Saalasti Murska 1224 HF käyttöpaikkamurskauksessa

Saalasti Murska 1224 HF käyttöpaikkamurskauksessa Kalle Kärhä, Metsäteho Oy Arto Mutikainen, TTS tutkimus Antti Hautala, Helsingin yliopisto / Metsäteho Oy Metsätehon tuloskalvosarja Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala

Tausta Valtaosa (47 61 %) energiapuusta on haketettu tienvarsivarastoilla Suomessa 2000-luvulla (Kärhä 2011). Käyttöpaikkahaketuksen osuus on ollut 23 36 %. Erityisen merkittävä käyttöpaikkahaketuksen rooli on ollut hakkuutähdepaalien, kantojen ja järeän runkopuun haketuksessa/murskauksessa (Kärhä 2011). Suomessa energiapuuta murskataan nykyisin seitsemällä kiinteällä käyttöpaikkamurskaimella. Tutkimuksia kiinteistä käyttöpaikkamurskaimista ja niiden toiminnasta ei ole julkaistu 2000-luvulla. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 2

Tavoitteet Metsäteho Oy käynnisti yhteistyökumppaneineen vuonna 2010 Metsähakkeen tuotantoketjujen tehostaminen -projektin, jossa tarkastellaan erilaisia logistisia tuotantoketjuvaihtoehtoja metsähaketoimituksiin. Käyttöpaikkahaketusta hankkeessa tutkittiin kiinteällä, vaakasyöttöisellä Saalasti Murska 1224 HF -suurtehomurskaimella. Tutkimuksessa tarkasteltiin murskauksen tuottavuutta ja sähkön kulutusta sekä valmistetun murskeen palakokojakaumaa. Lisäksi selvitettiin energiapuuautojen ajanmenekkiä kuorman purkamisessa murskaimen syöttökuljettimelle sekä energiapuuautojen kuormien kokoa. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 3

Saalasti Murska 1224 HF Aikatutkimukset tehtiin Kaukaan Voima Oy:n biovoimalaitoksen Saalasti Murska 1224 HF -murskaimella UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan tehtailla Lappeenrannassa joulukuussa 2010 (Tutkimus 1) ja helmikuussa 2011 (Tutkimus 2). Saalasti Murska 1224 HF oli Saalasti Oy:n (www.saalasti.fi) valmistama nopeakäyntinen murskain. Murskaimen pääroottorin halkaisija oli 1 200 mm ja leveys 2 400 mm. Pääroottorin pyörimisnopeus oli 600 r/min. Tutkitun Saalasti Murska 1224 HF -murskaimen syöttökuljettimen pituus oli 30 metriä. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 4

Saalasti Murska 1224 HF - Umpiteräksinen roottori kiinteillä murskausterillä. - Roottorin halkaisija 1 200 mm ja leveys 2 400 mm. - Roottorin pyörimisnopeus 600 r/min. Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 5

Saalasti Murska 1224 HF - Syöttökuljettimen pituus 30,0 m ja leveys 2,0 m. Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 6

2 tutkimusjaksoa Murskauksen tuottavuusselvitys tehtiin kahdessa eri jaksossa: 1. Ensimmäisessä jaksossa (Tutkimus 1) murskaustyötä tehtiin laitoksen asettamilla ajoparametreillä, jotka energiapuuauton kuljettaja valitsi ohjauspaneelista tullessaan purkamaan kuormaa. 2. Toisessa tutkimusjaksossa (Tutkimus 2) valvomosta muutettiin murskaimen ajoparametrejä, eli syöttökuljettimen hihnan nopeutta ja yläroottorin korkeutta. Näin pyrittiin löytämään niin sanottu rajakapasiteetti kullekin metsäenergiajakeelle. Lisäksi Tutkimuksessa 2 käytettiin murskausterien sijasta leikkaavia teriä, jotka oli tarkoitettu erityisesti pitkän raaka-aineen (eli paalit, runkopuu ja pienpuu) murskaamiseen. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 7

