Kuopion Energialla kosteustieto käytössä jo ennen kuorman purkamista

 

Voimalaitoksissa käytettävien polttoaineiden laadunmittausta on kehitetty viime vuosina paljon ja sen merkitys korostuu entisestään, kun fossiilisten polttoaineiden osuus polttoaineista korvataan epätasalaatuisemmilla biomassoilla. Poltettava biomassa saapuu voimalaitokseen rekoissa, joissa yhdessä voi olla lähiseudulta tuotua metsätähdehaketta, toisessa purkupuusta haketettua kierrätyspuuhaketta ja kolmannessa vaikkapa metsäteollisuuden sivutuotteita, kuten sahanpurua ja puunkuorta. Nämä kuormat voivat olla keskenään hyvin erilaisia kosteudeltaan ja energiasisällöltään – myös yksittäisten kuormien sisältämä vaihtelu voi olla todella suuri. Kuormien laatutieto, joista kosteustieto on tärkein, saadaan nykyisellään kuitenkin aina vasta, kun polttoaine on jo menossa kattilaan tai se on jo poltettu.

Prometecin tuotekehityksen kunnianhimoisena tavoitteena on ollut tuottaa reaaliaikainen kosteustieto biomassakuormista jo ennen kuorman purkamista voimalaitokselle. Kehityksen lähtökohtana on ollut täysin automaattinen näytteenottorobotti, lähes kymmenen vuoden ajan polttoaineista kerätty mittausdata sekä siitä älykkäillä koneälyratkaisuilla jalostetut matemaattiset ennustemallit.

 

Pitkäjänteisen tuotekehityksen tuloksena Prometec pystyy nyt tuottamaan ensimmäisenä maailmassa reaaliaikaista polttoaineen kosteustietoa, joka saadaan koko toimitusketjun käyttöön Prometecin kehittämän Q-Data pilvipalvelujärjestelmän avulla. Saadun kosteustiedon ansiosta koko polttoaineen laatuketjua pystytään hallitsemaan paremmin, kun jo polttoainetoimittaja pystyy reagoimaan laatuun reaaliaikaisen tiedon avulla. Voimalaitoksen päässä taas kosteustieto on koko polttoprosessin kannalta oleellinen ohjausparametri: mitä paremmin varastosiiloihin purettavan polttoaineen kosteustieto on tiedossa, sen tehokkaammin kattilan polttoa voidaan säätää ja poltossa syntyviä häviöitä ja päästöjä minimoida.

Q-Data-järjestelmän prototyyppiä on kehitetty ja koekäytetty jo Kajaanissa, mutta ensimmäinen varsinainen tuotantojärjestelmä rakennetaan Kuopion Energian käyttöön tulevien kuukausien aikana. Järjestelmän tuottaman reaaliaikaisen kosteustiedon hyödyntämistä lähdetään kehittämään yhteistyössä Kuopion Energian kanssa. Ensimmäisenä tavoitteena on, että polttoaineen reaaliaikaista kosteustietoa hyödynnetään ohjeistamalla rekka-auton kuljettajalle oikea purkupaikka. Tällä tavoin esimerkiksi yhteen varastosiiloon voidaan ajaa kuivaa ja toiseen kosteampaa polttoainetta ja ohjata kattilan syöttöön varastosiiloista kosteudeltaan mahdollisimman tasaista polttoainevirtaa.  Tulevaisuuden tavoitteena on, että laatudata saadaan suoraan voimalaitoksen ohjausjärjestelmään niin, että polttoaineen syöttöä optimoimalla kattilan polttoprosessia voidaan ohjata mahdollisimman energiatehokkaasti.

Tämä Prometecin kehittämä ratkaisu mahdollistaa ensimmäistä kertaa välittömän ennakoinnin kosteudeltaan poikkeaviin toimituseriin. Tarvitsemme juuri tätä dataa, jotta voimme esimerkiksi tekoälyn avulla virittää polttoprosessiamme optimaaliseksi ja saada parhaan hyödyn ostamistamme polttoaineista. On myös todella tärkeää, että voimme heti reagoida ja puuttua siihen, jos toimitettava polttoaine ei täytä sille asetettuja laatuvaatimuksia, toteaa Kuopion Energian tuotantojohtaja Peter Seppälä.

