TTS:n tiedote Metsätyö, -energia ja yrittäjyys 1/2011 (746) BIOENERGIA Energiapuun korjuu koneellisesti tai miestyönä siirtelykaataen Tutkijat Kaarlo Rieppo ja Arto Mutikainen, TTS Metsurin tekemään siirtelykaatoon perustuva energiapuun korjuu osoittautui vielä selvästi kustannustehokkaammaksi kuin koneellinen korjuu pienessä puustossa. Lähes yhtä edullinen oli parhaimmillaan kone-miestyömenetelmä, jossa koneellisesti avattiin ajourat ja metsuri teki siirtelykaataen urien välialueet. Tämän jälkeen hakkuun tehnyt korjuri kuljetti puut varastolle. on perustuva energiapuun korjuu voisi soveltua myös omatoimiselle metsänomistajalle. Kuva 1. Energiapuun korjuu koneellisesti osoittautui selvästi kalliimmaksi kuin siirtelykaatoon tai siirtelykaadon ja konetyön yhdistelmään perustuvat korjuumenetelmät. Kuvassa on käynnissä koneellinen hakkuu toisella tutkimuksen kohteista. Pidemmistä puista otettiin erikseen latvaosa ja joskus vielä myös keskiosa. Kuva: Arto Mutikainen TTS selvitti eri korjuumenetelmien kilpailukykyä kahdella koivikon nuoren metsän kunnostuskohteella Kanta-Hämeessä Janakkalassa Metka eli Metsäenergiaa kannattavasti -hankkeessa. Ensimmäisenä kohteena (kohde 1) joulukuussa 2008 oli koivikko, jossa muina puulajeina oli paikoin runsaastikin raitaa, leppää ja kuusta. Ennen energiapuun hakkuuta kohde raivattiin miestyönä raivaussahalla. Raivauksessa kaadettiin maahan kaikki rinnankorkeudelta neljää senttimetriä pienemmät puut. Toisena kohteena (kohde 2) joulukuussa 2009 oli lähes sataprosenttinen koivikko, joka sijaitsi sarkaojitetulla peltomaalla. Koealat sijoitettiin niin, että sarkaojat jäivät keskelle ajouria. Tällä kohteella ei kokonaisuutena ollut ennakkoraivaustarvetta. Alikasvosta oli kuitenkin jonkin verran, etenkin täysin koneellisen korjuun ruuduilla. Koealat ja koemenetelmät Ensimmäisellä kohteella voitiin erottaa kullekin kokeillulle neljälle menetelmälle pienempi- ja suurempipuustoiset koealat. Kullekin koetellulle menetelmälle tuli näin kaksi puustoltaan erikokoista koealaa. Toisella kohteella tehtiin kaksi kolmen kokeen sarjaa, koska kokeessa oli koneita ja metsureita kumpiakin kaksi ja menetelmiä kolme.
Kuva 2. Ensimmäinen koekohde ennen ennakkoraivausta. Koivun lisäksi oli sekapuuna muita lehtipuita ja kuusta. Kuva: Kaarlo Rieppo Kuva 3. Toinen koekohde ennen korjuuta. Puusto oli lähes yksinomaan koivua. Kuva: Arto Mutikainen Kummallakin kohteella kokeiltiin seuraavia kolmea menetelmää: Konetyö = Koko korjuu giljotiinihakkuulaitteisella korjurilla Kone-miestyö = Giljotiinihakkuulaitteisella korjurilla ensin uran hakkuu, sitten urien välialueen hakkuu miestyönä siirtelykaataen ja lopuksi koko puuston metsäkuljetus giljotiinihakkuulaitteisella korjurilla Miestyö = Koko koealan hakkuu miestyönä siirtelykaataen ja metsäkuljetus giljotiinihakkuulaitteisella korjurilla. Lisäksi ensimmäisellä kohteella oli neljäs menetelmä: Konetyö erityövaihein tai konetyö et. = Koko korjuu giljotiinihakkuulaitteisella korjurilla siten, että ensin avattiin ura, sitten hakattiin urien välialue puoli kerrallaan ja lopuksi tehtiin koko puuston metsäkuljetus samalla