Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Das Projekt besteht darin, die in Holzschnitzeln (PF) enthaltene Energie zu messen, die in speziellen Kesseln für die Fernwärmeversorgung oder die Beheizung landwirtschaftlicher Gebäude verwendet werden. Es knüpft an eine erste Studie an, in der das Prinzip einer dynamischen Messung der Feuchtigkeit von Holzschnitzeln und ihres Massendurchsatzes validiert wurde. Diese beiden Größen, kombiniert mit einem konservativen Wert für den Heizwert pro Masseneinheit, ermöglichten es, die gelieferte Energie mit einer Fehlerquote von weniger als 5 % zu bestimmen. Dieses Konzept muss jedoch noch auf mehrere Holzarten mit sehr unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten ausgeweitet und eine mobile Version für die direkte Energiebestimmung bei Sammellieferungen an mehrere Kunden und nicht nur beim Be- oder Entladen von Großkunden entwickelt werden.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The project consists in measuring the energy contained in woodchips, used in dedicated boilers for district or agricultural heating. It follows a first study which allowed to validate the principle of a dynamic measurement of the woodchips moisture and their mass flow rate. These two quantities, combined with a conservative value of the calorific value per unit of mass, made it possible to determine the energy supplied with an error of less than 5%.However, this concept still needs to be extended to several wood species with widely varying moisture contents and to develop a mobile version for direct determination of energy in the frame of collective delivery of several clients and not only at loading or delivery for large customers.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Le projet consiste à mesurer l’énergie contenue dans les plaquettes forestières (PF), utilisées dans des chaudières dédiées pour le chauffage urbain ou agricole. Elle fait suite à une première étude qui a permis de valider le principe d’une mesure dynamique de l’humidité des PF et de leur débit massique. Ces deux grandeurs, combinées avec une valeur conservative du pouvoir calorifique par unité de masse, a permis de déterminer l’énergie fournie avec une erreur inférieure à 5%.Il reste cependant à élargir ce concept à plusieurs essences de bois, avec des humidités très variables et de développer une version mobile pour une détermination directe de l’énergie lors de livraisons regroupées à plusieurs clients et non pas uniquement au chargement ou au déchargement de gros clients.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Das Projekt XyloChips II zielt darauf ab, die Transparenz und Effizienz der Holzenergiebranche in der Schweiz zu verbessern, indem ein System entwickelt wird, das die im Moment der Lieferung enthaltene Energie in Holzhackschnitzeln kontinuierlich misst. Dieses Vorgehen adressiert ein zentrales Problem: Die Abrechnung von Holzhackschnitzeln erfolgt heute meist auf Basis indirekter Kriterien wie Volumen, Masse oder nutzbare Wärme beim Verbraucher, was weder eine faire Bewertung des Brennstoffs noch eine Optimierung der Heizsysteme ermöglicht. Um dieser Situation zu begegnen, wurde das Projekt ins Leben gerufen. Durch die direkte Messung der gelieferten Energie nähert sich die Holzenergiebranche den Standards fossiler Brennstoffe an und gewinnt dadurch an Wettbewerbsfähigkeit, Transparenz und Attraktivität. Im Kontext des Schweizer Energiesystems trägt diese Innovation zur Umstellung auf lokale erneuerbare Energiequellen bei und fördert eine effizientere Nutzung von Heizsystemen. Zur Umsetzung dieser Ziele gliederte sich das Projekt in zwei Hauptbereiche. Der erste, ein Pilot- und Demonstrationsvorhaben, ermöglichte die Realisierung einer stationären industriellen Anlage bei Énergie Durable SA, die Masse und Feuchtigkeit der Holzhackschnitzel beim Beladen kontinuierlich misst. Zusätzlich wurde eine mobile Version entwickelt, die in einen landwirtschaftlichen Anhänger integriert ist und mit Masse- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet wurde, um den Anforderungen von Teillieferungen gerecht zu werden. Der zweite Bereich, angewandte Forschung und Entwicklung, konzentrierte sich auf die Validierung der Feuchtigkeitsmessung mittels Infrarotsensor durch Vergleich mit einem Mikrowellen-Referenzsensor (Moistscan®), der die Feuchtigkeit der gesamten Ladung erfasst. Die Tests wurden sowohl auf Prüfständen als auch unter realen Bedingungen durchgeführt, mit einer Kalibrierung, die auf unterschiedliche