MEK-C3001 Kuljetusvälinetekniikka Ryhmä 14 Ryhmätyö Aihe 1 Evgueni Ilichko Aaro Karola Ville Leppälä Henri Peltola Timo-Pekka Tuomala Elintarvikekontti Konttiliikenteen perusmittayksikkö on TEU (twenty foot equivalent unit eli tavallinen kontti). Yksi TEU tarkoittaa yhtä 20 jalkaa pitkää, 8 jalkaa leveää ja 8,5 jalkaa korkeata konttia. Sen sisätilavuus on 32 kuutiometriä ja kokonaistilavuus 38 kuutiometriä. [1] Termokontti eli lämpöeristetty kontti varustetaan tavallisesti jäähdyttimellä (jäähdytyskontti, kylmäkontti, pakastekontti), lämmittimellä (lämmitettävä kontti, lämpökontti) tai molemmilla. Termokontit voidaan vielä ryhmitellä sen mukaan millaista jäähdytys- tai lämmityslaitetta niissä käytetään.[1] Suomen sisäinen kuljetus Kuvassa Kylmäkontti. [2] Suomen sisäisessä logistiikassa on ainoastaan 2 järkevää vaihtoehtoa: joka maantie- tai raidekuljetus. Elintarvikkeet lastataan tehtaalta tai valmistajalta kuorma-auton perässä olevaan elintarvikekonttiin. Kuorma-auto toimittaa kontin seuraavaan toimipaikkaan. Junaliikennettä käyttäessä joutuisi pakosti käyttämään myös kuormaautoa, sillä tehdas tuskin sijaitsee juna-asemalla. On käytännöllisempää ja helpompaa kuljettaa kontti yhdellä kuljetusmuodolla eli kuorma-autolla kuin käyttäen 2 eri kuljetusmuotoa. Lisäksi näin lyhyellä matkalla raidekuljetuksen käyttö ei ole taloudellisesti eikä ajallisesti kannattavaa. Kuljetuksessamme käytetään Mercedes-Benz-merkkisiä jakelukuorma-autoja. Autot ovat kokonaismassoiltaan 18 ja 26 tonnia ja autot ovat mallinimiltään Axor ja Actros. Kuorma-autoissa on elintarvikekuljetuksiin soveltuva ATPluokiteltu kontti. ATP-sopimus on helposti pilaantuvien elintarvikkeiden kansainvälisiä kuljetuksia ja tällaisissa kuljetuksissa käytettävää erityiskalustoa koskeva sopimus. [3] Satamassa kontit nostetaan konttinosturilla laivaan ( LOLO;; lift on lift off;; lasti nostetaan nosturilla laivaan ja laivasta pois) tai säilytettäväksi konttikentälle. Satamissa toimii lukkeja ja kurottajia. Ne ovat erikoistuneet konttien kuljettamiseen ja pinoamiseen. [1],[2] Maantiekuljetuksissa on hyvää se, että reitiltä voidaan poiketa ja pysähtyä lähes mihin tahansa. Lyhyillä matkoilla maantiekuljetus on edullinen ja nopea kuljetuskeino. Maantiekuljetusten huonoihin puoliin lukeutuvat ympäristöhaitat, kuten melu ja päästöt, sekä huono energiatehokkuus. Myös teiden ylläpito, ruuhkat ja keliriippuvaisuus aiheuttavat ongelmia. [2] Raidekuljetuksien hyviin puoliin lukeutuvat energiatehokkuus, nopeus, soveltuvuus raskaan teollisuuden kuljetuksiin, turvallisuus sekä ruuhkattomuus. Ongelmina raidekuljetuksissa ovat lyhyiden matkojen
kannattamattomuus, reitiltä poikkeamisten rajallinen määrä, suuret ylläpito ja rakennuskustannukset sekä vanhan rataverkon aiheuttamat haasteet käytännöllisyydessä. [2] Päästöt ja kustannus Maantie: JKL- TURKU 307km x 75g/tkm = 23025 g/t x 9t = 207225g = 207kg CO2 [4] JKL- HKI 269km x 75 g/tkm = 20175g x 9t = 181575g = 181kg CO2 [4] JKL-TURKU 115 [5] JKL-HKI 100 [5] [6] Junaliikenne: JKL-TURKU ja JKL-HKI n. 307 km molempiin. 