Kokopuun korjuu nuorista metsistä

Transkriptio

1 Kokopuun korjuu nuorista metsistä Kalle Kärhä, Sirkka Keskinen, Reima Liikkanen & Jarmo Lindroos Nuorten metsien käsittely 1

2 Metsähakkeen käyttö Suomessa ,0 Metsähakkeen käyttö, milj. m 3 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, Pienkäyttö Muu Kannot Järeä runkopuu Hakkuutähde Karsimaton kokopuu Karsittu rankapuu Lähteet: Ylitalo Nuorten metsien käsittely 2

3 Pienpuun korjuu Suomessa 1 Pienpuun rinnankorkeusläpimitaltaan < 10 cm:n puun korjuun koneellistaminen on edennyt ripeästi Suomessa: Vuosituhannen alussa pienpuuta hakattiin vielä pääosin metsurityönä. Nyt pienpuuta hakataan valtaosin koneellisesti. Pienpuun korjuuseen käytetään kahta koneellista korjuuketjua: 1) perinteistä hakkuukoneen ja kuormatraktorin muodostamaa korjuuketjua 2) energiapuukorjuria, eli yksikköä, joka tekee hakkuun ja hakattujen puiden metsäkuljetuksen. Valtaosin pienpuuta korjataan perinteisellä kahden koneen korjuuketjulla. Urakointikäytössä on arviolta yli sata hakkuukonetta. Lisäksi korjuukouralla varustettuja energiapuukorjureita on urakointikäytössä runsaat 20 kappaletta. Lähde: Kärhä 2006 Nuorten metsien käsittely 3

4 Pienpuun korjuu Suomessa 2 Korjattaessa pienpuuta nuorista metsistä korjuutyön tuottavuus jää helposti pieneksi ja näin korjuukustannukset nousevat korkeiksi. Pienpuuhakkeen tuotantokustannukset käyttöpaikalla nousevat helposti yli /m 3 (15 20 /MWh). Karkeasti puolet pienpuuhakkeen tuotantokustannuksista muodostuu metsässä: hakkuussa ja metsäkuljetuksessa. Pienpuun korjuu on koneellistettu, mutta miten pienpuun korjuukustannukset saataisiin siedettävämmälle tasolle. Työmenetelmiä ja korjuulaitteita tutkimalla ja kehittämällä on varmasti saatavissa aikaan kustannussäästöjä. Nuorten metsien käsittely 4

5 Eri tuotantoketjujen osuudet metsähakkeen tuotannossa Suomessa 2004 ja 2005 Tuotantoketjun osuus, % Käyttöpaikkahaketus (irtotavaraa) Käyttöpaikkahaketus (paaleja) Terminaalihaketus (irtotavaraa) Terminaalihaketus (paaleja) Hakkuri-hakeauto Tienvarsihaketus Palstahaketus Pienpuuhake Hakkuutähdehake Kantomurske Lähde: Kärhä 2006 Nuorten metsien käsittely 5

6 Tienvarsihaketus-tuotantoketju pienpuun korjuussa Nuorten metsien käsittely 6

7 Korjurissa korjuukoura, jolla puiden hakkuu sekä kuormaus ja purku Nuorten metsien käsittely 7

8 Kuormatraktorialustainen energiapuukorjuri Työmenetelmä A1 Nuorten metsien käsittely 8

9 Työmenetelmä A1 Nuorten metsien käsittely 9

10 Pyöriväohjaamoinen energiapuukorjuri Työmenetelmä A2 Nuorten metsien käsittely 10

11 Työmenetelmä A2 Nuorten metsien käsittely 11

12 Pyöriväohjaamoinen energiapuukorjuri Työmenetelmä B Nuorten metsien käsittely 12

13 Työmenetelmä B Nuorten metsien käsittely 13

14 Tavoitteet Laatia ajanmenekkimallit korjurille pieniläpimittaisen kokopuun korjuuseen, Tuottaa tuottavuustietoa kokopuun korjuusta hakkuukone-kuormatraktori-korjuuketjulla, Selvittää, missä korjuuoloissa mikäkin korjuumenetelmä ja -teknologia on parhaimmaillaan ja Löytää keinot entistä kustannustehokkaampaan pienpuun korjuuseen. Nuorten metsien käsittely 14

15 Aikatutkimus Aineisto ja menetelmät Korjurit ( kokopuurunkoa / 187,7 m 3 / 35 kuormaa) Kuormatraktorialustaiset energiapuukorjurit Pyöriväohjaamoinen korjuri Hakkuukone-kuormatraktori-ketjut ( kokopuurunkoa / 200,5 m 3 / 41 kuormaa) Kaato-kasauslaitteet Rullasyöttöiset hakkuulaitteet Seurantatutkimus Korjurit ( m 3 / kuormaa) Nuorten metsien käsittely 15

