エネルギー作物・ミスカンサス・バイオマスベール

ヨーロッパで最も収量の高いエネルギー用牧草、そしてそれをボイラーまで運ぶ梱包システム

収穫時期、冬季乾燥、輸送経済性を考慮したベール密度、そして英国、ドイツ、ポーランドにおける畑からバイオ精製所までの物流チェーン。

ススキ:ヨーロッパのバイオマス供給を再構築する多年生エネルギー草

ススキ(ミスカンサス×ギガンテウス(バイオマス栽培で最も広く栽培されている不稔性ハイブリッド)は、温帯気候で​​栽培される多年生バイオマス作物の中で最も収量が高い。英国のイースト・ミッドランズ、ドイツのラインラント、ポーランドのマゾフシェ低地で確立された群落は、1ヘクタールあたり年間12~22トンの乾物量を生産する。これは、同等の土地における従来の耕作作物の収量の4~6倍、短伐期萌芽更新のバイオマス生産量の2~3倍に相当する。定着後(3年目以降)、ススキは毎年植え替える必要がなく、施肥も最小限で済む(冬期には枯れた茎から根茎へ効率的に栄養分をリサイクルする)、ヨーロッパのほとんどの栽培条件下では農薬も不要である。高収量、低投入、15~25年の群落持続性という特性の組み合わせにより、ヨーロッパのバイオマス市場において最もコスト競争力の高い専用エネルギー作物の一つとなっている。

ミスカンサスと丸型ベールサイレージ装置の関係は一見すると明らかではありません。ミスカンサスはエネルギー作物であり、サイレージ作物ではありません。最終製品は、発酵させたラップサイレージではなく、燃焼用の乾燥ベールバイオマスです。しかし、丸型ベーラーは、英国、ドイツ、ポーランドでミスカンサスの標準的な収穫形式となっています。これは、丸型ベーラーが、屋外に数ヶ月間積み重ねて保管でき、標準的な農業用トレーラーでバイオマス発電所まで効率的に輸送できる、高密度でコンパクト、耐候性に優れたベールを生成するためです。ベール形式は、束やバラ状の材料では実現できない、引き取り物流の柔軟性を可能にします。ミスカンサスのベール化を適切に理解するには、それが担うエネルギー作物のバリューチェーンを理解する必要があります。このガイドでは、圃場管理からバイオマス購入者が受け入れるベール品質仕様まで、そのチェーンを網羅しています。 丸型ベーラー vs 角型ベーラー バイオマス購入者がどちらかの形式を指定する場合に関連する形式比較について説明します。

成熟した生育地からススキのバイオマスベールを丸型ベーラーで成形する様子 ― 冬の枯死後の2月の収穫

ススキの生育サイクルと収穫時期

冬季の老化:梱包作業を可能にする鍵

ススキはC4植物で、独特の季節生理機能を持つため、収穫時期が他のほとんどの作物とは全く異なります。秋になると、温帯ヨーロッパでは気温が10℃を下回るため、ススキは窒素、リン、カリウムなどの栄養素を地上部の茎や葉組織から地下の根茎に送り込み、冬期に貯蔵します。12月までには、地上部のバイオマスは事実上枯死した植物体となり、乾燥した茶色になり、高さは2.5~4.0m、茎の直径は8~15mmで、冬の間も自然乾燥が続くため、水分含有量はわずか15~25%になります。

この自然な冬季乾燥により、1月、2月、または3月上旬に収穫されたミスカンサスは、作物が完全に老化し、数ヶ月間自然乾燥した後、追加の乾燥、調整、または萎凋処理なしに、水分含量12~18%で梱包できます。作物は基本的に4~5ヶ月かけて圃場で自乾します。これは、高収量バイオマス作物の中でも他に類を見ない特徴です。サトウキビ、短伐期萌芽更新作物、および一年生エネルギー作物はすべて、積極的な乾燥を必要とするか、または限られた雨季の期間にしか収穫できません。ミスカンサスの自然な老化は、コストをかけずに水分管理を実現します。

収穫月間 水分含有量 灰分含有量(DM) 収率保持率 梱包に関する注意事項
10月(老化前) 55–70% 4–6% 最大 濡れすぎている - 不向き
11月~12月 30–45% 3–5% 95–98% ほとんどの年は依然として雨が多すぎる
1月 20–28% 2–4% 90–95% 天候が乾燥していれば許容範囲内
2月 ✓ 15–20% 2–3% 88–92% 最適 — 標準的な英国/ドイツの収穫
行進 12–16% 2–3% 85–90% 良いですね、天候による茎の損失がいくつかありました
4月以降 <12% 2–3% 75–85% 茎の過剰な破損