 

 

 

 

 

 

 

 

On hienoa, että pääsemme viemään innovaatiotamme käytäntöön pitkäaikaisen kumppanimme Kuopion Energian kanssa ja löytämään datan avulla keinoja laitosten energiatehokkuuden parantamiseen ja päästöjen vähentämiseen, iloitsee Prometecin liiketoimintajohtaja Henna Karlsson. Haluamme olla edelläkävijä biomassojen laadunvalvonnassa ja uskomme, että innovaatiomme avulla voimalaitoksille syntyy merkittäviä kustannussäästöjä ja samalla edistämme luonnonvarojen kestävämpää käyttöä, Karlsson toteaa.

 

Prometecin automaatiotyölle kiitosta

 

Automatisoinnin myötä laitteiden koneturvallisuus ja yleisesti turvallisuudesta huolehtiminen ovat erittäin tärkeitä asioita.

Prometec on aloittanut tekemään turvallisuustarkastuksia toimittamilleen laitteistoilleen. Ensimmäinen turvallisuustarkastus koeponnistettiin Kajaanin laitteistolle. Tarkastuksessa tarkastetaan yleiset turvallisuus kohdat, laitteiston turvapiirien toimivuus sekä näytteenottorobotin selviytymiskyky erikoistilanteiden jälkeen. Kone täytti kirkkaasti kaikki tarkastetut asiat. Kiitosta sai ennen kaikkea automaatiotyön taso.

Prometecin automaattinen näytteenotto verifioitu VTT:n toimesta

Automaattinen näytteenotto verifioitu VTT:n toimesta

 

VTT:n toteuttama vertailututkimus toteutettiin marraskuussa 2020 Kuopion Energian Haapaniemen voimalaitoksella. Tutkimuksessa otettiin viiden päivän ajan näytteitä erityyppisistä biopolttoainekuormista sekä Q-robotilla että VTT:n toimesta manuaalisesti. Vertailussa oli siis automaattinen näytteenotto ja manuaalinen näytteenotto. Kuormakohtaiset näytteet otettiin päivittäin kaikista 10 tunnin testijakson aikana toimitetuista kuormista. Vertailunäytteitä saatiin yhteensä 59 kuormasta, joista metsätähdehakkeita oli 26 kuormaa, kokopuu- ja rankahakkeita 20 kuormaa, turpeita 8 kuormaa ja loput kuormat olivat puruja ja kuorta.

Vertailututkimuksessa noudatettiin Puupolttoaineiden laatuohjeen (VTT-M-07608-13) periaatteita ja manuaalinen näytteenotto toteutettiin standardin FS-EN ISO 18135:2017 mukaisesti. Manuaaliset yksittäisnäytteet otettiin kuorman purkamisen yhteydessä peräpurkuautosta putoavasta polttoainevirrasta auton purkaessa kuormaa voimalaitoksen polttoaineen vastaanottoon. Laatuohjeen mukaan yhdistelmäajoneuvosta (100 – 160 m3) otetaan vähintään 6 yksittäisnäytettä (2 nupista + 4 perävaunusta), jolloin näillä näytemäärillä on mahdollisuus saavuttaa 3 – 5 kuorman toimituserillä noin 3 %-yksikön tarkkuusvaatimus kosteudessa. Automaattinen näytteenotto suoritettiin Q-robotilla, jolla otettiin kuormakohtaiset näytteet sen normaalin toimintasekvenssin mukaisesti. Q-robot ottaa näytteet täysin automaattisesti ja satunnaisesti kuorman eri syvyyksistä ja kuorman eri kohdista näytteenottostandardin FS-EN ISO 18135:2017 mukaisesti. Näytteistä analysoitiin kosteudet ja metsätähdehakenäytteistä analysoitiin myös palakokojakaumat.