16 Abab Klippen 250 Paino, kg: 380 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 25 Katkaisumekanismi: giljotiiniterä Karsintaominaisuus: ei Kuormausominaisuus: ei Valmistaja: Allan Bruks AB Nuorten metsien käsittely 16

17 Moipu 400E Paino, kg: 540 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 30 Katkaisumekanismi: giljotiiniterä Karsintaominaisuus: ei Kuormausominaisuus: on Valmistaja: Moisio Forest Oy Nuorten metsien käsittely 17

18 Ponsse EH25 Paino, kg: 400 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 25 Katkaisumekanismi: giljotiiniterä Karsintaominaisuus: ei Kuormausominaisuus: on Valmistaja: Ponsse Oyj Nuorten metsien käsittely 18

19 Logset 4M Hamster Paino, kg: 700 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 47 Katkaisumekanismi: teräketju Karsintaominaisuus: on Kuormausominaisuus: ei Valmistaja: Oy Logset Ab Nuorten metsien käsittely 19

20 Valmet 945 Saksi Paino, kg: 875 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: Katkaisumekanismi: saksiterät Karsintaominaisuus: on Kuormausominaisuus: ei Valmistaja: Komatsu Forest AB / Komatsu Forest Oy Nuorten metsien käsittely 20

21 Harvesting machinery in time studies Peruskoneet tutkituilla energiapuun hakkuulaitteilla Nuorten metsien käsittely 21

22 Keskiraskaat kuormatraktorialustaiset energiapuukorjurit aika- ja seurantatutkimuksissa Nuorten metsien käsittely 22

23 Raskas kuormatraktorialustainen energiapuukorjuri aikatutkimuksessa Nuorten metsien käsittely 23

24 Raskas pyöriväohjaamoinen energiapuukorjuri aika- ja seurantatutkimuksissa Nuorten metsien käsittely 24

25 Keskiraskaat kuormatraktorit kokopuun metsäkuljetuksessa Nuorten metsien käsittely 25

26 Aikatutkimuksissa hakatun puuston runkolukujakauma 35 Osuus korjatuista rungoista, % ? Ketju Korjuri Koko aineisto >18 Rinnankorkeusläpimittaluokka, cm 1 2 cm:n puita ei pitäisi hakata lainkaan ja 3 4 cm:n puitakin hakattava harkiten! Nuorten metsien käsittely 26

27 Korjuuolot energiapuuharvennuksilla aikatutkimuksissa Keskimäärin Vaihteluväli Leimikon rungon keskikoko, dm 3 (kokopuuta): Poistuman tiheys, r/ha: Kokopuukertymä, m 3 /ha: Jäävä puusto, r/ha: Nuorten metsien käsittely 27

28 Leimikon rungon keskikoon ja poistuman tiheyden välinen yhteys aikatutkimusleimikoissa Poistuman tiheys, r/ha Ketju Korjuri Funktio Leimikon rungon keskikoko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 28

29 Leimikon rungon keskikoon ja kokopuukertymän välinen yhteys aikatutkimusleimikoissa Kokopuukertymä, m 3 /ha Ketju Korjuri Funktio Leimikon rungon keskikoko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 29

30 Taakkakokojakauma 25 Osuus korjatuista rungoista, % Kaato-kasauslaite Rullasyöttöinen hakkuulaite Korjuri Koko aineisto >10 Taakan koko, r/taakka Nuorten metsien käsittely 30

31 35 30 Rungon käsittelyajanmenekki Käsittelyaika, cmin/r Kaato-kasauslaite Rullasyöttöinen hakkuulaite Korjuri Rungon koko, dm 3 Rungon käsittelyajanmenekkiero kaato-kasauslaitteen ja rullasyöttöisen hakkuulaitteen välillä selittyy katkonnan ajanmenekkierolla. Nuorten metsien käsittely 31

32 Puiden katkonta kaato-kasauslaitteilla: latva poikki puolesta välistä poistettavaa puuta Nuorten metsien käsittely 32

33 Puiden katkonta rullasyöttöisillä hakkuulaitteilla: puutaakka syöttörullien läpi ja katkonta Nuorten metsien käsittely 33

34 Kokopuun hakkuun tuottavuus 18 Tuottavuus, m 3 /tehotunti Kaato-kasauslaite Rullasyöttöinen hakkuulaite Rungon koko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 34

