Tørking av vedkubber – Hvor tørt kan et forskningstema egentlig bli?

Vedkubber er noe de aller fleste har et forhold til. Det er flere millioner vedovner og peiser i Norge, og bare 5 millioner innbyggere. Det de aller fleste ikke har et aktivt forhold til er hva som faktisk skjer med vedkubbene etter at du har lagt dem inn i vedovnen, og hvordan dette påvirker til syvende og sist energieffektivitet, miljø og klima, samt din egen varmekomfort og lommebok.

Men her kan vi bistå! Du kan få noen svar i denne bloggen…

Forbrenningen…

Forbrenning av vedkubber er en stor forbrenningsteknisk utfordring. Du har meget store partikler (vedkubber), som inneholder vann, mer enn 80 % gasser, trekull og aske. Når du legger dette inn i en vedovn og fyrer opp, starter du en omvandlingsprosess hvor de opprinnelige vedkubbene transformeres til trekull og siste rest ender opp som aske. På grunn av vedkubbenes sammensetning og størrelse, er det ingenting som er konstant gjennom denne forbrenningsprosessen, ei heller varmeavgivelsen.

Tørking er energikrevende

Tørking er en viktig delprosess ved forbrenning av vedkubber, som krever mye energi, og spesielt i starten av forbrenningsforløpet. For å kunne forstå hele forbrenningsprosessen bedre og utnytte denne kunnskapen på en effektiv måte til å forbedre vedovner, er det ønskelig å modellere hele forbrenningsforløpet i et såkalt CFD (Computational Fluid Dynamics) verktøy.

Selvfølgelig må delmodellen for tørking være fysikalsk og kunne reprodusere godt nok det som skjer i praksis, men ofte er det nå slik at det finnes flere tilnærmingsmåter, også til hvordan en fysikalsk modell kan lages. Siden CFD-beregninger, spesielt for noe så komplisert som forbrenning av vedkubber, krever mye regnekraft, er det da viktig at modellen ikke bare er fysikalsk nok, men at den ikke blir for regnekrevende.

WoodCFD

I det kompetansebyggende prosjektet WoodCFD, hvor akronymet sier ganske mye, pågår det et omfattende arbeid for å modellere hele forbrenningsforløpet for en vedkubbe, for å bruke denne modellen i CFD verktøy. Som en del av dette prosjektet har ulike tørkemodeller blitt implementert og analysert.

Noen publiserte resultater

Resultatet er publisert i journalen Energy & Fuels, med PhD kandidaten i WoodCFD, Inge Haberle, som førsteforfatter. Her er artikkelen:

• Drying of Thermally Thick Wood Particles: A Study of the Numerical Efficiency, Accuracy, and Stability of Common Drying Models.

En konklusjon er at valg av tørkemodell betydelig påvirker nødvendig regnekraft, men at valg av tørkemodell ikke i betydelig grad påvirker resultatets nøyaktighet.

Hennes første arbeid i PhD studiet var et omfattende review publisert i den høythengende review journalen Progress in Energy and Combustion Science:

• Numerical models for thermochemical degradation of thermally thick woody biomass, and their application in domestic wood heating appliances and grate furnaces.

En konklusjon er at selv om mye bra arbeid har blitt utført tidligere, så er det fremdeles mye som bør forbedres, og spesielt for å komme frem til gode nok modeller for vedforbrenning.

PhD kandidaten, sammen med hovedveileder Nils E. Haugen (SINTEF Energi/NTNU EPT) og medveileder som er meg selv (SINTEF Energi), jobber videre med det som til slutt skal bli en komplett modell for dekomponeringen av en vedkubbe gjennom dens forbrenningsforløp.

Modellen for vedkubben skal til slutt benyttes i CFD-simuleringer av vedovner, hvor det endelige målet er å benytte denne forskningsbaserte kunnskapen til å utvikle mer miljøvennlige og energieffektive vedovner, i tett samarbeid med norske vedovnsprodusenter.

• Lyst til å vite mer om WoodCFD og vedforbrenning? Kontakt Øyvind Skreiberg.