307km x 6,8g/tkm x 9t = 18788,4g = 18kg CO2 [7] noin 3h matka: sähköveturin tuntikustannus 106 /h x 3h = 318 [8] Näiden tietojen perusteella valitsemme Suomen sisäisiin kuljetuksiin käytettäväksi kuorma-autoa. Kuorma-auton määränpää päätetään vasta Suomen ulkopuolisten kuljetusten tarkastelun jälkeen. Suomen ulkopuolinen kuljetus Valitsimme elintarvikekontin Suomen ulkopuolisten kuljetusten tarkasteluun kaksi mahdollista reittivaihtoehtoa. Ensimmäisessä tapauksessa kontti jatkaa matkaansa Helsingistä Vuosaaren sataman konttiterminaalista säännöllisessä linjaliikenteessä olevalla konttilaivalla suoraan Hampurin sataman konttiterminaaliin. Toisessa tapauksessa kontti kulkee kuorma-auton kyydissä matkustaja-autolautalla Turun satamasta Tukholmaan, josta auto ajetaan Ruotsin ja Tanskan läpi Saksaan ja edelleen Hampuriin. Valitsimme nämä kaksi reittivaihtoehtoa, koska niiden avulla voidaan hyvin vertailla maa- ja merikuljetusten eroavaisuuksia. Lisäksi reittien pituudet ovat lähes samat, jolloin kuljetusmatkaan kuluvaa aikaa, kustannuksia ja syntyviä päästöjä on mielekästä vertailla keskenään. Helsinki-Hampuri laivalla Helsingin ja Hampurin välinen matka alkaa Helsingistä, Vuosaaren satamasta. Kontti siirretään konttikurottajalla junan tai rekan kyydistä konttiterminaalin alueelle. Kontin nostaminen konttilaivaan tapahtuu konttinosturilla. Hampurissa sama prosessi toistuu päinvastaisessa järjestyksessä. [9] Merimatkan pituus Helsingistä Hampuriin on noin 730 merimailia eli reilu 1300 kilometriä [10]. Helsingistä Hampuriin on viikossa kaksi suoraa konttilaivayhteyttä [11]. Keskiarvokustannus yhden elintarvikekontin merimatkalle Helsingistä Hampuriin on noin 540 [5]. Matkaan kuluu aikaa kaksi vuorokautta ja 11 tuntia, kun laivan keskinopeus on 12,3 solmua [12]. Tällaisella nopeudella linjan on kulkenut mm. konttilaiva Alexander B. Alexander B :n kokoisen konttilaivan, jonka kapasiteetti on 1000 TEU-yksikköä, aiheuttamat päästöt ko. matkalla ovat nähtävissä alla olevassa taulukossa.
CO HC Nox PM10 PM2,5 CH4 N2O SO2 CO2 g/teukm 0,24 0,05 6,6 0,14 0,11 0,024 0,008 2,5 288 g/teu1300km 312 65 8580 182 143 31,2 10,4 3250 374400 [13] Turku-Hampuri isolla jakeluautolla Turun ja Hampurin välinen matka alkaa Turun satamasta. Sieltä kuorma-auto ajaa matkustaja-autolautan autokannelle. Matkan pituus Turusta Tukholmaan Maarianhaminan kautta Ropax-lautalla on reilu 350 kilometriä. Tähän kuluu aikaa noin 11 tuntia [14]. Laivamatkan päästöt 18 solmun keskinopeudella seilaavalle matkustajaautolautalle on esitetty alla olevassa taulukossa. 18 kn ROPAX CO HC Nox PM10 PM2,5 CH4 N2O SO2 CO2 g/trailerikm 0,73 0,15 18 0,41 0,33 0,072 0,025 7,5 881 g/traileri*350km 255,5 52,5 6300 143,5 115,5 25,2 8,75 2625 308350 [15] Tukholman satamasta kuorma-auto jatkaa matkaansa kohti Hampuria Ruotsin ja Tanskan läpi. Tämän matkan pituus on 1100 kilometriä [9]. Tällä matkalla suuren Euro5-luokan jakeluauton aiheuttamat päästöt on esitetty alla olevassa taulukossa. Olemme valinneet päästöjen tarkasteluun suuren jakeluauton, sillä se pystyy kuljettamaan vain yhtä TEU-yksikköä kerrallaan. Mikäli olisimme tarkastelleet ajoneuvoyhdistelmän päästöjä, päästöjen kohdistaminen vain yhteen konttiin olisi ollut hankalampaa. Euro5 CO HC Nox PM CH4 N2O NH3 SO2 CO2 g/9tkm 0,07 0,01 1,6 0,02 0,00044 0,035 0,005 0,0037 524 g/9t*1100km 77 11 1760 22 0,484 38,5 5,5 4,07 576400 [16] Matkan kesto ilman taukoja on reilu 11 tuntia. Rekkakuskin vuorokautinen maksimiajoaika on kuitenkin 10 tuntia, joten ajomatkaan kuluu 25 tuntia [17]. Kun tämän yhdistää laivalla kuluneeseen aikaan, saadaan reittivaihtoehdon kokonaiskestoksi 1 vuorokausi ja 12 tuntia. Yhden elintarvikekontin keskiarvoiseksi kuljetushinnaksi tällä matkalla tulee noin 380 [5]. Tämän reittivaihtoehdon kokonaispäästöt on esitetty alla. Yht CO HC Nox CH4 N20 SO2 CO2 g/matka 332,5 63,5 8060 25,684 47,25 2629,07 884750