Holzarten, Korngrößen und Wassergehalte abgestimmt ist. Zusätzlich wurde eine explorative Studie zur kapazitiven Feuchtigkeitsmessung durchgeführt. Die erzielten Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Die stationäre Anlage erreichte eine durchschnittliche Fehlerquote von ±0,7 % bei der Massemessung und ±0,5 % bei der Feuchtigkeitsmessung, wobei der Gesamtfehler bei der Energiemessung stets unter 5 % lag. Der Mikrowellensensor SWR wurde für die mobile Version validiert und zeigte eine hohe Robustheit sowie eine bessere Integrationsfähigkeit als der IR-Sensor. Der Moistscan®-Sensor erwies sich als besonders präzise für stationäre Anwendungen, insbesondere bei stark schwankender Feuchtigkeit. Für alle Sensoren wurde eine dynamische Kalibrierung entwickelt, ergänzt durch regelmäßige Kontrollprotokolle. Die kapazitive Messung zeigte zwar Vorteile hinsichtlich Kosten und Kompaktheit, erwies sich jedoch bei gefrorenen Holzhackschnitzeln als ungeeignet. Abschließend lässt sich sagen, dass das Projekt die technische und betriebliche Machbarkeit der kontinuierlichen Energiemessung in Holzhackschnitzeln sowohl in stationärer als auch mobiler Form erfolgreich demonstriert hat. Die Ergebnisse ebnen den Weg für eine direkte Energieabrechnung, die für beide Parteien fairer und motivierender ist. Langfristig könnte dieser Ansatz in Lieferverträge, Qualitätsmanagementsysteme für Holzenergie und Förderpolitiken integriert werden. Die Firma Aficor treibt die kommerzielle Entwicklung der Systeme weiter voran, mit mehreren laufenden Initiativen. Weitere Tests sind geplant, um die Kalibrierung zu verfeinern und die Leistung unter verschiedenen Bedingungen zu validieren. Das System könnte auch auf andere Biomassearten ausgeweitet werden und so zur Diversifizierung und Resilienz des Schweizer Energiesystems beitragen.
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Schlussbericht
(Englisch)
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The XyloChips II project aims to improve transparency and efficiency in Switzerland’s wood-energy sector by developing a system capable of continuously measuring the energy content of wood chips at the time of delivery. This approach addresses a key issue: currently, billing for wood chips is often based on indirect criteria such as volume, weight, or useful heat measured at the consumer’s site, which prevents fair valuation of the fuel and optimal operation of heating systems. To address this situation, the project was launched. By enabling direct measurement of the delivered energy, it brings the wood-energy sector closer to the standards applied to fossil fuels, thereby enhancing its competitiveness, transparency, and appeal. Within the Swiss energy system, this innovation supports the transition to local renewable sources and encourages better management of heating installations. To achieve these goals, the project was structured around two main components. The first, a pilot and demonstration phase, led to the construction of a fixed industrial installation at Énergie Durable SA, capable of continuously measuring the mass and moisture of wood chips during loading. A mobile version was also developed, integrated into an agricultural trailer equipped with mass and moisture sensors, to meet the needs of fractional deliveries. The second component, focused on applied research and development, involved validating moisture measurement using an infrared sensor by comparing it with a microwave reference sensor (Moistscan®), which measures moisture across the entire load. Tests were conducted both on a test bench and in real-world conditions, with calibration adapted to various wood species, particle sizes, and moisture levels. An exploratory study on capacitive moisture measurement was also carried out. The results obtained are highly encouraging. The fixed installation achieved an average error of ±0.7% for mass and ±0.5% for moisture, with overall energy measurement errors consistently below 5%. The SWR microwave sensor was validated for the mobile version, showing strong robustness and easier integration than the IR sensor. The Moistscan® sensor demonstrated good accuracy for fixed installations, especially in cases of high moisture variability. A dynamic calibration protocol was developed for all sensors, along with periodic control procedures. Although capacitive measurement showed promise in terms of cost and compactness, it proved unsuitable when wood chips were frozen. In conclusion, the project successfully demonstrated the technical