koneella. Täyskoneellisessa työmenetelmässä hakattiin ensin ura ja uran vasemman puolen puut. Takaisin tullessa hakattiin uran toinen puoli ja kuormattiin puut. johtui koneiden nostureiden kääntöalueen rajallisuudesta oikealle puolelle. Ensimmäisellä kohteella koealat rajattiin etukäteen 50 metriä pitkiksi ja 20 metriä leveiksi. Sekä alku- että loppupuuston tunnukset määritettiin erikseen kullekin koeruudulle. Toisella kohteella lähtöpuuston tiheys määritettiin koko koealalle yhteisenä ja koealueita ei rajattu tarkasti etukäteen. Ainoastaan aloituskohta määritettiin ja ohjeena oli pyrkiä 20 metrin ajouraväliin. Loppupuuston tunnukset määritettiin toteutuneilta koealoilta. Koehenkilöt ja koneet Ensimmäisellä kohteella kokeet tehtiin yhdellä koneella ja yhdellä metsurilla. Toisella kohteella oli kaksi konetta ja kaksi metsuria. Toinen näistä kohteen 2 siirtelykaadon tehneistä metsureista (miestyö 1) oli sama kuin ensimmäisellä kohteella. Hänellä oli aiempaa kokemusta siirtelykaadosta jo 20 vuoden takaa. Toisella kohteella 2 käytetyistä metsureista (miestyö 2) oli yli 10 vuoden kokemus metsurina ja kahden talven kokemus siirtelykaadosta. Molempien metsurien ammattitaito oli hyvä. Toinen kohteen 2 giljotiinihakkuulaitteisista korjureista oli sama kuin kohteella 1 (konetyö 1), mutta sitä käytti eri kuljettaja. Kummankin korjurin alustakoneena oli 8-pyöräinen Tim- Kuva 4. työvaihe käynnissä toisella koekohteella. Siirtelykaadossa moottorisaha varustetaan kaatokahvoin, jolloin kaatosahaus ja kaatumissuunnan hallinta voidaan tehdä selkä suorana. Kaatumisen aikana puu voidaan siirtää kasaan ns. ilmasiirtona. Kuva: Arto Mutikainen Kuva 5. Valmista siirtelykaadon jälkeä toisella koekohteella. Ajoura avattiin sarjaojan päälle. Kuva: Arto Mutikainen 2
berjack 810c ja giljotiinihakkuulaitteena Nisula 280. Kuljettajien ammattitaito oli hyvä. Puustotiedot Kohteen 1 pienemmässä puustossa lähtöpuuston rungon koko oli noin 20 dm 3, kun suuremmassa puustossa se oli lähes 40 dm 3 (taulukko 1). Runkolukumäärä kohteen 1 pienemmässä puustossa oli puolestaan suurempi kuin suuremmassa puustossa. Pienemmässä puustossa muun lehtipuun osuus oli puustosta merkittävä. Myös kahdella suuremman puuston koealalla oli muuta lehtipuustoa huomattavasti. Muu lehtipuu oli raitaa, leppää ja pihlajaa. Kohteella 2 lähtöpuuston rungon koko oli samaa suuruusluokkaa kuin kohteen 1 pienemmässä puustossa, mutta tiheys yli 7000 runkoa hehtaarilla oli selvästi suurempi. Huolimatta kohteen 2 pienestä rungon koosta kokopuutilavuus oli 154 m 3 / ha, mikä oli lähes yhtä suuri kuin kohteen 1 suuremmassa puustossa. Tämä johtui kaksinkertaisesta tiheydestä. Jäävän puuston rungon koko oli kohteen 1 pienemmässä puustossa 39 59 dm 3 ja suuremmassa puustossa 76 102 dm 3. Kohteella 2 jäävän puuston rungon koko oli 29 66 dm 3. Ensimmäisellä kohteella jäävää puustoa oli 700 1100 runkoa hehtaarilla. Kohteella 2 jäävän puuston hehtaarikohtainen runkoluku vaihteli koealoittain välillä 1000 1700. Kohteella 1 kaikki jäävä puusto oli koivua ja kohteella 2 jäävästä puustosta koivun osuus oli 99 %. Ensimmäisen kohteen pienemmässä puustossa poistuma oli 3400 