Automaattinen näytteenotto on tärkeää. Kuvassa lajittunut kuorma.

Tutkimuksen tulokset

Vertailujakson kaikkien polttoainelajien keskimääräisten kosteuksien ero näytteenottotapojen välillä oli 0,7 %-yksikköä. Erityisesti vertailussa oltiin kiinnostuneista näytteenottotapojen välisistä eroista epähomogeenisilla metsätähdehakkeilla, joilla kuorman sisäiset kosteusvaihtelut voivat olla erittäinkin suuria. Vertailussa näytteenottotapojen välinen keskimääräinen kosteusero kaikilla metsätähdehakekuormilla oli 1,5 %-yksikköä. Metsätähdehakkeilla, kuin myös kaikilla muillakin polttoainelajeilla, kuormien väliset kosteusvaihtelut olivat kohtuullisen suuria ja näytteenottotapojen välisissä kosteuksissa oli hajontaa puoleen ja toiseen, mutta mitään systemaattista eroa näytteenottotapojen välillä ei havaittu. Verifioinnin lopputuloksena selvää lopputuloksiin yhteen suuntaan vaikuttavaa systemaattista eroa menetelmien välillä ei voitu tuloksista havaita. Q-robotin automaattinen näytteenotto täyttää siis näiden tutkimustulosten valossa standardin asettamat vaatimukset luotettavalle näytteenotolle.

Prometecille NIY 2-vaiheen rahoitus

Prometecille NIY -rahoitus

Business Finlandin myöntämä Nuoret Innovatiiviset Yritykset (NIY) rahoitus auttaa lupaavia, nopeaa kansainvälistä kasvua tavoittelevia startuppeja liiketoiminnan kokonaisvaltaiseen kehittämiseen. Rahoitus on kolmiportainen ja nyt Prometec valittiin 2-vaiheen rahoituksen saajaksi.

Tällä hetkellä Prometecin päätuotetta automaattista näytteenotinta Q-Robotia on toimitettu jo kolmeen maahan.

”NIY-rahoituksen toinen vaihe auttaa meitä merkittävästi viennin tekemisessä. Olemme vasta matkamme alkutaipaleella ja tämän tyyppinen rahoitus auttaa meitä kestävällä kasvupolulla kohti kansainvälisen liiketoiminnan laajentamista ja sen vakiinnuttamista. Olemme erittäin tyytyväisiä, että kuuluumme siihen valittuun pieneen joukkoon, jolle rahoitus myönnettiin”, sanoo Prometecin CEO Juha Huotari

TÄSTÄ voi lukea lisää NIY rahoituksesta

Nuoret innovatiiviset yritykset -rahoitusta on myönnetty vuodesta 2008 alkaen. Rahoitus on auttanut 447 lupaavaa startup-yritystä kasvamaan kansainvälisille markkinoille. Tyypillinen NIY-rahoitukseen valittu yritys on keskimäärin 3,7-vuotias. Yrityksillä on keskimäärin 14 työntekijää, 550 000 € liikevaihtoa ja 920 000 € sijoituksia omaan pääomaan. Yritysten johdolla on vahvaa kansainvälistä osaamista ja valtaosalla yrityksistä on jo kansainvälistä liiketoimintaa. Noin 40 %:lla yrityksistä on ulkomaalaisia sijoittajia.

TET -harjoittelijoiden kokemus Prometeciltä

Olimme tetissä Kajaanin Prometecillä, jonka tehtävänä on polttoaineen näytteenotto ja laadunvalvonta. Maanantaina meille pidettiin powerpoint-esitys Prometecin toiminnasta sekä näytettiin paikkoja. Myöhemmin päivällä meidän tehtävänämme oli turpeen, ligniinin, metsätähdenhakkeen sekä puuhakkeen kosteuden mittaamista ja uunittamista.

