Päivä: 21.11.2011

Märka palaa yhä

Joudun näemmä ratkaisemaan 14.11. kirjoittamani jutun ”märkä palaa” kotitehtävän. Jutussa väitän, että puuta kuivatessa sen lämpöarvo nousee vain seitsemän prosenttia eikä kolmannesta, kuten energiansäästöoppaissa usein annetaan ymmärtää. Kotitehtävä oli:

”Energiansäästöoppaissa tämä sama laskelma esitetään yleensä muodossa: ”kosteamman 10 kg:n puuerän energiasisältö on 31 kWh, kun taas kuivemmassa on energiaa 41 kWh”. Miten puun kuivaus on saatu kuulostamaan paljon hyödyllisemmältä kuin tässä laskettu 7%?”

Ylen toimittaja Marcus Ziemann ei nimittäin päässyt kotitehtävästä läpi. Hänen kirjoittamassaan jutussa (1) kerrotaan:

”Kosteaa puuta poltettaessa jopa kolmannes lämpöenergiasta menee hukkaan. Energia menee puun kuivattamiseen tulipesässä palaessaan.”

Jutussa on paljon ansiokasta asiaa, mutta tämä kohta valitettavasti on väärin. Puun kuivaaminen lisää sen polttoarvoa aiemmin laskemani, työmäärään nähden yhdentekevän seitsemän prosenttia.
Kotitehtäväni ja lehtiartikkelin yhteinen lähde lienee VTT:n BioHousing-projektissa MTK:lle tehty esite (2), jossa sanatarkasti lukee:
”Jos poltat 10 kg koivua, jonka kosteus on 20 %, joudut höyrystämään vettä 2,0 kg, mutta 4,0 kg, jos puiden kosteus on 40 %. Kosteamman 10 kg:n puuerän energiasisältö on 31 kWh, kun taas kuivemmassa on energiaa 41 kWh. Vettä ei kannata kantaa uuniin.”
Näiden kahden puuerän energiamäärien ero on noin kolmannes. Kysymyksessä on kuitenkin kaksi aivan eri kymmenen kilon puuerää. Nämä eivät ole samat puut kosteampana ja kuivempana! Toinen erä on kuiva mutta myös vastaavasti tilavuudeltaan kolmanneksen suurempi. Kuiva kymmenen kilon puuerä on 40 litraa, ja kostea kymmenen kilon puuerä on 30 litraa. Luvut ovat aivan oikein, mutta niistä saa aivan väärän käsityksen. Kukaan ei osta puita kiloittain vaan kuutiometreittäin, koska kosteus ja siis paino vaihtelee, mutta lämpöarvo riippuu lähinnä vain tilavuudesta. Esitteessä annetuilla kilowattituntimäärillä (31 kWh ja 41 kWh) kummankin puuerän energiasisältö on 1,03 kWh/litra.
Kuivemman kymmenen kilon puuerän puun kuivapaino on kahdeksan kiloa. Jos puu on koivua, tilavuutta tällä erällä on 8 kg / (490 kg/m3) = 0,016 m3 = 16 litraa(*). Polttopuut mitataan yleensä irtokuutiometreinä (lastiin heiteltyjä yleensä noin 33-senttisiä ”pilkkeitä”), jolloin 16 litraa ”kiintokuutioita” pitää kertoa kahdella ja puolella eli kyseessä on tasan 40 litraa polttopuita.

Kosteammassa kymmenen kilon puuerässä puun kuivapaino on kuusi kiloa. Tilavuutta tällä erällä on vain 6 kg / (490 kg / m3) = 0,012 m3 = 12 litraa. Polttopuina tämä on tasan 30 litraa. Kymmenen litraa vähemmän kuin toisessa erässä.

Erien tilavuus eroaa juuri täsmälleen tuon kolmanneksen, mikä selitettiin johtuvan kosteudesta. Ero lämpöarvoissa voidaan kuitenkin selittää silläkin, että lämpöarvo perustuu vain puuerän tilavuuteen ja kosteusprosentilla on hyvin vähän merkitystä. 40 litrassa puuta on kolmannes enemmän energiaa kuin 30 litrassa vaikka jälkimmäinen olisi kosteampikin.

Kuivemman puuerän puussa on litrassa energiaa esitteen (2) arvoilla 41 kWh / 40 l = 1,03 kWh/l. Kosteammassa puuerässä on 31 kWh / 30 l = 1,03 kWh/l. Energiasisältö litraa kohden on aivan sama.

Jos vielä otetaan huomioon se, että tuoretta puuta saattaa saada puoleen hintaan kunnolla kuivattuun verrattuna, esim. 40 euroa vs. 80 euroa / irto-m3, varastotilaa omistamattomalle kostean puun poltto on huimasti taloudellisempaa. (Huomaa myös esitteen (2) kalliit suositukset kuivauspuuliiterille.)

Kuivempi kymmenen kilon puuerä maksaa 0,040 * 80 euroa = 3,20 euroa. Kosteampi puuerä maksaa 0,030 * 40 euroa = 1,20 euroa. Eroa on kaksi euroa. Sitä ei kiri kovin helposti lämpöarvoissa kiinni.

Aikaisemmin lasketulla 1,03 kWh/l lämpöarvolla:

  • kuivemman puuerän energia maksaa 80 euroa/irto-m3 / 1030 kWh/irto-m3 = 7,8 c/kWh.
  • kosteamman puuerän energia maksaa 40 euroa/irto-m3 / 1030 kWh/irto-m3 = 3,9 c/kWh.

En kiistä sitä, että kostea puu on painavampaa. En kiistä sitä, että sen polttaminen voi aiheuttaa enemmän pienhiukkasia. Mutta ero energiasisällössä on hyvin pieni. Ja polttamalla kosteata puuta voi säästää paljon rahaa.

(1) YLE: Suomalaistakoissa puu palaa liian kosteana
(2) MTK: Klapia liiteriin -esite
(3) Sähkölamppu: Märkä palaa
(4) VTT: Tiedote T2045 (2000)

(*)  (koivun kuiva-tuoretiheys 490 kg/m3 tulee lähteestä (4), taulukko 17, ja se tarkoittaa kuivapainon suhdetta puun tuoreena olleeseen tilavuuteen, joka on vakio kosteudesta riippumatta)

P.S. Tarkat arviot kuivauksen vaikutukselle löytyvät myös suoraan lähteen (4) taulukosta 39. Tuossa taulukossa on myös otettu huomioon puun lievä kutistuminen alle 25% kosteudessa, joten aivan samaan arvoon taulukosta ei pääse (noin 9% vs. 7%). Kutistuminen ei kuitenkaan vaikuta laskelmiimme, jos puhumme koko ajan saman puuerän lämpoöarvosta kosteana ja kuivana. Aiemmassa jutussa laskettu 7% on siis siinäkin mielessä vielä aivan oikea luku.