Vertailu Yllä olevista kuvaajista nähdään, että elintarvikekontin Suomen ulkopuoliset kuljetukset isolla jakeluautolla tulevat halvemmiksi, kuin konttilaivalla. Lisäksi iso jakeluauto suoriutuu matkasta noin kolmasosan nopeammin kuin konttilaiva. Toisaalta laivan aiheuttamat hiilidioksidipäästöt ovat alle puolet rekan aiheuttamista. Näistä kriteereistä kuitenkin suurin osa puoltavat jakeluauton käyttöä. Ottaen huomioon, että elintarvike voi olla nopeasti pilaantuvaa, valitsemme käytettäväksi reitiksi Suomen ulkopuolella Turku-Hampuri -reitin. Alla olevassa kuvassa näkyy valitsemamme reitti Suomen ulkopuolisiin kuljetuksiin. [6] Tämän perusteella valitsemme kontin reitin välillä Jyväskylä-Hampuri seuraavasti: Jyväskylä - Turun satama - Tukholma - Malmö - Kolding - Hampuri. Kontti kulkee koko matkan kuorma-auton kyydissä, joka siirtyy välin Turku - Tukholma matkustaja-autolautalla. Kuljetusvälineiden teknologian nykytila ja tulevaisuuden kehitys Autot Autokalusto voidaan jakaa kuljetuskapasiteetin ja tarkoituksen mukaan eri luokkiin. Yleisesti autot voidaan jakaa kahteen ryhmään: henkilökuljetuskalustoon ja tavarankuljetuskalustoon. Nykypäivänä molempien voimanlähteenä on pääosin polttomoottori, vaikka muutkin voimanlähteet, kuten sähkömoottorit tai polttokennot, ovat yleistyneet
etenkin henkilökuljetuskalustossa. Tavarankuljetus taas hyödyntää lähes poikkeuksetta dieselmoottoria eikä muiden voimanlähteiden odoteta yleistyvän lähitulevaisuudessa. [22] Yleisiä trendejä autojen teknologiassa ovat ohjelmistojen merkityksen kasvu ja niiden kytkentä internetiin. Tavarankuljetuksessa etenkin Suomessa on myös aloitettu kuljetuskapasiteetin kasvattaminen. Lainsäätäjä on sallinut suurempia kokonaismassoja kalustolle, mikä edellyttää kalustolta edellytyksiä kuljettaa raskaampia kuormia turvallisesti. Tämä näkyy muun muassa akselistoissa ja jarruissa. [22] Junat Rautatiekalusto on yleisesti melko hitaasti uusiutuvaa, sillä kalusto ajetaan yleisesti elinkaaren loppuun saakka. Yleisesti teknologia kuitenkin on kehittynyt kohti sähkökäyttöisiä tai infrastruktuurin puuttuessa dieselkäyttöisiä junia kohti. VR:n tilaamissa Siemensin valmistamissa vetureissa on myös mahdollisuus käyttää molempia voimanlähteitä. Sähkön puuttuessa vetureilla voidaan ajaa dieselin voimalla. Yleisenä trendinä voidaan myös puhua vetokaluston jakautumisesta henkilökuljetus- ja tavarankuljetustarkoituksiin. Etenkin mannereurooppalaiset junayhtiöt ovat hankkineet erilliset veturit eri tarkoituksiin. Henkilöliikenteeseen käytetään suurnopeuskalustoa, jonka kuljetuskapasiteetti on rajallinen ja tavarankuljetukseen järeämpää kalustoa. [20] Perinteisesti junaliikenne on kulkenut kahden rinnakkaisen teräskiskon päällä, mutta uusimman teknologian junat hyödyntävät sähkömagnetismiin