4700 ja suuremmassa puustossa 2500 3400 runkoa hehtaarilta (taulukko 2). Vastaavasti poistumat kokopuutilavuuksina olivat 49 88 m 3 /ha ja 68 100 m 3 /ha. Toisella kohteella poistetun puuston hehtaarikohtainen määrä vaihteli huomattavasti ollen runkolukuna 3200 6700 ja kokopuuna 59 108 m 3 /ha. Puiden käsittelytavat Ensimmäisen kohteen pienemmässä puustossa kone-miestyö-menetelmässä metsuri käsitteli 72 prosenttia puiden lukumäärästä ja 64 prosenttia kokopuun tilavuudesta ja vastaavasti suuremmassa puustossa 70 puiden lukumäärästä ja 69 prosenttia kokopuun tilavuudesta. Toisen kohteen kone-miestyö 1:ssä metsuri käsitteli 78 prosenttia puiden lukumäärästä ja 49 prosenttia kokopuun tilavuudesta. Toisen kohteen kone-miestyö 2:ssa vastaavat osuudet olivat 74 prosenttia ja 56 prosenttia. Kohteella 1 koneella korjatuista puista käsiteltiin 82 prosenttia yksinpuin ja loput Taulukko 1. Lähtöpuuston tunnukset kokeittain Kohde ja menetelmä Rungon Puita, Kokopuutilavuus, Puulajijakauma, % koko, dm 3 kpl/ha m 3 /ha Koivu Kuusi Muu lehtipuu Kohde 1, pienempi puusto (pp) 0 5367 127 50,3 14,9 34,8 Konetyö erityövaihein 19 5467 127 37,2 20,7 42,1 9 5333 124 34,4 20,6 45,0 0 4233 103 44,1 16,5 39,4 Kohde 1, suurempi puusto (sp) Konetyö 41 3400 159 91,2 1,0 7,8 Konetyö erityövaihein 39 3500 156 58,1 3,8 38,1 Kone-miestyö 35 4300 171 98,4-1,6 Miestyö 37 3467 150 62,5 8,7 28,8 Kohde 2 19 7167 154 98,8-1,2 Taulukko 2. Poistetun puuston tunnukset kokeittain Koe ja menetelmä Rungon koko, dm 3 Puita, kpl/ha Kokopuutilavuus, m 3 /ha Kohde 1, pienempi puusto (pp) 6 4529 86 Konetyö erityövaihein 13 4392 79 0/13* 4663 88 6 3439 49 Kohde 1, suurempi puusto (sp) Konetyö 32 2527 84 Konetyö erityövaihein 23 2661 83 7/26* 3431 100 1 2757 68 Kohde 2 21 4965 108 29/8* 6749 98 19 3266 78 14 3193 60 20/9* 5310 73 16 3725 59 *Rungon koko koneella / Rungon koko siirtelykaadossa 0 2 4 6 8 Kuorman koko, m 3 Kuva 6. Toteutuneet keskimääräiset kuorman koot metsäkuljetuksessa kohteella 2. 3
kaksi tai kolme puuta kerralla. Toisella kohteella käsiteltiin puista joukkokäsitellen koneella 1 yli puolet ja koneella 2 alle neljännes. Kuorman koot metsäkuljetuksessa Ensimmäisellä kohteella toteutunut keskimääräinen täyden kuorman koko oli 5,2 m³ kokopuuna. Tätä käytettiin kaikille menetelmille myös laskennoissa. Toisella kohteella koneella 1 ajetut kuormat olivat suurempia kuin koneella 2, vaikka koneiden kuormatiloissa ei ollut eroa (kuva 6). Miestyömenetelmien välillä eroa kuorman kokoon aiheutti se, että metsuri 2 katkoi puut selvästi lyhyemmiksi kuin metsuri 1. Pituusero katkonnassa saattaa selittää osan koneilla kokonaan tehtyjen koealojenkin kuormakokoeroista. Myös koneen 2 koekohteen pienemmällä puun koolla ja kuormaustavallakin lienee tähän ollut vaikutuksensa. Kokeen 2 laskennoissa kuormien kokona käytettiin toteutuneita keskimääräisiä kuormankokoja. Sekä tyhjänä- että kuormattunaajon matkana käytettiin kummallakin kohteella 250 metriä. Konetyö, pp 0 20 40 60 80 Osuus kokonaistehoajanmenekistä, % Kuva 7. Ensimmäisellä kohteella koneenkuljettajan tekemät kuormaustaakat olivat esimerkillisiä. Puut katkottiin kasauksen