35 50 45 Kokopuun hakkuukustannukset Hakkuukustannukset, /m Pieni hakkuukone / KK Harvennuskone / KK Keskirask. hakkuukone / KK Pieni hakkuukone / RS Harvennuskone / RS Keskirask. hakkuukone / RS KK = Kaato-kasauslaite Rungon koko, dm 3 RS = Rullasyöttöinen hakkuulaite Nuorten metsien käsittely 35

36 Kuormakokojakauma korjureilla aika- ja seurantatutkimuksissa Osuus kuormista, % Timberjack 1110C (A) Timberjack 1110C (S) Ponsse S15 Bison (A) Ponsse S15 Bison (S) Valmet 801 Combi (A) Valmet 801 Combi (S) 0 <1,0 1,0-1,9 2,0-2,9 3,0-3,9 4,0-4,9 5,0-5,9 6,0-6,9 7,0-7,9 8,0-8,9 9,0-9,9 >9,9 Kuormakokoluokka, m 3 A = Aikatutkimus S = Seurantatutkimus Nuorten metsien käsittely 36

37 Leimikon rungon keskikoon vaikutus kokopuukuorman kokoon keskiraskailla kuormatraktorialustaisilla korjureilla aikatutkimuksessa Kuormakoko, m Kuorma Funktio Leimikon rungon keskikoko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 37

38 Kokopuun metsäkuljetuksen tuottavuus kuormatraktorilla 16 Tuottavuus, m 3 /tehotunti m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m Metsäkuljetusmatka, m Nuorten metsien käsittely 38

39 Kokopuun metsäkuljetuskustannukset Metsäkuljetuskustannukset, /m m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m3 Metsäkuljetusmatka, m Nuorten metsien käsittely 39

40 Kokopuun korjuun tuottavuus korjurilla (Työmenetelmä A1/A2, metsäkuljetusmatka 250 m) 7 Tuottavuus, m 3 /tehotunti m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m3 10 m Rungon koko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 40

41 Kokopuun korjuun tuottavuus korjurilla (Työmenetelmä A1/A2, rungon koko 20 dm 3 ) 7 Tuottavuus, m 3 /tehotunti m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m3 10 m Metsäkuljetusmatka, m Nuorten metsien käsittely 41

42 Korjuri vs. Hakkuukone-kuormatraktori-ketju (Kustannukset 100 = Ketju [Harvennuskone / KK] & 20 dm 3 ) 300 Keskirask. kuormatrak. korjuri Suhteelliset kustannukset, % Rungon koko, dm 3 Rask. kuormatrak. korjuri Rask. pyöriväohj. korjuri Ketju (Pieni hakkuukone / KK) Ketju (Harvennuskone / KK) Ketju (Keskirask. hakkuukone / KK) Ketju (Pieni hakkuukone / RS) Ketju (Harvennuskone / RS) Ketju (Keskirask. hakkuukone / RS) KK = Kaato-kasauslaite RS = Rullasyöttöinen hakkuulaite Nuorten metsien käsittely 42

43 Korjuri vs. Hakkuukone-kuormatraktori-ketju (Kustannukset 100 = Ketju [Harvennuskone / KK] & 250 m) Suhteelliset kustannukset, % Keskirask. kuormatrak. korjuri Rask. kuormatrak. korjuri Rask. pyöriväohj. korjuri Ketju (Pieni hakkuukone / KK) Ketju (Harvennuskone / KK) Ketju (Keskirask. hakkuukone / KK) Ketju (Pieni hakkuukone / RS) Ketju (Harvennuskone / RS) Ketju (Keskirask. hakkuukone / RS) Metsäkuljetusmatka, m Nuorten metsien käsittely 43

44 Korjuri vs. Hakkuukone-kuormatraktori-ketju (Kustannukset 100 = Ketju [Harvennuskone / KK] & 185 m 3 ) Suhteelliset kustannukset, % Keskirask. kuormatrak. korjuri Rask. kuormatrak. korjuri Rask. pyöriväohj. korjuri Ketju (Pieni hakkuukone / KK) Ketju (Harvennuskone / KK) Ketju (Keskirask. hakkuukone / KK) Ketju (Pieni hakkuukone / RS) Ketju (Harvennuskone / RS) Ketju (Keskirask. hakkuukone / RS) Leimikon koko, m 3 Nuorten metsien käsittely 44

