Teksi ja kuvat: Mikko Moisalo, Turun ammattikorkeakoulu, Tutkimus ja kehitys -yksikkö, Cofreen-hanke, Terhi Ajosenpää, V-S ELY-keskus, VELHO-hanke

Cofreen-hanke yhdessä ELY-keskuksen VELHO-hankkeen kanssa toteuttivat maalis-huhtikuussa 2011 yhteistyöprojektin, jossa tutkittiin järviruo'on talvilaadun hyödyntämistä paikallisena bioenergiana. Projektin kohdealueena toimi Taivassalo ympäristökuntineen. Taivassalon aluelämpölaitoksella ruoko hyödynnettiin energiakäyttöön. Mikko Moisalo toimi projektissa opiskelija-assistenttina. Hän hoito projektiin liittyvät käytännön järjestelyt, polttokokeet ja raportoi projektin etenemisestä ja sen tuloksista insinöörityössään. Raportti on luettavissa kokonaisuudessaan Cofreen-hankkeen nettisivujen "julkaisut" -osiosta.

Polttokokeissa kävi ilmi, että järviruo'on lisäys puuhakkeen sekaan parantaa puuhakkeen palamista ja näin ollen siitä saatavaa hyötyä. Pienillä 10 % ruoko-osuuksilla hyöty on tuntuva ja korostuu entisestään puuhakkeen ollessa kosteaa ja huonolaatuista; hyvälaatuisen puuhakkeen palamiseen ruo'olla ei ollut yhtä suurta vaikutusta.

Projektin kulusta

Järviruo'on hyötykäyttöä tutkivan projektin kenttäosuus käynnistyi maaliskuun puolivälissä ruo'on korjuilla Maskun Oukkulanlahdella ja Mynämäen Kuustonlahdella. Korjuuajankohta määräytyi ruo'on "talvilaatu" -ajankohdalle tammi-maaliskuulle, jolloin ruo'on kosteuspitoisuus on alhaisimmillaan ja ruoko parhaimmillaan hyödynnettävissä lämpölaitoksen polttoprosessi-tyyppisessä energiantuotannossa.

Projektissa käytettävän ruo'on korjasi virolainen ruo'on korjuuseen erikoistunut yritys. Yrityksen korjuukalustona toimiva, vanhan telakuorma-auton alustalle rakennettu, korjuukone niputti leikatun ruo'on. Vaikka telakuorma-auto oli lähtökohtaisesti suunniteltu kulkemaan talvisissa olosuhteissa, runsasluminen talvi ja kunnon jääpeitteen puuttuminen vaikeuttivat korjuiden suorittamista. Ruo'on korjuuta oli tarkoitus tehdä myös Taivassalon Kolkanaukolla, mutta siellä korjuu epäonnistui. Korjattu ruoko välivarastoitiin leikkuualueiden reunustoille lastausta varten.

Korjuiden jälkeen ruokoniput lastattiin päältä avonaisiin merikontteihin, jotka kuorma-autoyhdistelmällä kuljetettiin tyhjennettäväksi lämpölaitokselle. Oukkulanlahdella lastaus jouduttiin tekemään käsin.  Kuustonlahdella konttien lastaus suoritettiin maatalouskurottajan avulla.

Ruo'on polttokokeiden suorituspaikkana toimi Taivassalon aluelämpölaitos. Laitoksen pääkattilana toimii noin 1,0 MW:in arinatyyppinen lämminvesikattila. Peruspolttoaineena laitos käyttää puuhaketta, mutta laitoksella on laitteistoa muuttamatta valmius muidenkin biopolttoaineiden hyödyntämiseen.

