Kokopuun korjuu nuorista metsistä Kalle Kärhä, Sirkka Keskinen, Reima Liikkanen & Jarmo Lindroos Nuorten metsien käsittely 1
Metsähakkeen käyttö Suomessa 2000 2005 3,0 Metsähakkeen käyttö, milj. m 3 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Pienkäyttö Muu Kannot Järeä runkopuu Hakkuutähde Karsimaton kokopuu Karsittu rankapuu Lähteet: Ylitalo 2000 2006 Nuorten metsien käsittely 2
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
Pienpuun korjuu Suomessa 2 Korjattaessa pienpuuta nuorista metsistä korjuutyön tuottavuus jää helposti pieneksi ja näin korjuukustannukset nousevat korkeiksi. Pienpuuhakkeen tuotantokustannukset käyttöpaikalla nousevat helposti yli 30 40 /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
Eri tuotantoketjujen osuudet metsähakkeen tuotannossa Suomessa 2004 ja 2005 Tuotantoketjun osuus, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2004 2005 2004 2005 2004 2005 Käyttöpaikkahaketus (irtotavaraa) Käyttöpaikkahaketus (paaleja) Terminaalihaketus (irtotavaraa) Terminaalihaketus (paaleja) Hakkuri-hakeauto Tienvarsihaketus Palstahaketus Pienpuuhake Hakkuutähdehake Kantomurske Lähde: Kärhä 2006 Nuorten metsien käsittely 5
Tienvarsihaketus-tuotantoketju pienpuun korjuussa Nuorten metsien käsittely 6
Korjurissa korjuukoura, jolla puiden hakkuu sekä kuormaus ja purku Nuorten metsien käsittely 7
Kuormatraktorialustainen energiapuukorjuri Työmenetelmä A1 Nuorten metsien käsittely 8
Työmenetelmä A1 Nuorten metsien käsittely 9
Pyöriväohjaamoinen energiapuukorjuri Työmenetelmä A2 Nuorten metsien käsittely 10
Työmenetelmä A2 Nuorten metsien käsittely 11
Pyöriväohjaamoinen energiapuukorjuri Työmenetelmä B Nuorten metsien käsittely 12
Työmenetelmä B Nuorten metsien käsittely 13
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
Aikatutkimus Aineisto ja menetelmät Korjurit (10 811 kokopuurunkoa / 187,7 m 3 / 35 kuormaa) Kuormatraktorialustaiset energiapuukorjurit Pyöriväohjaamoinen korjuri Hakkuukone-kuormatraktori-ketjut (10 545 kokopuurunkoa / 200,5 m 3 / 41 kuormaa) Kaato-kasauslaitteet Rullasyöttöiset hakkuulaitteet Seurantatutkimus Korjurit (13 890 m 3 / 2 649 kuormaa) Nuorten metsien käsittely 15
Abab Klippen 250 Paino, kg: 380 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 25 Katkaisumekanismi: giljotiiniterä Karsintaominaisuus: ei Kuormausominaisuus: ei Valmistaja: Allan Bruks AB Nuorten metsien käsittely 16
Moipu 400E Paino, kg: 540 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 30 Katkaisumekanismi: giljotiiniterä Karsintaominaisuus: ei Kuormausominaisuus: on Valmistaja: Moisio Forest Oy Nuorten metsien käsittely 17
Ponsse EH25 Paino, kg: 400 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 25 Katkaisumekanismi: giljotiiniterä Karsintaominaisuus: ei Kuormausominaisuus: on Valmistaja: Ponsse Oyj Nuorten metsien käsittely 18
Logset 4M Hamster Paino, kg: 700 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 47 Katkaisumekanismi: teräketju Karsintaominaisuus: on Kuormausominaisuus: ei Valmistaja: Oy Logset Ab Nuorten metsien käsittely 19
Valmet 945 Saksi Paino, kg: 875 Max. kertakatkaisuläpimitta, cm: 18-20 Katkaisumekanismi: saksiterät Karsintaominaisuus: on Kuormausominaisuus: ei Valmistaja: Komatsu Forest AB / Komatsu Forest Oy Nuorten metsien käsittely 20
Harvesting machinery in time studies Peruskoneet tutkituilla energiapuun hakkuulaitteilla Nuorten metsien käsittely 21