Näytteenmurskain

Tiistaina pääsimme halliin katsomaan, miten robotti toimii sekä pääsimme puhdistamaan sen. Sen jälkeen menimme kentälle mittaamaan männyn pituutta sekä koivun paksuutta. Ruoan jälkeen päästiin taas mittaamaan kosteutta sekä otimme maanantaina laitetut näytteet pois uunista

pienoismalli

Keskiviikko aamuna mittasimme taas kosteutta laboratoriossa sekä uunitimme. Kun olimme valmiita, siivosimme laboratorion. Ruoan jälkeen menimme kentälle mittaamaan vielä uuden lastin puita.

Terminaali

Torstai-aamuna haastattelimme yhtä työntekijää ja sen jälkeen menimme laboratorioon jatkamaan hommia. Päivemmällä menimme siivoamaan halliin kuljettajan kopin sekä laboratorion.

Perjantai aamuna pääsimme seuraamaan Teamsin välityksellä tapahtuvaa kokousta. Sen jälkeen menimme laboratorioon mittaamaan vielä viimeiset näytteet. Lopuksi menimme kentälle mittaamaan loput puut.

Opimme tet-viikon aikana käyttämään erilaisia työhön kuuluvia laitteita. Kiinnostavinta oli laboratoriossa työskenteleminen, koska se oli mukavaa ja helppoa.

Yllätyimme, miten kivaa täällä työskentely on. Haastavinta oli aluksi laitteiden käyttö, mutta senkin oppi nopeasti.

Kirjoittajat Inka ja Erika ovat yhdeksäsluokkalaisia Kajaanin yläkoululaisia.

 

Prometecin asiakkaat suosittelevat meitä erittäin todennäköisesti

Viimeisin asiakastyytyväisyyskysely lähetettiin noin kuukausi sitten. Kyselyn tarkoitus oli selvittää asiakkaidemme tyytyväisyyttä tuotteisiimme ja tarjoamiimme palveluihin sekä isommassa kuvassa asiakkaidemme mielipidettä meistä. Tässä vaiheessa haluamme sanoa kiitos kaikille vastanneille, arvostamme suuresti kaikkia vastauksianne. Vastauksien perusteella voimme todeta, että olemme onnistuneet luomaan hyvän ja luotettavan suhteen asiakkaisiimme. Erityisesti saimme kiitosta siitä, että toimimme lähellä asiakasta ja olemme aktiivisia asiakkaidemme suuntaan. Tämän tulemme säilyttämään ja tähän panostetaan. Lisäksi saimme positiivista palautetta nopeasta reagoinnista yhteydenottoihin. Asiakkaat näkevät myös tuotteemme laadukkaina sekä innovatiivisina. Kysyimme asiakkailta asiakaskokemusta ja suositteluhalukkuutta. Asiakkaidemme suositteluhalukkuus oli erittäin hyvä 9,4 (max 10) perustuen kansainväliseen NPS eli Net Promoter Score asteikkoon. Vastauksissa meitä kannustettiin jatkamaan innovatiivista työtä ja tähän panostammekin niin tuotteita kuin palveluita koskien.

 

Kiitos vielä vastanneille. Haluamme mielellämme palata kehitysideoihin henkilökohtaisissa keskusteluissamme.

Prometecin ISO 9001:2015 laatujärjestelmälle myönnetty sertifikaatti

Sertifioitu laatujärjestelmä kertoo asiakkaillemme, että yrityksemme prosessit täyttävät niille asetetut vaatimukset. Sertifiointi on myös selkeä osoitus siitä, että organisaatiomme parantaa järjestelmällisesti toimintaansa. Kestävän liiketoiminnan avaintekijöitä ovat muun muassa luotettavuus, asiakastyytyväisyys ja jatkuva parantaminen. Laatujärjestelmän sertifiointi osoittaa yrityksemme sitoutumista näihin asioihin. Tehokas laatujärjestelmä varmistaa yrityksemme kyvyn vaatimustenmukaisten tuotteiden ja palveluiden toimittamiseen.

Biomassalogistiikka-virtojen ja -solmukohtien selvitys Suomessa

Biomassalogistiikkavirtojen ja -solmukohtien selvitys Suomessa

Koko juttu luettavissa TÄSTÄ Oulun Ammattikorkeakoulun sivulta.