Jotta ruoko oli syötettävissä lämpölaitoksen kuljetinjärjestelmään, se tuli silputa ruokosilpuksi. Silputus suoritettiin laitoksen pihalla kuorma-auton päälle asennetulla rumpuhakkurilla. Kahmarilla varustettu lyhytpuunosturi nosti ruokonippuja tehokkaaseen rumpuhakkuri, jota pääasiassa käytetään puumateriaalin haketukseen. Hakkuri silppusi vajaa 230 m³ ruokonippuja noin tunnissa, eli kuutiometrin vajaassa kahdessakymmenessä sekunnissa. Hakkuri puhalsi ruokosilpun suoraan lämpölaitoksen polttoainevarastoon. Silputustulos oli hyvä ja tasalaatuinen.

Järviruokosilpulle suoritettiin Turun ammattikorkeakoulussa biotekniikan laboratoriossa tilavuuspaino-, kosteuspitoisuus- ja lämpöarvomääritykset. Määritystulosten mukaan ruokosilpun tilavuuspaino oli noin 100 kg/m³, kosteuspitoisuus 22,3 % ja lämpöarvo ns. saapumistilassa 9,27 MJ/kg. Hyvälaatuisen ruokosilpun tilavuuspaino oli yli kolminkertainen lähdearvoihin nähden (32 kg/m³), mikä nosti ruokosilpun energiatiheyden arvoon 0,26 MWh/m³, joka on kaksinkertainen lähdearvoihin nähden.

Ruoko paloi hyvin laitoksen polttoprosessissa puuhakkeen seassa. Karkeamman ja painavamman puuhakkeen joukossa ruoko ei aiheuttanut myöskään ongelmia laitoksen kuljetinlaitteistossa.

Mittaukselliset polttokokeet suoritettiin muodostamalla ruokosilpusta ja puuhakkeesta 3,6-1,5 m³ kokoisia ja eri seossuhteet omaavia eriä. Seoserät syötettiin käsin suoraan kattilaan kytkemällä laitoksen kuljetinjärjestelmä pois käytöstä. Polttokokeissa mitattiin pääasiassa eri seoksien polton hyötysuhteita: kuinka paljon kattilaan syötetyn seoksen energiamäärästä pystyttiin siirtämään energiaa laitoksen lämmittämään kaukolämpöveteen. Polton palamisilmoja ei optimoitu seoskohtaisesti, vaan eri seokset syötettiin kattilaan laitoksen puuhakkeelle optimoitujen perusilmansäätöjen vallitessa.

Tulokset

Polttokokeissa kävi ilmi, että järviruo'on lisäys puuhakkeen sekaan parantaa puuhakkeen palamista ja näin ollen siitä saatavaa hyötyä. Pienillä 10 % ruoko-osuuksilla hyöty on tuntuva ja korostuu entisestään puuhakkeen ollessa kosteaa ja huonolaatuista; hyvälaatuisen puuhakkeen palamiseen ruo'olla ei ollut yhtä suurta vaikutusta.

Korkeammilla ruoko-osuuksilla poltosta saadun hyödyn kasvu ei kuitenkaan seurannut lineaarisesti ruoko-osuuden kasvua, joten pienet ruoko-osuudet toimivat suhteessa korkeampia osuuksia paremmin. Ruo'on osuuden kasvu sen sijaan lähtökohtaisesti heikompana polttoaineena laskee polttoaineseoksen kokonaisenergiasisältöä, eikä yli 20 % ruoko-osuuksia näin ollen voida pitää kannattavina. Korkeiden ruoko-osuusseoksien palamisen hyötysuhdetta olisi todennäköisesti pystytty parantamaan optimoimalla palamisilman syöttöarvoja.

Polttokokeista saatujen tulosten perusteella järviruo'olla olisi paikkansa tukipolttoaineena biovoimalaitoksissa. Järviruo'on matalahkon lämpöarvon takia se soveltuu käytettäväksi seospolttoaineena esimerkiksi puuhakkeen tai turpeen seassa, jossa se saattaa parantaa peruspolttoaineen palamisominaisuuksia ja näin ollen siitä saatavaa hyötyä.