yhteydessä kuljetuspituuksiin metsäkuljetusta varten. Selkeät kuormaustaakat nopeuttavat kuormausta ja nostavat kuorman tiiviyttä ja siten kuorman kokoa. Kuva: Kaarlo Rieppo Kuva 8. Kokonaistehoajanmenekin jakautuminen päätyövaiheiden kesken kohteella 1 (pp = pienempi puusto, sp = suurempi puusto). Tehoajan osuudet päätyövaiheittain Kummallakin kohteella niillä koealoilla, joissa hakkuu tehtiin kokonaan koneellisesti (konetyö), oli koneellisen hakkuun osuus noin 70 prosenttia ja metsäkuljetuksen osuus 30 prosenttia kokonaistehoajasta (kuvat 8 ja 9). Kun koneellinen korjuu tehtiin erityövaihein (konetyö et.), oli metsäkuljetuksen osuus kokonaistehoajasta hieman suurempi kuin tavanomaisessa konetyössä (konetyö). Miestyökohteilla metsurin osuus kokonaistehoajasta oli kohteella 1 reilut 60 prosenttia ja kohteella 2 noin 75 prosenttia. Kone-miestyö-menetelmissä päätyövaiheiden ajanmenekkiosuudet poikkesivat eri kohteilla toisistaan. Kohteella 1 metsäkuljetuksen osuus oli selvästi suurempi kuin kohteella 2. Kummallakin kohteella kone-miestyömenetelmissä koneellisen hakkuun osuus oli noin puolet siirtelykaadon ajanmenekistä. Miestyönä tehty siirtelykaato vei ensimmäisellä kohteella vajaat 40 prosenttia ja toisella kohteella noin puolet tehoajasta. Tuottavuudet Kohteella 1 tuottavuudet määritettiin kunkin kokeen omalla runkolukusarjalla toteutuneiden ajanmenekkien perusteella. Kohteessa 2, jossa puusto eri kokeiden välillä vaihteli enemmän, tuottavuudet sen sijaan määritettiin käyttäen kaikille kokeilluille menetelmille samaa runkolukusarjaa. Samaan runkolukusarjaan perustuva laskenta parantaa menetelmien välistä tuottavuusvertailua, jos alkuperäiset runkolukusarjat poikkeavat toisistaan. 0 20 40 60 80 Osuus kokonaistehoajanmenekistä, % Kuva 9. Kokonaistehoajanmenekin jakautuminen päätyövaiheiden kesken kohteella 2. Kohteen 2 tuottavuuslaskennoissa käytetyssä runkolukusarjassa kokopuun koko oli keskimäärin 14 dm 3. Välialueelta poistettu kokopuu oli keskimäärin 10 dm 3 ja uralta poistettu kokopuu 28 dm 3. Uralta poistettujen puiden osuus oli hieman vajaa neljännes (24 %) poistettujen puiden kokonaismäärästä, mutta kokonaispuumäärästä uralta kertyi lähes puolet (48 %). Ensimmäisellä kohteella miestyö-menetelmän tehotuntituottavuus oli 11 15 prosenttia pienempi kuin konetyö-menetelmän (kuva 10). Konetyö erityövaihein oli sekä pienemmässä että suuremmassa puustossa tuottavuudeltaan hieman parempi kuin tavanomainen konetyö. Kone-miestyö-menetelmällä tuottavuus oli pienemmässä puustossa samaa tasoa kuin konetyö, mutta 4
Konetyö, pp 84,9 107,7 98,4 105,1 109,4 84,6 90,8 109,0 104,0 88,7 Suhteellinen tehotun tuo avuus Suhteellinen tehotun tuo avuus Kuva 10. Suhteelliset tehotuntituottavuudet korjuussa menetelmittäin kohteella 1, kun kummankin puuston koneella tehtyä tuottavuutta on merkitty sadalla. Kuva 11. Suhteelliset tehotuntituottavuudet korjuussa menetelmittäin kohteella 2, kun kumpaakin koneella tehtyä tuottavuutta on merkitty sadalla. suuremmassa puustossa tällä menetelmällä tuottavuus oli lähes kymmenen prosenttia parempi kuin konetyömenetelmässä. Kohteella 2 ykkösellä merkityissä