Technology for spring harvesting of hemp for straw fuel

Abstract

Hemp is an annual energy crop that fits very well in Swedish crop rotations. It is an interesting crop with many benefits, for example its ability to establish a large quantity of biomass in one year. Hemp is easy to grow and out-competes unwanted weeds through its aggressive growth pattern without the need for pesticides. Interest in growing hemp and other energy crops is currently decreasing, apparently because of high grain prices. These high prices give a higher net profit that we believe could partly cover the cost of hemp cultivation, while the hemp in turn would improve the crop rotation and thus repay its debts in the form of increased yields of other crops. The great disadvantage of hemp is the lack of knowledge about spring harvest of the crop. Spring harvest of hemp as straw fuel produces benefits in combustion quality but appears to generate large field losses of biomass that have not yet been accounted for. A satisfactory technique exists for autumn harvest of green hemp for biogas production. In this study we carried out field tests to measure harvesting losses in a hemp field close to Lund, southern Sweden. The hemp was cut using a modified (rapeseed) windrower or a forage harvester with a modified header that lays the material on the ground in a swathe instead of blowing it up into a wagon. The material was later baled using a flex chamber round baler or a big baler. Hemp yield was estimated in the field and averaged 12 tonnes dry matter per hectare. Weighing of bales showed the losses between calculated and measured harvest to be 34%, which is unacceptable in a crop grown specifically for its biomass. Two main sources of biomass losses were crop stubble and material disintegration by machinery use. However after subtracting these losses, losses of 18% were still unexplained. It is practically impossible to prevent losses at spring harvest because plants are very dry and brittle and the material crumbles easily and falls to the ground. Both the machines tested for cutting the hemp worked well, but there was large difference in their capacity. Both the balers tested worked well, with no differences in capacity or field biomass losses.Hampan är en ettårig energigröda som passar väl in i svenska växtföljder. Det är en intressant gröda med många fördelar som t.ex. potentialen att under en växtsäsong bilda en stor mängd biomassa. Hampan är lättodlad och slår ut ogräs med sitt aggressiva växtsätt, utan att kräva någon insats i form av bekämpningsmedel. Det verkar som om intresset för att odla hampa med dagens höga spannmålspriser har sjunkit en aning under våren 2008. Vi anser att spannmålen idag med dess bättre nettovinst kan vara med och bekosta odlingen av hampa. Om hampa införs möjliggörs en bättre växtföljd som på så sätt kan betala tillbaka i ökad skörd i de andra grödorna. Hampans stora nackdel är vårskörd i bal, eftersom man inte har så stor erfarenhet om hur man ska skörda den på bästa sätt. För skörd av grön hampa på hösten till biogasanläggningar finns det teknik som fungerar tillfredställande. En vanlig exakthack med majsbord brukar gå bra. Att skörda hampa torr på våren som stråbränsle är ett mycket intressant alternativ avseende förbränningsegenskaperna. Vårskörd har dock visat sig vara besvärlig och den ger ett stort spill vid strängläggning och pressning i bal. I detta arbete har vi gjort praktiska försök där vi tagit fram en försöksplan på hur man ska mäta spillet vid vårskörd av hampa och sedan genomfört detta hos en odlare utanför Lund. Strängläggningen av hampan gjordes med en modifierad rapshuggare samt en självgående exakthack med en modifierad knivtrumma. Exakthacken placerade materialet på marken i en sträng, istället för att blåsa upp det i en vagn. Det stränglagda materialet pressades sedan med en rundbalspress av flexkammartyp respektive en fyrkantspress. Skörden på fältet mättes med hjälp av skörderutor före strängläggning till i genomsnitt 12 ton torrsubstans per hektar. Den skördade mängden hampa i balar vägdes och visade ett totalt skördespill på ca 34 %, vilket är oacceptabelt för en gröda som är speciellt odlad för att användas som stråbränsle. Spill kan vi härleda till avsatt stubb samt söndersmulning av material som åker igenom maskinerna utan att därefter samlas upp av pressen. Om vi räknar bort spillet i form av stubbhöjd och söndersmulning så har vi fortfarande ett relativt stort spill som uppgår till ca 18 %. Att helt förhindra spill vid vårskörd av hampa är i princip omöjligt då tshalterna är så pass höga att det leder till smulning och förlust av materialet. Vid skördetidpunkten låg grödan bitvis ner, vilket medförde hög stubbhöjd, men annars fungerade båda strängläggningsmaskinerna till belåtenhet och skillnaderna dem emellan ligger främst i kapacitet. Pressningen utfördes med en rundbalspress respektive en fyrkantspress och det uppmättes ingen skillnad i spill mellan dessa pressar