Keskiraskaat kuormatraktorialustaiset energiapuukorjurit aika- ja seurantatutkimuksissa Nuorten metsien käsittely 22
Raskas kuormatraktorialustainen energiapuukorjuri aikatutkimuksessa Nuorten metsien käsittely 23
Raskas pyöriväohjaamoinen energiapuukorjuri aika- ja seurantatutkimuksissa Nuorten metsien käsittely 24
Keskiraskaat kuormatraktorit kokopuun metsäkuljetuksessa Nuorten metsien käsittely 25
Aikatutkimuksissa hakatun puuston runkolukujakauma 35 Osuus korjatuista rungoista, % 30 25 20 15 10 5? Ketju Korjuri Koko aineisto 0 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 11-12 13-14 15-16 17-18 >18 Rinnankorkeusläpimittaluokka, cm 1 2 cm:n puita ei pitäisi hakata lainkaan ja 3 4 cm:n puitakin hakattava harkiten! Nuorten metsien käsittely 26
Korjuuolot energiapuuharvennuksilla aikatutkimuksissa Keskimäärin Vaihteluväli Leimikon rungon keskikoko, dm 3 (kokopuuta): 24 3 66 Poistuman tiheys, r/ha: 3 189 981 8 906 Kokopuukertymä, m 3 /ha: 58 26 97 Jäävä puusto, r/ha: 1 471 800 2 120 Nuorten metsien käsittely 27
Leimikon rungon keskikoon ja poistuman tiheyden välinen yhteys aikatutkimusleimikoissa Poistuman tiheys, r/ha 10 000 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Ketju Korjuri Funktio Leimikon rungon keskikoko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 28
Leimikon rungon keskikoon ja kokopuukertymän välinen yhteys aikatutkimusleimikoissa Kokopuukertymä, m 3 /ha 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Ketju Korjuri Funktio Leimikon rungon keskikoko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 29
Taakkakokojakauma 25 Osuus korjatuista rungoista, % 20 15 10 5 Kaato-kasauslaite Rullasyöttöinen hakkuulaite Korjuri Koko aineisto 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 >10 Taakan koko, r/taakka Nuorten metsien käsittely 30
35 30 Rungon käsittelyajanmenekki Käsittelyaika, cmin/r 25 20 15 10 5 Kaato-kasauslaite Rullasyöttöinen hakkuulaite Korjuri 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Rungon koko, dm 3 Rungon käsittelyajanmenekkiero kaato-kasauslaitteen ja rullasyöttöisen hakkuulaitteen välillä selittyy katkonnan ajanmenekkierolla. Nuorten metsien käsittely 31
Puiden katkonta kaato-kasauslaitteilla: latva poikki puolesta välistä poistettavaa puuta Nuorten metsien käsittely 32
Puiden katkonta rullasyöttöisillä hakkuulaitteilla: puutaakka syöttörullien läpi ja katkonta Nuorten metsien käsittely 33
Kokopuun hakkuun tuottavuus 18 Tuottavuus, m 3 /tehotunti 16 14 12 10 8 6 4 2 Kaato-kasauslaite Rullasyöttöinen hakkuulaite 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Rungon koko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 34
50 45 Kokopuun hakkuukustannukset Hakkuukustannukset, /m 3 40 35 30 25 20 15 10 5 Pieni hakkuukone / KK Harvennuskone / KK Keskirask. hakkuukone / KK Pieni hakkuukone / RS Harvennuskone / RS Keskirask. hakkuukone / RS 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 KK = Kaato-kasauslaite Rungon koko, dm 3 RS = Rullasyöttöinen hakkuulaite Nuorten metsien käsittely 35
Kuormakokojakauma korjureilla aika- ja seurantatutkimuksissa 50 45 Osuus kuormista, % 40 35 30 25 20 15 10 5 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