perustuvaa maglev-tekniikkaa. Shanghaissa käytössä oleva teknologia mahdollistaa suuremmat nopeudet, mutta on tarkoitettu vain henkilöliikenteen käyttöön. [23] Laivat Merikuljetukset ovat merkittävimpiä kuljetusmuotoja kustannustehokkuutensa vuoksi. Laivatekniikka on pysynyt perusperiaatteiltaan samanlaisena jo kauan, mutta etenkin moottoriteknologia ja rungon muotoilu on kehittynyt. Moottoreissa pitkänajan trendi on siirtymä kaksitahtimoottoreista nelitahtiteknologiaan, vaikka yhä suuri osa rahtilaivoista varustetaan kaksitahtimoottorilla. Toisaalta myös LNG:n käyttö on yleistynyt etenkin säännöllisessä linjaliikenteessä. Infrastruktuurin puute tulee kuitenkin rajoittamaan LNG:n hyödyntämistä epäsäännöllisessä liikenteessä. [22] Kiristyneet rikkipäästövaatimukset esimerkiksi Itämerellä ovat pakottaneet käyttämään matalarikkistä polttoainetta tai vaihtoehtoisesti puhdistamaan pakokaasuja rikistä. Rungon muotoilussa on pyritty saavuttamaan pienempää vastusta ja tätä kautta energiatehokkuutta hyödyntämällä CFD suunnittelua. [21] Lentokoneet Lentokoneita hyödynnetään etenkin pitkän matkan henkilöliikenteessä ja nopeutta vaativissa tavarankuljetuksissa. Yleisesti uusin teknologia hyödynnetään henkilökuljetuksissa, sillä rahtiliikenne hyödyntää usein vanhoja henkilöliikenteen lentokoneita. Yleisenä trendinä lentokoneteknologiassa on energiatehokkuuden kehittäminen. Tämä tarkoittaa materiaaleissa siirtymää komposiittimateriaaleihin, aerodynamiikan kehitystä rungon muotoilussa sekä moottoreiden kehitystä. Rahtiliikenteessä lentokoneet hyödyntävät pääsääntöisesti voimanlaitteena suihkuturbiinia, kun taas henkilöliikenteessä hyödynnetään myös potkuriturbiinia ja suihkumoottoria. [22] Tulevaisuuden mahdollisuudet ja haasteet Nykypäivän ja vuoden 2030 väli luo monia mahdollisuuksia ja haasteita tavaraliikenteelle. Merkittävä vaikuttaja on tiukentuvat päästörajoitukset ja -säädökset. Nämä tuovat haasteita kuljetusyrityksille, joiden täytyy noudattaa rajoituksia, mutta luovat myös mahdollisuuden yrityksille, jotka toimivat nopeasti ja investoivat vähäpäästöisempiin kulkuneuvoihin sekä maalla, että merellä. Tällöin nopeasti toimineet yritykset voivat kasvattaa osuuttaan kilpailussa. Arvioiden mukaan hiilidioksidipäästöt tulevat vähenemään ja kulkuvälineiden energiatehokkuus tulee paranemaan. [18]
Kotimaassa tieliikenne tulee arvioiden mukaan pysymään suurimpana kuljetusmuotona. Polttoaineen hinnan muutokset tulevat vaikuttamaan suuresti toimintaan. Kuitenkin kulkuvälineiden energiatehokkuudet tulevat paranemaan, joten polttoaineen vaikutusta saadaan jatkuvasti heikennettyä. [18] Siirtyminen sähköautoihin poistaisi riippuvuuden polttoaineesta, mutta silloin kuljetukset riippuisivat sähkönhinnasta. Lisäksi sähköautojen toimintasädettä tulisi parantaa reilusti nykyisestä, jotta niiden käyttäminen olisi kannattavaa. Meriliikenteen haasteita ovat kuorma-autoihin verrattuna hitaus ja kustannukset. Toisaalta laivojen hiilidioksidipäästöt ovat pienempiä kuin kuorma-autojen. Kuljetuksen tehokkuutta laivoja käyttämällä voitaisiin parantaa suuremmilla konttilaivoilla, jolloin voitaisiin suurempi määrä kuljettaa kerralla, mutta Itämeri luo rajoitteita laivojen koolle. Lisäksi laivojen päästörajoitteet luovat