Kantomurskeen kilpailukyky laatua vai maansiirtoa? Juha Laitila Metsäntutkimuslaitos Ainespuun puskurivarastoilla ja metsäenergian terminaaleilla tehoa puunhankintaan 12.12.2014 Elinkeinotalo, Seinäjoki
Esityksen sisältö: Epäpuhtaudet ja niiden poisto kannoista Kantomurskeen ja rangan lämpöarvo sekä alueellinen kertymä Kantomurskeen toimitusketjujen kilpailukyky rankahakkeeseen verrattuna: Kajaani & Kouvola Tulokset Johtopäätökset & ajatusten pöyhintä
Tausta: Kantojen korjuussa tärkeimmät kehitystarpeet ovat kantomurskeen laadun ja käytettävyyden parantaminen ja kaukokuljetustehokkuuden lisääminen kuormakoon kasvattamisen ja kuormankäsittelyn tehostamisen kautta Puhdistava kantomurskain/esimurskain, joka pystyisi operoimaan myös tienvarsivarastolla, ratkaisisi huonoon kaukokuljetustehokkuuteen ja epäpuhtauksiin liittyviä ongelmia kantohakkeen tuotannossa. * Metsähakkeen hankinta- ja toimituslogistiikan haasteet ja kehittämistarpeet. 2010. Laitila Juha; Leinonen Arvo; Flyktman Martti; Virkkunen Matti & Asikainen Antti. VTT Tiedotteita - Research Notes : 2564 http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2010/t2564.pdf 64
Epäpuhtauksien ennaltaehkäisy ja varistaminen ketjun eri vaiheissa: Kantoläpimitta, kohdevalinta, nostoajankohta, palstavarastointi, metsäkuljetus, metsäkuljetuksen ajankohta, varastointi tienvarressa, kantojen autokuljetus, kantokasojen pohjat, jäätynyt maa ei irtoa kannoista yhtä helposti kuin kuiva/sula maa
Tausta: Murskauksen tehotuntituottavuus lämpöarvon mukaan CBI 5800 murskaimella Puhtaat kannot Tuhkapitoisuus 12, 9 % Kannot Latvusmassa Kokopuu 0 20 40 60 80 100 120 140 Murskauksen tehotuntituottavuus, MWh/E 0 h
Tausta: Lämpöarvo eri palakokoluokissa 20 Kokopuu Latvusmassa Kannot Palakokoluokan tehollinen lämpöarvo, MJ/kg 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0-1 1-3, 3-8, 8-16 16-31 Palakokoluokka, mm Laitila, J., Rytkönen, E. & Nuutinen, Y. 2013. Kantojen, latvusmassan ja harvennuspuun murskaus tienvarsivarastolla kuormaautoalustaisella CBI 5800 murskaimella. Metlan työraportteja 260
90 litran laastipalju 7
Esimurskauksen tehotuntituottavuus kuormittain, i m 3 /E 0 h Laitila, J. & Nuutinen, Y. 2014. Demo Report 4 - Efficiency of integrated grinding and screening of stump wood for fuel at roadside landing with a Crambo 6000 grinder equipped with a star screen. Julkaisussa: INFRES - Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply in the EU (311881). DEMO REPORTS 4-7 - D4.4.