Kiinteitä biomassoja, kuten erilaisia metsähakkeita, turvetta ja metsäteollisuuden sivutuotteita, käytetään Suomessa sekä energiantuotantoon että raaka-aineena. Kosteus vaikuttaa merkittävästi kiinteiden biomassojen, kuten hakkeiden, hintaan. Yhteiskäyttöisillä laadunvalvonta-asemilla voidaan tarjota luotettavaa mittaustietoa kustannustehokkaasti myös pienemmille toimijoille, joiden nykyiset laadunvalvontakäytännöt ovat usein vaihtelevia. Keväällä 2020 tehdyssä opinnäytetyössä on selvitetty otollisia alueita kyseisille laadunvalvonta-asemille sekä kartoitettu todellista asiakastarvetta haastatteluilla.

Kiinteiden biomassojen laatuun vaikuttavia tekijöitä on useita, mutta näistä tärkein hintaan vaikuttava ominaisuus on kosteus. Lämpö- ja voimalaitokset maksavat kiinteistä biopolttoaineista energiasisällön mukaan, ja biojalostamot, kuten sellutehtaat, maksavat mahdollisimman tasalaatuisesta hakkeesta kuiva-ainetonnien perusteella. Kosteuden tarkka määritys on tärkeää, sillä mittauksessa tehty yhden prosentin virhe näkyy jopa kahden prosentin virheenä energiasisällössä. [1]

Varsinkin pienillä toimijoilla laadunvalvontakäytännöt ovat kirjavia. Näytteenotto tapahtuu yleensä manuaalisesti kuorman purkamisen yhteydessä esimerkiksi putoavasta polttoainevirrasta tai purkamisen jälkeen polttoainekasasta. Näytteitä tulisi ottaa tasaisesti niin, että näytteet edustavat kuorman eri osia. [2] Käytännössä on havaittu, että manuaalinen näytteenotto antaa todellisuutta pienempiä kosteustuloksia. Ongelmia aiheuttavat biomassojen paikallaan ollessa tapahtuva lajittuminen ja näytteenottajan virheet. Manuaaliseen näytteenottoon voi liittyä myös vaaratilanteita sekä terveysriskejä. [3] Biopolttoaineiden näytteenotolle on määritelty standardi SFS-EN 18135:2017, joka määrittelee menetelmät muun muassa manuaaliselle ja koneelliselle näytteenotolle. Standardin noudattaminen on tärkeää, sillä on arvioitu, että analyysitulosten virheestä 80 % on peräisin näytteenotosta, 15 % näytteenkäsittelystä sekä 5 % näytteen analyysistä. [4]

 

Prometec mukaan Euroopanlaajuiseen EMPIR tutkimus ja kehityshankkeeseen

BIOFMET – Uudet metrologiset menetelmät biopolttoaineiden analyysille

Prometec on yksi avain yrityksistä, joka osallistuu EU:n yhteisrahoittamaan ja Tanskan teknologiainstituutin (DTI) koordinoimaan BIOFMET-projektiin. Yhteistyöhankkeen tavoitteena on tutkia online-mittausmenetelmiä kiinteiden ja nestemäisten biopolttoaineiden analysoimiseksi, tarjota mittaamiseen viitekehys, joka sisältää lämpöarvon määrittämisen ja epäpuhtauksien kvantifioinnin kehitettyjen menetelmien validointia varten, joilla varmistetaan online-instrumentoinnin jäljitettävyys. Tarkemmin sanottuna tehtävämme tässä projektissa on tuoda parempia menetelmiä edustavaan kiinteän biopolttoaineen näytteenottoon. Projektiryhmä koostuu tutkimuslaitoksista sekä yrityksistä ympäri Eurooppaa. Prometec on ainoa suomalainen yritys tässä projektissa.

”Tällainen yhteistyö tutkimuslaitosten kanssa on meille erittäin hedelmällistä. Tämä on hyvä tilaisuus meille olla osana valtavaa muutosta kohti ympäristöystävällisempiä ja energiatehokkaampia ratkaisuja bioenergian alalla ”, sanoo Prometecin perustaja ja tekninen johtaja Henna Karlsson.

