Opslag

Opslag is belangrijk voor het lokaal benutten van biomassa voor warmteopwekking. Er kan immers maar een deel van het jaar geoogst worden, er zal een voorraad moeten worden opgebouwd en voor het stoken is vaak droog hout nodig.

In de tekst hieronder worden fysische en microbiologische processen uit de literatuur beschreven die bij de opslag van (verse) chunks en andere houtsnippers spelen. Die processen bepalen in hun onderlinge samenhang de mate van drogen en broei. Grotendeels uit lagerung und trocknung von waldhackschnitzel (LWF, mei 2000).

Foto: © willem Quist
Grotere snippers, mooie snijranden zonder rafels en weinig fijne deeltjes (chunks) zijn bevorderlijk voor de luchtstromen in de bult

Processen bij de opslag

Drogen

Grotere snippers, mooie snijranden zonder rafels en weinig fijne deeltjes tussen de snippers (chunks) zijn bevorderlijk voor de luchtstromen of ventilatie in de opslag. Chunks drogen daarom sneller dan kleinere snippers, snippers met veel rafels of snippers met een groot aandeel fijne deeltjes (chips). Bij chips is een hogere luchtweerstand is in de bult.
Bij het proces van droging wordt droge lucht in de bult aangevoerd en met water verzadigde lucht afgevoerd. Het is bevorderlijk voor de droging als de relatieve luchtvochtigheid van de buitenlucht laag is. De lucht kan dan veel water kan opnemen als het door de opslag stroomt, om dit vervolgens naar buitenaf te voeren. Temperatuurverschil tussen ‘in de bult’ en de buitenlucht stimuleren de convectiestromen en daarmee de droging. De herfst is de minste periode voor droging vanwege de gemiddeld hoge luchtvochtigheid en hoge temperatuur. Een mogelijkheid om de luchtstroming door convectie en daarmee de droging te versterken is door te verwarmen door de zon of door broei. Een voordeel van warmte is dat daardoor ook nog eens de wateropnamecapaciteit van de lucht wordt vergroot.

De luchtstromen in de bult door convectie lopen hoofdzakelijk vanaf de zijkant naar boven. De vochtige lucht die door convectie uit de bult komt condenseert bovenop doordat ze daar in aanraking komt met de koudere buitenkant. Daar is de bult vochtiger en zijn schimmelkoloniën actiever (zie bij broei). Deze band aan de buitenrand van de bult wordt ook wel convectieband genoemd. Het is niet altijd een gelijkmatige band, maar het kunnen ook natte plekken zijn: uiteinden van zogenaamde convectiekanalen. In de opslagdemonstraties was dit duidelijk te zien. Op deze plekken zijn de verliezen aan droge massa ook groter.

Als hout droogt van 50 % – dat is ongeveer de vochtigheid van vers hout – naar 25 % vochtigheid dan is er 10 % energiewinst.

Bij opslag van gebruikelijke chips zie je vaak de warme waterdamp opstijgen: een teken van broei. © Willem Quist
Opslagproef Quadenoord 2014 met kleine eiken chunks en het principe van de Dombelüftung. In het midden na vier maanden +/- egaal gedroogd tot ca. 30 % vochtigheid. Aan de rand bovenop rest een dunne convectieband. © Willem Quist

Broei

Tijdens de opslag breken micro-organismen en schimmels een deel van de droge stof van de biomassa af en dit gaat gepaard met de ontwikkeling van warmte (broei). De afbraakprocessen worden door een groot aantal factoren beïnvloed. De belangrijkste zijn temperatuur en vochtigheid in de bult. Het ‘optimum’ voor afbraak van droge massa ligt voor temperatuur tussen de 20 en 35 ºC en voor vochtigheid tussen de 30 en 50 % (Hartmann, 2007). Onder de 30 % vochtigheid neemt de afbraak sterk af en onder de 20 % is er nauwelijks nog sprake van broei. Een snelle droging zoals mogelijk is bij chunks, verkort de periode van broei en daarmee de massa-afbraak.
Als gevolg van het grotere aantal levende cellen is er meer broei bij loofhout, dan bij naaldhout. Ook het aandeel blad, naalden en schors in de biomassa bevordert de ontwikkeling van micro-organismen. Bij afbraak van droge massa ontstaan water en CO2. Broei draagt dus zelf ook weer bij aan de vochtigheid.

Het verlies aan droge massa door broei betekent een evenredig groot verlies aan energiewaarde. Een literatuuroverzicht van Scholz, 2005 geeft een droge massaverlies aan tussen de 0,5 en 4 % per maand bij opslag van houtsnippers. In een enkel geval zelfs 10 % per maand. Bij houtsnippers vergelijkbaar met de grotere chunks was dit aan de lage kant: minder dan 1 % per maand.
In zijn eigen proeven noemt Scholz et al (2005) een gemiddeld verlies aan droge massa bij opslag van verse snippers van top- en takhout tussen de 10 en 30 % per jaar, en in randzones van de bult tot meer dan 40 % (einde convectiekanalen). Bij chunks of Grobhackschnitzel is dit hier ook aan de lage kant.