Syöttökuljetin ja yläroottori Syöttökuljetin: Tutkimuksessa 1 syöttökuljettimen hihnan nopeus oli 5,5 cm/s. Tutkimuksessa 2 syöttökuljettimen hihnan nopeutta nostettiin ja se oli kuormittain 7 12 cm/s. Yläroottori: Tutkimuksessa 2 kasvatettiin myös yläroottorin korkeutta ja se oli kuormittain 50 70 %. Tutkimuksessa 1 yläroottorin korkeus oli kuormittain 20 60%. Tutkimuksessa 1 murskattiin kaikkiaan 16 energiapuuautokuormallista metsäenergiaa (kantoja, esimurskattua kantoa, irtonaisia hakkuutähteitä, hakkuutähdepaaleja, pienpuuta (kokopuuta) ja järeää, ylivuotista runkopuuta) ja Tutkimuksessa 2 murskattiin 9 kuormaa. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 8

Tutkimuksen 1 murskausterä Kunnostettu terä Huollossa vaihdettu, kunnostusta odottava terä - Kun murskataan kantoja, terät on vaihdettava noin 1 500 tonnin välein. Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 9

Tutkimuksen 2 leikkaava terä Metsätehon tuloskalvosarja 10

Saalasti Saalasti Murska Murska 1224 1224 HF HF - Energiapuuauton kuljettaja valitsi metsäenergiajakeen tullessaan purkamaan kuormaa murskaimen syöttökuljettimelle. - Kullekin metsäenergiajakeelle oli ohjelmoitu omat ajoparametrit (syöttökuljettimen hihnan nopeus, yläroottorin korkeus ja esimurskausroottoreiden pyörimisnopeus). Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 11

Murskatut metsäenergiajakeet I Kantoja Esimurskattua kantoa Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 12

Murskatut metsäenergiajakeet II Irtonaisia hakkuutähteitä Hakkuutähdepaaleja Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 13

Murskatut metsäenergiajakeet III Pienpuuta (kokopuuta) Järeää, ylivuotista runkopuuta Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 14

25 kuormaa metsäenergiaa Murskauksen ja energiapuuautojen purkamisen aikatutkimukset tehtiin yhteensä 25 energiapuuautokuormasta. Kukin energiapuuauto punnittiin siltavaa alla sen tullessa laitokselle ja lähtiessä sieltä. Kustakin kuormasta otettiin 10 litran murskenäyte, josta 1) Määritettiin kosteusprosentti (SFS-EN 14774-2) ja tuoretiheys Helsingin yliopiston Puuteknologian laboratoriossa. 2) Selvitettiin palakokojakauma (FprEN 15149-1) tutkimuksittain ja metsäenergiajakeittain Enas Oy:ssä. Kosteusprosentti oli kuormittain 26 58 % ja tuoretiheys 542 880 kg/m 3. Yhteensä aikatutkimuksissa murskattiin 556 tuoretonnia (349 kuivatonnia) eli 2 086 i-m 3 energiapuuta. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 15

Tutkimuksen 1 aineisto Kuorma Kosteus, % Tuoretiheys, kg/m 3 ton (tuore) ton (kuiva-ainetta) i-m 3 1 MWh Kantoja 31 716 20,1 13,8 70 69 Kantoja 26 653 21,8 16,1 83 82 Kantoja 32 602 23,9 16,2 99 81 Kantoja 33 700 17,7 11,9 63 59 Kantoja 29 780 23,4 16,6 75 84 Kantoja 28 698 20,9 15,1 75 76 Esimurskattua kantoa 31 566 32,2 22,3 142 111 Hakkuutähdettä 38 654 15,7 9,7 60 50 Hakkuutähdettä 31 565 13,3 9,2 59 48 Hakkuutähdettä 31 603 20,5 14,2 85 74 Hakkuutähdettä 27 542 17,3 12,6 80 66 Hakkuutähdettä 40 699 20,5 12,4 73 62 Hakkuutähdepaaleja 48 880 25,1 13,0 71 63 Pienpuuta (kokopuuta) 37 709 11,3 7,1 40 35 Pienpuuta (kokopuuta) 58 840 19,2 8,1 57 36 Järeää, ylivuotista runkopuuta 32 587 34,5 23,3 147 118 YHTEENSÄ Metsätehon tuloskalvosarja 337 Kärhä, 222 Mutikainen & Hautala 1 280 1 112 16