灰分含有量:2月が秋よりも優れている理由

灰分含有量(燃焼後の無機ミネラル残渣)は、バイオマス購入者にとって重要な品質指標です。灰分含有量が高いと、バイオマスボイラーの燃焼効率が低下し、火格子の汚れが蓄積しやすくなります。10月に収穫された新鮮なミスカンサスは、葉にミネラル成分が十分に残っているため、灰分含有量が4~6%です。冬の間、葉が枯れて栄養素が再転流されると、2月に収穫されたミスカンサスの灰分含有量は2~3%に低下し、あらゆる農業バイオマス原料の中で最も低い値となります。この低い灰分含有量と、乾燥物質1kgあたり17~18MJという発熱量により、冬に収穫されたミスカンサスは、入手可能な農業バイオマス原料の中で最も燃焼効率の高いものの1つとなっています。

ススキの梱包:機器、密度、および輸送経済性

ベール密度が輸送経済性を左右する理由

バイオマスサプライチェーンは物流経済によって支配されており、畑からボイラーまで届けられるエネルギー単位あたりのコストは、畑のゲートでのトンあたりのコストよりも重要です。ベール密度は、標準的な農業用トラックやバイオマス配送トレーラーに積載できるエネルギー量を決定するため、届けられるエネルギー1GJあたりの輸送コストに直接影響します。丸型ベールを積載する標準的な13.6mの平床トラックは、ベールの重量に応じて1.25mの丸型ベールを18~24個積載できます。ベール密度が30%高い場合、同じトラックで28~36個のベールを運ぶことができます。

ミスカンサスの目標ベール密度は160~200 kg DM/m³で、これは2月に収穫した乾燥材料を最大チャンバー圧力で運転する可変チャンバー式ラウンドベーラーで達成可能です。140 kg DM/m³を下回ると、英国やドイツのバイオマス発電集水域で一般的な距離範囲では、輸送コストが他のバイオマス形態(ペレット、ウッドチップ)に比べて不利になります。水分含量15%、密度180 kg DM/m³の場合、1.25 mのベールの重量は240~300 kgです。

ススキ栽培用機器仕様

2月の収穫時の水分含有量(15~18%)のミスカンサスは、乾燥していて脆い作物で、茎がピックアップタインの摩耗を引き起こす可能性があり、その摩耗は牧草サイレージよりも大きいものの、トウモロコシの茎葉よりは小さい。重要な機器の検討事項はチャンバー圧力の能力であり、乾燥したミスカンサスから目標密度160~200 kg DM/m³を達成するには、チャンバー圧力を最大にし、5~7 km/hの一定の前進速度が必要となる。すべてのミスカンサスベールには、紐の上にネットラップが必要である。乾燥して硬い茎は、紐の結束張力でベールの形状を維持できず、紐だけで結んだベールは、取り扱いおよび輸送中に変形または緩む可能性がある。

英国、ドイツ、ポーランドにおける商業用ミスカンサス梱包作業では、1シーズンあたり50~200ヘクタールが収穫されるため、 9YG-1.25A 可変チャンバー式丸型ベーラー 様々なミスカンサス生育条件下において、一定のベール密度を実現するために必要なチャンバー圧力制御とネットラップ機能を提供します。1シーズンあたり500ヘクタール以上をカバーする契約収穫作業には、 9YG-2.24D S9000 ビヨンド ラウンドベーラー 北欧における1月と2月の厳しい収穫期の天候条件が要求する、より高い処理能力を提供する。

9YG-2.24D S9000 ラウンドベーラーのその先へ ― 英国およびヨーロッパにおける商業用ミスカンサスバイオマス生産のための高スループットベーラー

バイオマス品質仕様および購入者の要件

英国とドイツのバイオマス電力購入者が指定するもの

仕様 英国の発電所 ドイツの熱電併給プラント ミスの結果
水分 <20% <18% カロリー値の低下、真菌感染のリスク
灰分含有量 <5% <4% 火格子の汚れ、効率低下
発熱量(原液) ≥13 MJ/kg ≥14 MJ/kg 価格割引または拒否
ベール重量許容範囲 ±10% ±8% ロード効率の悪さ、ペナルティ
異物 <1% <0.5% 汚染追加料金

英国の再生可能エネルギー義務制度または差金決済契約制度の下で運営されるバイオマス発電所は、農業バイオマスの持続可能性認証(通常は持続可能なバイオマスプログラム(SBP)または英国のRTFO制度に基づく)を取得する必要があります。英国で非転換地(ミスカンサス植栽前に森林や泥炭地ではなかった土地)で生産されたミスカンサスは、ほとんどの認証制度において自動的に認証されます。認証を受けたバイオマス購入者に供給する生産者は、圃場記録、炭素蓄積量の計算、およびトレーサビリティに関する文書を保管する必要があり、これらは商業認証機関によって毎年審査されます。