Kantomurskeen ja seulontatähteen tuhka % kuormittain (48 %, 75 %, 70% & 32 %) 250 x 320 mm seula 180 x 180 mm seula 250 x 320 mm seulalla kantomurskeen tuhkapitoisuuden keskiarvo 1 % ( vaihteluväli 0,4-1,6 %) 180 x 180 mm seulalla kantomurskeen tuhkapitoisuus keskiarvo 1,5 % (vaihteluväli 0,7-2,3 %) Seulontatähteen massa per kuorma: 1374, 3094, 3554 & 3310 kg
Kantomurskeen lämpötilavaihtelu aumavarastoinnin aikana = Kantomurskeauman lämpötila seurasi ulkolämpötilan muutoksia terminaalissa
Kantomurskeen tuhkapitoisuuden, puulajin ja kosteuden vaikutus lämpöarvoon, MWh/m 3 Lämpöarvo, MWh/m 3 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 2 3 5 6 8 9 11 12 14 15 17 18 20 21 23 24 26 27 29 30 32 33 Männyn kanto 37%, MWh/m3 Männyn kanto 30%, MWh/m3 Männyn kanto 23%, MWh/m3 Kuusen kanto 37%, MWh/m3 Kuusen kanto 30%, MWh/m3 Kuusen kanto 23%, MWh/m3 Kantomurskeen tuhkapitoisuus, %
Raaka aineen, puulajin, tuhkapitoisuuden ja kosteuden vaikutus lämpöarvoon, MWh/m 3 Lämpöarvo, MWh/m 3 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Koivu ranka, MWh/m3 Mänty kanto 0%, MWh/m3 Mänty kanto 6%, MWh/m3 Kuusi kanto 0%, MWh/m3 Kuusi kanto 6%, MWh/m3 0,0 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 Polttojakeen kosteus, % Mänty ranka, MWh/m3
Harvennuspuun, latvusmassan ja kantojen metsähakepotentiaalit eri laskentavaihtoehdoilla Lähde: Anttila, P., Nivala, M., Laitila, J., Flyktman, M., Salminen, O. & Nivala, J. 2014. Metsähakkeen alueellinen korjuupotentiaali ja käyttö vuonna 2020. Metlan työraportteja 313.
Pienpuupotentiaali, jos korjuu tapahtuisi rankana (laskentavaihtoehto Ranka). Metsähaketta vuonna 2012 käyttäneet lämpö- ja voimalaitokset käyttömäärän mukaan luokiteltuna. Kantopotentiaali, jos markkinahakkuut olisivat vuosien 2008 2012 keskimääräisellä tasolla (laskentavaihtoehto KantoTH) Lähde: Anttila, P., Nivala, M., Laitila, J., Flyktman, M., Salminen, O. & Nivala, J. 2014. Metsähakkeen alueellinen korjuupotentiaali ja käyttö vuonna 2020. Metlan työraportteja 313.
Toimitusketjujen päätyövaiheet:
Laskentaperusteet eri ketjuille: Tuoreet tuottavuus ja kustannustiedot korjuuketjuille Kantokertymät todellisten kuusileimikoiden pohjalta ja rangalla VMI tietoihin pohjautuva laskenta Hankinta alue 100 km tieverkkoa pitkin Korjuukustannukset laskettiin työvaiheittain paikkatietoaineiston pohjalta: Korjuukustannukset laskettiin aluksi /m 3 (Alv 0%) Tämän jälkeen puukiintokuutiometriin lisättiin vettä sekä epäpuhtauksia ja laskettiin lämpöarvo raaka aineittain ja korjuuketjuittain, /MWh (Alv 0%) Rangalla kosteus 40% ja kannoilla 31%. Kannoissa myös lisätuhkaa 1,5%; 6%, 12% tai 18% korjuuketjusta riippuen Nuoret kasvatusmetsät Kuusta yli 55%
Kantojen ja rangan kertymät lämpöarvon mukaan 100 km säteellä tieverkkoa pitkin
Hankinnan kustannusrakenne tyypillisissä korjuuolosuhteissa Kouvolassa, /m 3 Hakkuu Nosto & pilkonta Metsäkuljetus Kaukokuljetus Esimurskaus Murskaus Organisointi Rankaketju & kp murskaus Kantojen murskaus välivarastolla Esimurskaus välivarastolla & kp murskaus Kantoautoketju & kp murskaus 0 5 10 15 20 25 30 35 Metsähakkeen korjuukustannus käyttöpaikalla, /m 3 Metsäkuljetusmatka 200 m & autokuljetusmatka 50 km