haasteita meriliikenteelle. Kuitenkin arvioiden mukaan meriliikenne tulee kasvamaan [19]. Tunnelit Ahvenanmaan ja Tukholman sekä Helsingin ja Tallinnan välillä loisivat mahdollisuuksia muuttaa valittua reittisuunnitelmaa. Jos Turusta Ahvenanmaalle voitaisiin ajaa siltoja pitkin ja Ahvenanmaalta Tukholmaan tunnelissa, niin reitti voitaisiin ajaa kokonaan kuorma-autolla. Tämä nopeuttaisi kuljetusta ja kuljetuskustannukset laskisivat, koska kuorma-autolla ajaminen on halvempaa kuin laivalla kulkeminen. Lisäksi logistiikkakustannukset ja -aika vähenisi, koska logistiikkaa ei tarvittaisi satamissa. Kuitenkin osa päästöistä, kuten hiilidioksidipäästöt, nousisivat, joten pitäisi päättää, mikä on tärkeintä. Toisaalta kuorma-autojen päästöjä voitaisiin pyrkiä vähentää. Tunneli toisi myös mahdollisuuden rautatieliikenteen käyttämiseen, jos tunneliin rakennettaisiin rautatie. Tällöin koko reitin voisi kulkea rautateitä pitkin, mikä olisi mahdollisesti kaikkein nopein, halvin ja vähäpäästöisin vaihtoehto [18]. Tunneli Helsingin ja Tallinnan välillä toisi mahdollisuuden ajaa kuorma-autolla Jyväskylästä Helsinkiin ja Tallinnan kautta Hampuriin. Tämä reitti vaihtoehto olisi pitempi, jos myös Ahvenanmaan ja Tukholman välillä olisi tunneli, mutta reitti olisi parempi vaihtoehto meriliikenteeseen verrattuna. Tallinnan ja Hampurin välillä ei ole kuljetuksen kannalta järkevää rautatietä, joten junan käyttäminen ei olisi kannattavaa, ellei raidetta rakennettaisi. Lähteet [1] https://fi.wikipedia.org/wiki/kontti [2] http://www.logistiikanmaailma.fi/wiki/kuljetusten_ja_jakelun_logistiikkaa [3] http://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/61089/kuormaauton%20polttoaineenkulutus%20jakeluliikenteessa.pdf?sequence=1 [4] http://lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/tavaraliikenne/tieliikenne/kajaksuuritie.htm [5] http://www.worldfreightrates.com/en/freight [6] https://www.google.fi/maps [7] http://lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/tavaraliikenne/raideliikenne/junat_kontti.htm [8] http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf3/lts_2013-15_rautatieliikenteen_kustannusmallit_web.pdf [9] https://www.kalmarglobal.com/equipment/reachstackers/container-handling/ [10] https://www.marinetraffic.com/fi/ [11] http://www.portofhelsinki.fi/tavaraliikenne/suorat_laivalinjat [12] http://www.sea-distances.org/ [13] http://lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/tavaraliikenne/vesiliikenne/kontti.htm [14] http://www.tallinksilja.fi/aikataulut-turku-ahvenanmaa-tukholma [15] http://lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/tavaraliikenne/vesiliikenne/roro.htm [16] http://lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/tavaraliikenne/tieliikenne/kajakpienitie.htm [17] http://www.skal.fi/files/4785/ajo-_ja_lepoaika-asetusopas_2008.pdf [18] http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf3/lts_2012-36_henkilo_ja_tavaraliikenteen_web.pdf [19] http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf8/lts_2014-51_suomen_ulkomaiden_web.pdf [20] http://www.hs.fi/kotimaa/a1387523999011 [21] http://www.lvm.fi/-/rikkidirektiivi-voimaan-2015-alussa-793490 [22] MEK-C3001 luentokalvot & luennot [23] https://fi.wikipedia.org/wiki/maglev