ススキの群落管理と長期的な生産性

十分に生育したススキの群落は、最小限の管理で15年から25年の生産性が期待できます。長期的な生産性を確保するための最も重要な管理方法は、毎年冬の収穫前に作物が完全に枯れるまで待つこと(早期収穫は、本来であれば根茎に再転流されるはずの栄養素を奪い、翌年の収量を減少させる)、栄養不足の土壌にある群落にカリウムと時折硫黄を施用すること(カリウムは収穫時に最も多く排出される栄養素であり、窒素はほぼ完全に再転流される)、そしてススキの群落が閉じて雑草との競争を自然に抑制する最初の2~3年間に多年生イネ科雑草を防除することです。

ミスカンサスの生産において、植栽地の確立は最も重要かつ費用のかかる段階です。英国では、2025年の投入価格に基づくと、根茎の植栽費用は1ヘクタールあたり800ポンドから1,500ポンドとなり、植栽地が完全な収量ポテンシャルに達するまでには2~3年かかります。20年間の植栽期間全体で見ると経済性は非常に高いものの、初期費用がかかるため、英国とドイツにおける商業用ミスカンサスの植栽のほとんどは、バイオマス発電所との長期エネルギー作物契約に基づいて行われています。これらの契約では、植栽費用の補助や、10~15年間の価格保証契約が提供されます。

よくある質問

定着したススキの年間収穫量はどれくらいですか?また、樹齢によってどのように変化しますか?+
ススキの収量は、植栽初年度(1年目)はほぼゼロですが、2年目には最大60~70トンに達し、3~5年目にピークを迎え、その後安定します。英国のイースト・ミッドランズ地方とドイツの低地では、定着したススキの群落のピーク収量は、1ヘクタールあたり年間12~18トンDMです。大陸性気候で降水量の少ないポーランドとルーマニアの地域では、ピーク時の収量は1ヘクタールあたり8~14トンDMです。毎年収穫される群落は、肥沃な土壌では、根茎の老化によって生産性が低下するまで、15~25年間安定した収量を維持します。
ススキはヨーロッパにおいて侵略的外来種ですか?+
バイオマス生産に用いられる不稔性の三倍体雑種であるオギ(Miscanthus × giganteus)は、種子による繁殖はできず、侵略的な拡散も起こしません。ヨーロッパや北米でバイオマスエネルギーとして利用されているこの種は、一部の気候で種子をつけることができるススキ(Miscanthus sinensis)やその他の観賞用種とは異なります。この不稔性の雑種は、根茎の断片によってのみ拡散しますが、その拡散は非常にゆっくりとしたプロセスであり、効果的に拡散させるには意図的な土壌の攪乱が必要です。ヨーロッパの商業生産現場では、オギの侵略的な拡散事例は報告されていません。
改造された発電所で、ススキの俵を石炭と混焼することは可能ですか?+
はい、ミスカンサスは、英国の改造発電所(特にヨークシャーのドラックス発電所のバイオマス変換ユニット)や、バイオマス混焼機能を備えたドイツの産業用熱電併給プラントで石炭と混焼されています。石炭やその他の化石燃料とミスカンサスバイオマスを10~30%の割合で混焼することは、バーナーを少し改造するだけで済む発電所では技術的に容易です。100%のバイオマス燃焼(専用バイオマス発電所)では、ミスカンサスの燃焼性能仕様を満たすには、水分含有量が20%未満、灰分含有量が5%未満である必要があります。
英国のエネルギー企業は、ススキの供給に関してどのような契約形態を提供していますか?+
英国のバイオマス発電所からのエネルギー作物契約は通常5~15年で、1トン当たりの基本価格はエネルギー価格基準(多くの場合、英国の卸売電力価格またはRPI調整済み最低価格)に連動しています。設立補助金や、シーズン初期(1月と2月)の納入に対する1トン当たりの奨励金が一般的です。契約品質仕様(水分、灰分、ベール重量)は拘束力があり、仕様を下回る納入は価格調整の対象となります。NFUとCLAは、英国の商取引においてテンプレートとして広く使用されている標準的なミスカンサス供給契約ガイドラインを公表しています。
ススキは動物の敷料や粗飼料として利用できますか?+
収穫後の乾燥状態であるススキの藁は、英国やドイツの一部の市場で、小麦藁の代替品として馬や牛の敷料として使用されています。小麦藁と比較すると、ススキの敷料は1kgあたりの吸水性が高く、粉塵含有量が少ないため、呼吸器系の敏感な馬にも適しています。粗飼料としては、粗タンパク質が2~4%、NDFが80%以上と栄養価が非常に低く、小麦藁よりも劣るため、肉牛の維持給餌における緊急時の粗飼料としてのみ適しています。エネルギー作物としての利用が、依然として主な用途です。

EverPower社の製造施設 ― ススキバイオマスエネルギーおよび欧州のエネルギー作物サプライチェーン向けの丸型ベーラーを製造。

EverPower Baling Machinery Australia Pty Ltd · チャールトン工業団地

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