Hankintakustannukset kuljetusmatkan mukaan Kouvolan korjuuolosuhteissa, /m 3 45 Korjuukustannus käyttöpaikalla, /m 3 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Rankaketju & kp murskaus Esimurskaus välivarastolla & kp murskaus Kantojen murskaus välivarastolla Kantoautoketju & kp murskaus Kaukokuljetusmatka, km
Hankintakustannukset korjuuketjuittain hankintamäärän mukaan Kajaanissa, /MWh 20 Tienvarressa murskaus 18%, /MWh Metsähakkeen hankintakustannus Kajaanissa, /MWh 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50000 100000 150000 200000 Tienvarressa murskaus 12%, /MWh Esimurskaus 6%, /MWh Tienvarressa murskaus 6%, /MWh Kantoauto 12%, /MWh Esimurskaus 1,5%, /MWh Kantoauto 6%, /MWh Ranka, /MWh Kantoauto 1,5%, /MWh Metsähakkeen hankintamäärä, MWh per vuosi
Hankintakustannukset korjuuketjuittain hankintamäärän mukaan Kouvolassa, /MWh Metsähakkeen hankintakustannus Kuusankoskella, /MWh 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50000 100000 150000 200000 250000 Metsähakkeen hankintamäärä, MWh per vuosi Tienvarressa murskaus 18%, /MWh Tienvarressa murskaus 12%, /MWh Esimurskaus 6%, /MWh Tienvarressa murskaus 6%, /MWh Kantoauto 12%, /MWh Ranka, /MWh Esimurskaus 1,5%, /MWh Kantoauto 6%, /MWh Kantoauto 1,5%, /MWh
Potentiaalisimmat/realistisimmat hankintaketjut Kajaanissa ja Kouvolassa 18,0 Metsähakkeen korjuukustannus käyttöpaikalla, /MWh 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Kajaani esimurskaus 1,5%, /MWh Kajaani kantoauto 6%, /MWh Kuusankoski ranka, /MWh Kajaani ranka, /MWh Kuusankoski esimurskaus 1,5%, /MWh Kuusankoski kantoauto 6%, /MWh 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 Metsähakkeen hankintamäärä, MWh per vuosi
Johtopäätöksiä ja ajatelmia: Kannot ovat suurten voimalaitosten polttoaine Käyttöpaikka /terminaalimurskaus Terminaalit takamaan kantojen toimitusvarmuus/varmuusvarastointi Seulottu kantomurske säilyy varastoaumoissa pakkaskautta varten Talvikauden kulutushuippujen huippulaatu varmistetaan seulonnalla Kivi /laatuongelmien takia ensisijaisesti järeitä kuusen kantoja
Johtopäätöksiä ja ajatelmia: Maa aines jätetään mielellään metsään tai viimeistään varastokasan pohjalle Mikä on voimalaitokselle tai terminaaliin kulkeutuneen maa aineksen poiston kustannus? Kattilan toimintavarmuus ja parantunut hyötysuhde Tonnitaksa Puhdasta kantomursketta ei kannata tuottaa likaisen taksalla Nostoon, kuljetukseen & murskaukseen liitettäviä puhdistusmenetelmiä kehitettävä aktiivisesti Epäpuhtaudet & laatuvaihtelu rajoittavat käytön kasvua Nykykäytöllä kuljetetaan maata noin 150 milj. kg per vuosi (tuhka 6%)
Johtopäätöksiä ja ajatelmia: Pieten kantojen ja kuusikoiden maakunnat epäsuotuisia alueita kantoenergialle Rankahake ajaa kantojen edelle volyymeissa Rangan edut toimituslogistiikassa ja laadussa Korjuukustannusvertailusta puuttuvat mm: Kantohinnat, tuet, varastotappiot, kilpailu raaka ainesta eri käyttöpaikkojen ja hankintaorganisaatioiden välillä Todelliset tuotantokustannukset em. syistä korkeammat Mäntykannoissa biotalouden piilevä potentiaali? Uuteainepitoisuus moninkertainen runkopuuhun verrattuna!
Kivennäismaa on puuhun verrattuna äärettömän huono polttoaine http://www.forestenergy2020.org/
Kiitos huomiostanne www.luonnonvarakeskus.fi