Bult in opbouw Quadenoord 2012. Grotere chunks hier kantlengte 30-50 kunnen goed drogen, maar onafgedekt ook goed inregenen door de open ruimtes tussen de snippers. Een hoge overkapping waaronder het goed ventileert of afdekken is daarom aan te bevelen
De opslagproef met kleine eikenchunks op Quadenoord, waarbij principes van het ‘Dombelüftungsverfahren’ zijn toegepast. De bult is afgedekt met Toptex vliesdoek. © Willem Quist

Over verlies aan droge massa bij opslag van takken zijn maar weinig referenties gevonden. (Hartmann, et al, 2007) geeft een verlies aan droge massa bij dunne stammen van populier of wilg van 6 tot 15 % per jaar. Ook bij opslag van takmateriaal is dus sprake van verlies aan droge massa.

Verschil in wetmatigheden in de opslag bij chips en chunks

De wetmatigheden in de opslag bij chips en bij chunks verschillen. Bij kleinere snippers met meer fijne deeltjes (chips) loopt de temperatuur in de opslagbult hoger op (tot ca. 60 graden Celsius) dan bij chunks (tot ca. 30-35 graden Celsius). De temperatuur in de bult is een indicator voor de mate van broei. Maar bij chips is die niet evenredig met de mate van verlies aan droge massa.
Scholz (2005) constateert andere wetmatigheden in opslagbulten met chunks (Grobhackschnitzel > G50), dan met die met chips (Feinhackschnitzel G30). Bij Grobhackschnitzel gaat een hogere temperatuur van de opslagbult gelijk op met het verlies aan droge massa en blijft de temperatuur van de bult lager. Bij Feinhackschnitzel loopt de temperatuur hoger op. De verliezen aan droge massa nemen echter weer af bij temperaturen hoger dan 40 graden. Mogelijke oorzaak hiervan is de verminderde activiteit van de schimmels bij chips door zuurstofgebrek of te hoge temperatuur. Zuurstofgebrek is weer te wijten aan de geringere ventilatie in de bult bij chips door de hogere luchtweerstand.

De inlaten aan de zijkant en de schoorsteen in het midden moeten de natuurlijk trek versterken © Willem Quist
Bij het uiteinde van een convectiekanaal bovenop is het vochtiger en zijn schimmelkoloniën actiever. Dit is de natgeregende bult met kantlengte 30-50 chunks van de opslagproef op Quadenoord.

Dombelüftungsverfahren

Bij de opslagproef op Quadenoord met kleine eiken chunks, kantlengte 20-30 zijn principes van het Dombelüftungsverfahren toegepast. De bedoeling van het Dombelüftungsverfahren is om de natuurlijke trek in de bult te stimuleren en zo de droging te versnellen. Bij onze oosterburen wordt dit toegepast en er wordt mee geëxperimenteerd om verse biomassa te drogen zoals bijvoorbeeld uit snelgroeiend hout plantages. Resultaten van praktijkproeven van Pecenka (2013) met chips en het Dombelüftungsverfahren waren dat het hout weliswaar tweemaal zo snel droogt, maar dat de afbraak aan droge massa ook hoger is. Een mogelijke verklaring is dat de Dombelüftung zorgt voor meer zuurstof en dat stimuleert weer schimmelactiviteit (zie bij verschil in wetmatigheden).
Bij onze praktijkproef in 2014 op Quadenoord met kleine chunks was de droging naar tevredenheid, maar viel het verlies aan droge massa tegen: ca. 15 %. Dit zou wel eens eenzelfde verklaring kunnen hebben.

Inregenen

Tijdens onze praktijkproef opslag op Quadenoord is gebleken dat chunks ook sneller kunnen inregenen dan kleinere snippers. Logisch gezien de open ruimten tussen de snippers. Om van de voordelen van chunks te profiteren is het daarom sterk aan te bevelen op te slaan onder een overkapping of een semi-permeabel zeil. En een steile bult te maken, waar het water kan afstromen.

Droogproef met Laimet chunks, kantlengte 40-70 (=G50), van fijnspar waarbij massaaandeel naalden 10 %. Overdekte opslag in kapschuur aan westkant open. Droging in 1,5 maand naar onder de 25 % vochtigheid. Temperatuurstijging door lichte broei tot maximaal ca. 30-35 graden celsius. Uit lagerung und trocknung von waldhackschnitzel (LWF, mei 2000)