Hankkeen tavoite

Projektissa kehitetyt uudet näytteenottomenetelmät ja online-mittausmenetelmät testataan voimalaitoksilla Suomessa ja Tanskassa.

”Haluamme olla osa globaalia verkostoa ja etulinjassa bioenergia-alan teknisen kehityksen suhteen. Katsomme, että bioenergiateollisuus hyötyy paljon uusista teknologisista ratkaisuista. Tämä toimiala on vuosikymmenien ajan kärsinyt ongelmista luotettavan näytteenoton ja reaaliaikaisen kosteustietojen saatavuuden suhteen. Bioenergia-alaa on myös syytetty siitä, ettei se ole uusiutuvaa. Nyt on oikea aika ratkaista nämä ongelmat ja korjata väitteet teknologisten ratkaisujen avulla ”, kertoo Prometecin ulkomaan kaupasta vastaava Timo Huotari.

BIOFMET-projekti käynnistyy kesäkuussa ja kestää 3 vuotta.

Automaattinen näytteenotin Tallinnaan

Prometec toimittaa näytteenottolaitteiston Tallinnaan

 

Suomalainen biopolttoaineiden automaattiseen laadunvalvontaan keskittynyt Prometec ja virolainen energiatehokkaisiin ratkaisuihin keskittynyt energiayhtiö Utilitas aloittavat yhteistyön. Utilitas Tallinn Elektrijaam voimalaitokselle asennetaan Prometecin valmistama Q-Robot automaattinen näytteenotin vuoden 2020 aikana. Tämä on ensimmäinen Prometecin toimitus Viroon ja myös Baltian alueelle.

Pidämme tätä kauppaa erittäin tärkeänä päänavauksena koskien meidän Baltiaan alueen valloitusta. Olemme tunnistaneet sen olevan merkittävä ja kasvava alue biovoimalla tuotetun energian saralla. Näin ollen biopolttoaineiden laatuun halutaan kiinnittää selvästi aiempaa enemmän huomiota. Automaattisen näytteenottimen avulla me pystymme auttamaan heitä siinä”, sanoo Prometecin toimitusjohtaja Juha Huotari

Projekti aloitetaan välittömästi, ennakkoon tehtyjen suunnitelmien pohjalta. Prometecin toimituksen kokonaisuuteen kuuluvat automaattinen näytteenotin, Q-Robot, sekä automaattinen näytteenkäsittelylaitteisto. Utilitas Tallinna Elektijaam tuottaa kaukolämpöä 45%:a koko Tallinnan tarpeista sekä sähköä 130 000 kotiin Tallinnassa. Polttoaineena Utilitas Tallinn Elektirjaamissa käytetään paikallista biomassaa.

Prometec lyhyesti

Prometec on suomalainen teknologiayritys, joka valmistaa räätälöityjä automaattisia näytteenotto- ja näytteenkäsittelylaitteistoja teollisiin tarpeisiin. Prometec toimii tällä hetkellä kolmessa eri maassa päätoimialanaan biopolttoaineiden näytteenotto rekoista ja junista. Prometecin automaattinen Q-Robot näytteenotin on patentoitu laitteisto, joka kykenee ottamaan näytteet ennen kuorman purkamista ja jatkossa kuormista tuotetaan myös reaaliaikaista kosteustietoa toimittajan ja voimalaitosten tarpeisiin.

OÜ Utilitas Tallinn Elektijaam lyhyesti

Utilitas toimittaa kaukolämpöä 4 931 rakennukseen kahdeksassa kaupungissa Virossa, mukaan lukien yli 173 000 kotitaloutta. Käytämme uusiutuvia polttoaineita sähkön tuottamiseen kolmessa yhdistetyssä lämpö- ja voimalaitoksessa, jotka kattavat yli 170 000 asunnon, ts. Kaikkien Tallinnan kaukolämpöverkon huoneistojen, sähköntarpeen.