vi kan se fukthalten med 2–3 procents felmarginal. Det är tillräckligt. Tidigare var vi glada om vi kunde veta med en exakthet på 5–10 procent, berättar Helene Blomkvist.
Fukthalten i den stora silon kan inte påverkas utan att fylla på med mer material. Om fukthalten vid inmatningen behöver sänkas snabbt kan man tillsätta torrare flis från ett mindre lager som går i ett separat flöde. Om fukthalten behöver ökas snabbt kan man spraya bränslet med vatten.
Vi tar hiss och trappor till taket av pannan där vi avslutar med en överblick på planen där bränslet lagras. Vi talar om att bränslet som förvaras utomhus kan vara fruset på vintern.
–Vi arbetar med att lägga till en temperatursond som bidra till förbättrad mätning av fruset bränsle, säger Anders Ohlsson.
Vi lämnar anläggningen med känslan att utvecklingen går fort och fler förbättringar i tekniken väntar runt hörnet.
Text & Foto Jan Östlund