Tutkimuksen 2 aineisto Kuorma Kosteus, % Tuoretiheys, kg/m 3 ton (tuore) ton (kuiva-ainetta) i-m 3 1 MWh Kantoja 34 607 22,8 15,1 94 75 Kantoja 38 623 24,2 14,9 97 73 Hakkuutähdettä 55 818 25,2 11,4 77 53 Hakkuutähdettä 44 789 21,8 12,3 69 60 Hakkuutähdepaaleja 43 652 27,9 16,0 107 79 Hakkuutähdepaaleja 32 662 28,6 19,4 108 100 Pienpuuta (kokopuuta) 53 760 23,3 11,0 77 50 Pienpuuta (kokopuuta) 51 799 17,3 8,4 54 39 Järeää, ylivuotista runkopuuta 31 563 27,9 19,4 124 97 YHTEENSÄ 219 128 806 628 1 Muunto m 3 :stä i-m 3 :iin tehtiin kertoimella 2,5. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 17

Tehoajanmenekit sekä sähkön kulutus tarkastelussa Murskauksen aikatutkimuksessa kirjattiin tehoajanmenekki autokuormittain. Murskauksen (syöttökuljettimen ja murskainlaitteen) sähkön kulutus määritettiin UPM-Kymmene Oyj:n tietojärjestelmästä Tutkimuksessa 2. Energiapuuautojen purkamisen aikatutkimuksessa purkutyö jaettiin työvaiheisiin, eli taakan nouto, syöttö, mahdollinen odottaminen syötössä sekä apuajat (esim. kuormatilojen siivoamiset purkupaikalla, murskenäytteenotto kuiva-ainepitoisuuden määritystä varten). Aikatutkimuksessa viisi eri energiapuuautoa ajoi metsäenergiaa murskaimelle. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 18

Energiapuuautojen kuormakoko seurannassa Energiapuuautojen kuormakokoa seurattiin 1.12.2010 31.3.2011 välisenä aikana murskaimelle tuoduista kuormista. Seuranta-aineisto koostui 913 kuormasta ja oli yhteensä 21 273 tuoretonnia, josta: 55 % kantoja 26 % irtonaisia hakkuutähteitä 13 % pienpuuta 4 % järeää runkopuuta 0,7 % kantoesimursketta 0,5 % hakkuutähdepaaleja. Seuranta-aineistossa yhteensä kymmenen eri energiapuuautoa ajoi metsäenergiaa murskaimelle. Seuranta-aineiston kuormista 81 % oli aikatutkimusaineistossa olleiden energiapuuautojen tuomia. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 19

Murskauksen aikatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala

Murskauksen tehoajanmenekki Tutkimuksessa 2 pienpuun, hakkuutähdepaalien ja kantojen murskauksen ajanmenekki oli pienempi kuin Tutkimuksessa 1. Tuoretonneissa pienin murskauksen tehoajanmenekki oli hakkuutähdepaaleilla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Korkein tehoajanmenekki (> 1,4 min/tuoretonni) oli järeällä runkopuulla. Kuivatonneissa pienin murskauksen tehoajanmenekki oli hakkuutähdepaaleilla, esimurskatulla kannolla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Korkein tehoajanmenekki (> 2,0 min/kuivatonni) oli järeällä runkopuulla ja pienpuulla. Irtokuutiometreissä korkein murskauksen tehoajanmenekki oli pienpuulla, järeällä runkopuulla ja kannoilla. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 21

Murskauksen tehoajanmenekki (min/ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Murskauksen ajanmenekki, min/ton(tuore) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 22

Murskauksen tehoajanmenekki (min/ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Murskauksen ajanmenekki, min/ton(kuiva) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 23

Murskauksen tehoajanmenekki (min/i-m 3 ) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Murskauksen ajanmenekki, min/i-m 3 Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 24