kokeissa miestyön ja kone-miestyön tuottavuus oli jopa parempi kuin kokonaan koneellisesti tehdyssä kokeessa (kuva 11). Kakkosella merkityissä kokeissa koneella tehdyssä kokeessa oli tuottavuus 10 15 % parempi kuin miestyön ja konemiestyön kohteissa. Kuvissa 12 ja 13 on esitetty tehotuntituottavuudet kohteilla 1 ja 2 menetelmittäin eri päätyövaiheissa ja keskimäärin koko korjuussa. Suhteelliset korjuukustannukset menetelmittäin Eri menetelmien väliset korjuukustannukset määritettiin suhteellisina perustuen siihen, että metsurin tuntikustannus sivukuluineen oli kustannuslaskelmissa noin 42 prosenttia koneen tuntikustannuksesta. Koska metsäkuljetus tehtiin samalla koneella kuin hakkuu, oli metsäkuljetuksen tuntikustannus sama kuin hakkuun. Kun konetyön ja miestyön osuudet kokonaistyöajasta vaihtelivat menetelmittäin ja myös yksittäisissä kokeissa samallakin menetelmällä, muuttui myös keskimääräinen korjuun tuntihinta menetelmittäin ja kokeittain. Miestyö-menetelmän tuntihinta hakkuulle ja metsäkuljetukselle oli näin määritettynä kokeittain 55 64 prosenttia konetyö-menetelmän tuntihinnasta. Vastaavasti kone-miestyö-menetelmän tuntihinta oli 22 30 prosenttia edullisempi kuin kokonaan koneellisen menetelmän tuntihinta. Kun menetelmien väliset tuottavuuserot olivat melko pienet ja miestyö- ja kone-miestyö-menetelmien tuntikustannukset kokonaan koneellista menetelmää jopa kymmeniä prosentteja pienemmät, olivat nämä menetelmät myös korjuukustannuksiltaan konemenetelmää selvästi edullisempia (kuvat 14 ja 15). Edullisimmillaan miestyön kustannus oli vain puolet vastaavasta konetyön kustannuksesta. Epäedullisimmillaankin tämä kustannusero oli lähes 30 prosenttia miestyön eduksi. Kone-miestyö-menetelmän kustannus oli puolestaan parhaimmillaan 62 prosenttia ja huonoimmillaan 77 prosenttia konetyön kustannuksesta. Jokaisessa koetapauksessa miestyö-menetelmä oli edullisin, joskin Konetyö, pp 1,8 2,1 2,0 2,2 aina ero kone-miestyö-menetelmään ei ollut kovin suuri. 2,2 Tulosten tarkastelua Nuorissa metsissä tehdyn energiapuun korjuun tuottavuudessa konetyö yleensä voittaa miestyön. Ero on 10 15 prosenttia konetyön hyväksi. Korjuukustannuksia tarkasteltaessa tilanne kääntyy 2,5 2,6 2,7 0 2 4 6 8 10 1,7 1,6 2,0 1,8 2,1 Tuo avuus, m 3 /tehotun 2,2 Koko korjuu Kuva 12. Tehotuntituottavuudet menetelmittäin eri työvaiheissa ja keskimäärin koko korjuussa kohteella 1. Kuvaan on merkitty lukuina koko korjuun tehotuntituottavuudet menetelmittäin. 0 2 4 6 8 10 Tuo avuus, m 3 /tehotun Koko korjuu Kuva 13. Tehotuntituottavuudet menetelmittäin eri työvaiheissa ja keskimäärin koko korjuussa kohteella 2. Kuvaan on merkitty lukuina koko korjuun tehotuntituottavuudet menetelmittäin. miestyön eduksi. Tässä kokeessa metsurin siirtelykaatohakkuuseen perustuvan miestyömenetelmän korjuukustannukset olivat 30 50 prosenttia konetyömenetelmän kustannuksia alhaisemmat. Samansuuntaisia tuloksia on saatu aikaisemminkin (mm. Ihonen 1997). Konetyön ja miestyön välistä kustannuskuilua ei ole pystytty kuromaan kiinni. 5