45 Johtopäätökset ja suositukset 1 Tutkimuksessa saatuja tuloksia voidaan käyttää energiapuun korjuuresurssien entistä tehokkaampaan suuntaamiseen erityyppisille energiapuuharvennuksille. Korjuri parhaimmillaan korjuuoloissa, missä: korjataan pienirunkoista (< 20 dm 3 ) kokopuuta, hehtaari- ja leimikkokohtainen kokopuukertymä jää pieneksi (< 55 m 3 /ha, < 100 m 3 /leimikko) ja metsäkuljetusmatka on lyhyt, alle 150 m. Hakkuukone-kuormatraktori-korjuuketju kustannustehokkain korjuuoloissa, missä: korjataan keskimääräistä järeämpää (> 20 dm 3 ) kokopuuta, kokopuukertymä on keskimääräistä suurempi (> 55 m 3 /ha), kokopuuleimikon koko on yli kaksi hehtaaria ja metsäkuljetusmatka on yli 150 m. Nuorten metsien käsittely 45

46 Johtopäätökset ja suositukset 2 Hakkuukone-kuormatraktori-ketju on kilpailukykyisimmillään, kun korjuuketjussa käytetään pientä hakkuukonetta. Kun käytetään pyöriväohjaamoista korjuria, tehokkain työmenetelmä on työskentelytapa, jossa samalla kertaa hakataan ajoura ja harvennetaan ajourien väliset alueet (työmenetelmä B). Raskaalla pyöriväohjaamoisella korjurilla korjuukustannukset ovat korkeammat kuin kuormatraktorialustaisilla korjureilla. Nuorten metsien käsittely 46

47 Johtopäätökset ja suositukset 3 Korjattavan puuston rungon koko vaikuttaa käytettävää korjuukalustoa voimakkaammin kokopuun korjuukustannuksiin. Kustannustehokkaan kokopuun korjuun ehdoton edellytys on, että energiapuuharvennusleimikossa poistuman keskirungon koko on yli 10 dm 3 ja ettei rinnankorkeusläpimitaltaan 1 2 cm:n puita hakata lainkaan kokopuuksi. Ohje kokopuun korjuuseen olisi oltava: yksittäisiä, rinnankorkeusläpimitaltaan alle 5 cm:n puita ei hakata ja puskissa kasvavia, rinnankorkeusläpimitaltaan 3 4 cm:n puita voidaan hakata. Tämä tiukennettu ohjeistus nostaisi hakkuun tuottavuutta ja laskisi näin kokopuun korkeita hakkuukustannuksia. Nuorten metsien käsittely 47

48 Johtopäätökset ja suositukset 4 Tehdyt kustannuslaskelmat osoittivat, että kokopuun hakkuun ohella kokopuun metsäkuljetus on kallista. Kun kuljetetaan pienirunkoista (leimikon rungon keskikoko alle 20 dm 3 ) kokopuuta, kuormakoko jää pieneksi. Pienellä, 2 4 m 3 :n kuormakoolla kokopuun metsäkuljetuksen kustannukset nousevat korkeiksi varsinkin pidemmillä metsäkuljetusmatkoilla. Kuormakoko on maksimoitava metsäkuljetuksessa. Kuormakoon maksimoinnissa auttaa, kun hakatut puut katkotaan mahdollisimman pitkiksi, mieluummin 6 7 metriin, jopa 8 metriin. Nuorten metsien käsittely 48

49 Projektin hallinnointi ja raportointi Tutkimus perustui Nuorten metsien korjuuteknologia -projektiin, joka oli osa Metsätehon laajempaa, vuosina toteutettua Nuorten metsien käsittely -tutkimushankekokonaisuutta. Raportointi: Kärhä, K., Keskinen, S., Liikkanen, R. & Lindroos, J Kokopuun korjuu nuorista metsistä. Metsätehon raportti 193. Kärhä, K Korjuri pieniläpimittaisen kokopuun korjuussa. Summary: Harwarder harvesting small-diameter whole trees. Metsätehon katsaus 23. Kärhä, K., Lindroos, J. & Liikkanen, R Harvesting Energy Wood with Harwarders. Teoksessa: Book of Proceedings. Bioenergy in Wood Industry 2005, , Jyväskylä, Finland. FINBIO Publications 32: Kärhä, K Small-Sized Whole-Tree Harvesting in Finland. Teoksessa: Proceedings. World Bioenergy 2006, Conference & Exhibition on Biomass for Energy, 30 May - 1 June 2006, Jönköping, Sweden. ss Kärhä, K Lisää tehoa pienpuun hakkuuseen. BioEnergia 1/2006: Kärhä, K Nuorten metsien käsittely -tutkimus: Korjurille sopii lyhyt kuljetusmatka. Koneyrittäjä 2/2006: Nuorten metsien käsittely 49