Leimikon rungon keskikoon vaikutus kokopuukuorman kokoon keskiraskailla kuormatraktorialustaisilla korjureilla aikatutkimuksessa 9 8 7 Kuormakoko, m 3 6 5 4 3 2 1 Kuorma Funktio 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Leimikon rungon keskikoko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 37
Kokopuun metsäkuljetuksen tuottavuus kuormatraktorilla 16 Tuottavuus, m 3 /tehotunti 14 12 10 8 6 4 2 3 m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m3 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Metsäkuljetusmatka, m Nuorten metsien käsittely 38
Kokopuun metsäkuljetuskustannukset Metsäkuljetuskustannukset, /m 3 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 3 m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m3 Metsäkuljetusmatka, m Nuorten metsien käsittely 39
Kokopuun korjuun tuottavuus korjurilla (Työmenetelmä A1/A2, metsäkuljetusmatka 250 m) 7 Tuottavuus, m 3 /tehotunti 6 5 4 3 2 1 3 m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m3 10 m3 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Rungon koko, dm 3 Nuorten metsien käsittely 40
Kokopuun korjuun tuottavuus korjurilla (Työmenetelmä A1/A2, rungon koko 20 dm 3 ) 7 Tuottavuus, m 3 /tehotunti 6 5 4 3 2 1 3 m3 4 m3 5 m3 6 m3 7 m3 8 m3 9 m3 10 m3 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Metsäkuljetusmatka, m Nuorten metsien käsittely 41
Korjuri vs. Hakkuukone-kuormatraktori-ketju (Kustannukset 100 = Ketju [Harvennuskone / KK] & 20 dm 3 ) 300 Keskirask. kuormatrak. korjuri Suhteelliset kustannukset, % 250 200 150 100 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 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
Korjuri vs. Hakkuukone-kuormatraktori-ketju (Kustannukset 100 = Ketju [Harvennuskone / KK] & 250 m) Suhteelliset kustannukset, % 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 0 100 200 300 400 500 600 700 800 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
Korjuri vs. Hakkuukone-kuormatraktori-ketju (Kustannukset 100 = Ketju [Harvennuskone / KK] & 185 m 3 ) Suhteelliset kustannukset, % 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 0 50 100 150 200 250 300 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
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
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
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
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
Projektin hallinnointi ja raportointi Tutkimus perustui Nuorten metsien korjuuteknologia -projektiin, joka oli osa Metsätehon laajempaa, vuosina 2004 2006 toteutettua Nuorten metsien käsittely -tutkimushankekokonaisuutta. Raportointi: Kärhä, K., Keskinen, S., Liikkanen, R. & Lindroos, J. 2006. Kokopuun korjuu nuorista metsistä. Metsätehon raportti 193. Kärhä, K. 2006. Korjuri pieniläpimittaisen kokopuun korjuussa. Summary: Harwarder harvesting small-diameter whole trees. Metsätehon katsaus 23. Kärhä, K., Lindroos, J. & Liikkanen, R. 2005. Harvesting Energy Wood with Harwarders. Teoksessa: Book of Proceedings. Bioenergy in Wood Industry 2005, 12. - 15.9.2005, Jyväskylä, Finland. FINBIO Publications 32: 265 270. Kärhä, K. 2006. 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. 248 255. Kärhä, K. 2006. Lisää tehoa pienpuun hakkuuseen. BioEnergia 1/2006: 16 17. Kärhä, K. 2006. Nuorten metsien käsittely -tutkimus: Korjurille sopii lyhyt kuljetusmatka. Koneyrittäjä 2/2006: 24 25. Nuorten metsien käsittely 49