and operational feasibility of continuous energy measurement in wood chips, both in fixed and mobile configurations. These results pave the way for direct energy billing, offering a fairer and more motivating system for both suppliers and consumers. In the long term, this approach could be integrated into supply contracts, wood-energy quality management systems, and bioenergy support policies. Aficor is continuing the commercial development of the systems, with several initiatives underway. Additional tests are planned to refine calibrations and validate performance under varied conditions. The system could also be adapted to other types of biomasses, contributing to the diversification and resilience of Switzerland’s energy system.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le projet XyloChips II vise à améliorer la transparence et l’efficacité de la filière bois-énergie en Suisse, en développant un système permettant de mesurer en continu l’énergie contenue dans les plaquettes forestières (PF) au moment de leur livraison. Cette démarche répond à une problématique centrale : aujourd’hui, la facturation des PF repose souvent sur des critères indirects (volume, masse ou chaleur utile mesurée chez le consommateur), ce qui ne permet ni une valorisation équitable du combustible, ni une optimisation des installations de combustion. C’est pour répondre à cette situation que le projet a été lancé. En permettant une mesure directe de l’énergie livrée, il rapproche la filière bois-énergie des standards appliqués aux combustibles fossiles, renforçant ainsi sa compétitivité, sa transparence et son attractivité. À l’échelle du système énergétique suisse, cette innovation contribue à la transition vers des sources renouvelables locales, tout en favorisant une meilleure gestion des installations de chauffage. Pour atteindre ces objectifs, le projet s’est articulé autour de deux volets complémentaires. Le premier, de type pilote et démonstration, a permis de réaliser un dispositif industriel fixe chez Énergie Durable SA, capable de mesurer en continu la masse et l’humidité des PF au moment du chargement. Une version mobile a également été développée, intégrée à une remorque agricole équipée de capteurs de masse et d’humidité, afin de répondre aux besoins des livraisons fractionnées. Le second volet, orienté recherche appliquée et développement, a consisté à valider la mesure d’humidité par capteur infrarouge (IR) en la comparant à un capteur de référence à micro-ondes (Moistscan®), capable de mesurer l’humidité sur l’ensemble de la charge. Des essais ont été réalisés sur banc d’essai et en conditions réelles, avec une calibration adaptée à aux différentes essences de bois, de granulométrie et de teneur en eau variable. Une étude exploratoire sur la mesure capacitive a également été menée. Les résultats obtenus sont très encourageants. Le dispositif fixe a permis d’atteindre une erreur moyenne de ±0,7 % sur la masse et de ±0,5 % sur l’humidité, avec une erreur globale sur l’énergie dans tous les cas inférieurs à 5 %. Le capteur à micro-ondes SWR a été validé pour la version mobile, avec une bonne robustesse et une facilité d’intégration supérieure à celle du capteur IR. Le capteur Moistscan® a montré une bonne précision pour les installations fixes, notamment dans les cas de forte variabilité d’humidité. Une calibration dynamique a été développée pour les capteurs, avec des protocoles de contrôle périodique. Enfin, la mesure capacitive, bien que prometteuse en termes de coût et de compacité, s’est révélée inadaptée en cas de gel des PF. En conclusion, le projet a démontré la faisabilité technique et opérationnelle de la mesure en continu de l’énergie contenue dans les PF, tant en version fixe que mobile. Ces résultats ouvrent la voie à une facturation énergétique directe, plus équitable et plus incitative pour les deux parties. À terme, cette approche pourrait être intégrée dans les contrats d’approvisionnement, les systèmes de gestion de la qualité du bois-énergie, et les politiques de soutien à la bioénergie. La société Aficor poursuit le développement commercial des dispositifs, avec plusieurs démarches en cours. Des essais complémentaires sont prévus pour affiner les calibrations et valider les performances en conditions variées. Le système pourrait également être adapté à d’autres types de biomasse, contribuant ainsi à la diversification et à la résilience du système énergétique suisse.
Zugehörige Dokumente
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