Hinta 6,50 Jälkipainos sallittu vain TTS:n kautta, ISSN-L 1799-5493, ISSN 1799-5493 (Painettu), ISSN 1799-5531 (Verkkojulkaisu), Oy Fram Ab, Vaasa 2011 Konetyön ja miestyön yhdistämistä energiapuun korjuussa ei ole aiemmin tiettävästi kokeiltu. ssä koneella hakattiin ainoastaan ajouralla ja sen välittömässä läheisyydessä olevat puut, joiden osuus oli 22 30 prosenttia koealan puiden kokonaislukumäärästä. Urien välialueelle jääneet puut (70 78 prosenttia lukumäärästä) hakattiin miestyönä siirtelykaataen. Kokeen tulokset ovat lupaavia. Kaikilla neljällä kone-miestyömenetelmän koealalla korjuukustannukset olivat alhaisemmat kuin täyskonetyön. Tämä selittyy paitsi kone-miestyön edullisemmalla tuntihinnalla pelkkään konetyöhön verrattuna myös koneen työskentelyn tehostumisella, kun aikaa vievä puiden noukkiminen urien välialueelta jää pois. ä voi hyödyntää myös siten, että koneella hakataan leimikon runsas- ja järeäpuustoisimmat kohdat. Metsuri hakkaa kohdat, joissa puusto on pienempää ja kertymä vähäisempi. Kone-miestyömenetelmä on myös joustava käyttää. Jos kone-miestyön tasapainossapito vaatii, voi toinen siirtyä auttamaan toista. Tehdyissä kone-miestyökokeissa metsurin osuus työajasta oli 39 51 prosenttia. Kone-miestyömenetelmä tarjoaa yhden vaihtoehdon tehostaa energiapuun korjuuta. Samalla metsureiden työ monipuolistuu ja ympärivuotinen työllistyminen helpottuu. sopii hyvin siirtymävaiheeseen, jossa koneet kurovat kiinni miestyön ja konetyön kustannuskuilua. Kone-miestyömenetelmän hyödyntäminen edellyttää huolellista kohteiden valintaa. Jokaiseen energiapuuleimikkoon se ei sovi. Metsurin tekemän siirtelykaadon tuottavuutta ei voida merkittävästi lisätä ja metsurien saatavuus on epävarmaa. Sen sijaan konetyön tuottavuutta voidaan vielä parantaa kone-, työ- ja menetelmätekniikkaa kehittämällä sekä joukkokäsittelyn osuutta nostamalla. Energiapuun korjuu siirtelykaatomenetelmällä voisi tarjota myös omatoimiselle Konetyö, pp 69,3 67,1 75,7 71,4 92,7 95,0 Suhteellinen korjuukustannus 50,2 62,4 64,7 77,4 metsänomistajalle mahdollisuuden laajentaa oman työn osuutta metsissään. tekniikka on kuitenkin opeteltava ammattilaisen opastuksella. n oppii kohtuullisesti noin viikossa. KIRJALLISUUTTA Ihonen, M. 1997. Pienpuun siirtelykaato kahvoilla varustetulla moottorisahalla. Työtehoseuran metsätiedote 13/1997 (581). Kärhä, K. & Häkkinen, P. Uudet kahvaratkaisut siirtelykaatoon. Teho-lehti 1/2003. Rumpunen, H. 1976. Ensiharvennusmänniköiden hakkuu kokopuina kahvakehikolla varustetulla moottorisahalla. Metsäteho. Seloste 9/1976. Suhteellinen korjuukustannus Kuva 14. Suhteelliset korjuukustannukset kohteella 1. Kuvassa kummankin puuston konetyö-menetelmän kustannusta on merkitty sadalla. Metka Metsäenergiaa kannattavasti -hankkeen tarkoitus on kehittää energiapuun korjuuta ja logistiikkaa. (www.mhy.fi/metka) Maaseuturahasto Kuva 15. Suhteelliset korjuukustannukset kohteella 2. Kuvassa kummankin konetyömenetelmän tuottavuutta on merkitty sadalla. TTS - TYÖTEHOSEURA PL 5, (Kiljavantie 6), 05201 Rajamäki, puh. (09) 2904 1200 Päätoimittaja: Anna-Maija Kirkkari Taitto: Kaija Laaksonen TTS, Box 5, FI-05201 Rajamäki, Finland tel. +358 9 2904 1200 www.tts.fi, www.ttskauppa.fi, asiakaspalvelu@tts.fi 6