Murskauksen tehotuntituottavuus I Pienpuun, hakkuutähdepaalien ja kantojen murskauksen tuottavuus oli Tutkimuksessa 2 korkeampi kuin Tutkimuksessa 1. Sen sijaan järeällä runkopuulla ja irtonaisilla hakkuutähteillä tuottavuus oli tutkimuksissa melko samalla tasolla. Hakkuutähdepaalien ja kantoesimurskeen murskauksessa tuottavuus oli tutkimuksessa korkein, yli 250 i-m 3 /tehotunti. Myös kannoilla, irtonaisilla hakkuutähteillä ja pienpuulla saavutettiin yli 200 i-m 3 tehotunnissa -tuottavuus. Järeän runkopuun murskauksessa tuottavuus jäi alle 200 i-m 3 /tehotunti. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 25

Murskauksen tehotuntituottavuus II Tuoretonneissa korkein (60 70 ton/h) murskauksen tehotuntituottavuus saavutettiin hakkuutähdepaaleilla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Pienin (40 ton/tehotunti) tuottavuus oli järeällä runkopuulla. Kuivatonneissa korkein (35 40 ton/tehotunti) murskauksen tuottavuus oli hakkuutähdepaaleilla, esimurskatulla kannolla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Matalimmaksi (vajaa 30 ton/tehotunti) tuottavuus jäi järeällä runkopuulla ja pienpuulla. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 26

Murskauksen tehotuntituottavuus (ton/h tuore) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Murskauksen tehotuntituottavuus, ton(tuore)/h Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 27

Murskauksen tehotuntituottavuus (ton/h kuiva) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Murskauksen tehotuntituottavuus, ton(kuiva)/h Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 28

Murskauksen tehotuntituottavuus (i-m 3 /h) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 50 100 150 200 250 300 Murskauksen tehotuntituottavuus, i-m 3 /h Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 29

Murskauksen sähkön kulutus Matalin sähkön kulutus oli irtonaisten hakkuutähteiden murskauksessa (3,1 kwh/tuoretonnia; 5,6 kwh/kuivatonnia; 0,9 kwh/i-m 3 ). Tutkimuksessa mitattu murskauksen sähkön kulutus sisälsi syöttökuljettimen ja murskainlaitteen sähkön kulutuksen. Vastaavasti selvästi korkein sähkön kulutus oli järeän runkopuun murskauksessa (6,3 kwh/tuoretonnia; 9,7 kwh/kuivatonnia; 1,5 kwh/i-m 3 ). Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 30

Murskauksen sähkön kulutus (kwh/ton tuore) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 1 2 3 4 5 6 7 Murskauksen sähkön kulutus, kwh/ton(tuore) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 31

Murskauksen sähkön kulutus (kwh/ton kuiva) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Murskauksen sähkön kulutus, kwh/ton(kuiva) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 32

Murskauksen sähkön kulutus (kwh/i-m 3 ) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Murskauksen sähkön kulutus, kwh/i-m 3 Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 33

Hakkuutähdemursketta irtonaisista hakkuutähteistä Hakkuutähdemursketta paaleista Valmistettua mursketta www.metsateho.fi Mursketta järeästä, ylivuotisesta runkopuusta Kantomursketta Kantomursketta Hakkuutähdemursketta Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 XX.1.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 34

Murskeen palakokojakauma Tutkimuksessa tehty murske jäi melko karkeaksi. Erityisesti kannoilla ja järeällä runkopuulla tehtyyn murskeeseen jäi paljon ylisuurta (> 100 mm) murskepalaa. Esimurskatulla kannolla ja pienpuulla päästiin selvästi pienempään palakokoon. Analysoitujen murskenäytteiden perusteella käytetyllä terällä (Tutkimus 1 murskausterä Tutkimus 2 leikkaava terä) ei ollut vaikutusta palakokojakaumiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 35

Murskeen palakokojakauma Kumulatiivinen osuus, % 2 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Palakoko, mm 1 Tutkimus 1 Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Tutkimus 2 Kannot Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 1 Palakokoarvot viittaavat FprEN 15149-1 -menetelmässä käytettyjen hakeanalyysiseulojen aukkoihin. 2 Hakenäytteen kuivapainosta. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 36

Energiapuuauton purkamisen aikatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala

Kuormakoko Tuoretonneina isoin kuormakoko saavutettiin esimurskatulla kannolla (32 ton). Järeällä, ylivuotisella runkopuulla kuormakoko oli myös yli 30 tonnia (31 ton). Hakkuutähdepaaleilla kuormakoko oli keskimäärin 27 tonnia ja kannoilla 22 tonnia. Pienimmät kuormakoot olivat pienpuulla (18 ton) ja irtonaisilla hakkuutähteillä (19 ton). Megawattitunneissa kookkaimmat kuormat olivat yli 100 MWh (esimurskattu kanto: 111 MWh; järeä runkopuu: 107 MWh). Hakkuutähdepaaleilla (81 MWh) ja kannoilla (75 MWh) kuormakoot olivat melko samalla tasolla. Irtonaisilla hakkuutähteillä kuormakoot olivat keskimäärin 59 MWh. Pienpuulla kuormakoko jäi vaatimattomaksi (40 MWh). Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 38

Kuormakoko (ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 5 10 15 20 25 30 35 Kuormakoko, ton(tuore) Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 39

Kuormakoko (MWh) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Kuormakoko, MWh Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 40

Purkutaakkojen määrä ja koko Taakkojen lukumäärä: Esimurskatulla kannolla oli eniten purkutaakkoja (173 taakkaa/kuorma). Kannoilla purkutaakkoja oli keskimäärin 113 kpl/kuorma. Hakkuutähdepaaleilla purkutaakkoja oli 63 kpl ja irtonaisilla hakkuutähteillä 51 kpl. Järeällä runkopuulla (43 kpl) ja pienpuulla (39 kpl) purkutaakkoja per kuorma oli lähes yhtä monta. Taakkakoko: Isoimmat purkutaakat olivat järeällä runkopuulla (734 kg). Vastaavasti pienimmät purkutaakat olivat kantojen (193 kg) ja esimurskatun kannon (186 kg) purkamisessa. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 41

Taakkakoko Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Taakkakoko, kg Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 42

Taakka-aika Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Taakka-aika, s/taakka Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 43

Purkamisen tehoajanmenekki Järeällä runkopuulla kuorman purkamisaika oli 42 min. Eniten tehoajasta (42 %) kului odottamiseen syötössä. 21 % tehoajasta meni syöttöön (= pöllien asetteluun syöttökuljettimen hihnalle tasaiseksi matoksi). Esimurskatulla kannolla purkamisaika oli 40 min. Esimurskesilpun siivoaminen auton kuormatiloista ja lisälaitojen käsittely veivät runsaasti aikaa. Kantokuormien keskimääräinen purkamisaika oli 33 min. 70 % tehoajasta oli taakkojen noutoa (= pieni taakkakoko). Hakkuutähdepaaleilla purkamisaika oli 25 min. Rikkinäiset paalit kasvattivat noudon ajanmenekkiä. Lisäksi paalien asettelu syöttökuljettimen hihnalle vei aikaa. Pienpuulla purkamisaika oli 21 min ja irtonaisilla hakkuutähteillä 19 min. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 44

Purkamisen tehoajanmenekki (min/kuorma) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Purkamisaika, min/kuorma Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 45

Purkamisajan rakenne Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Osuus, % Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 46

Purkamisen tehoajanmenekki (min/ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Purkamisaika, min/ton(tuore) Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 47

Purkamisen tehoajanmenekki (min/mwh) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Purkamisaika, min/mwh Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 48

Auton ajanmenekki voimalaitoksella Tutkimuksen 1 ensimmäisen päivän kuormat: Kantoja 1 Irtonaisia hakkuutähteitä 1 Hakkuutähdepaaleja 1 Pienpuuta 1 Kantoja 2 Järeää runkopuuta 1 Kantoja 3 Kantoja 4 Irtonaisia hakkuutähteitä 2 Ennen purkamista Purkaminen Keskeytys purkamisessa Purkamisen jälkeen 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Auton ajanmenekki laitoksella, min/kuorma Keskeytykset purkamisessa aiheutuivat murskauslinjaston toimintahäiriöistä. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 49

Energiapuuautojen kuormakoon seurantatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala

Energiapuuauton kuormakoko Seuranta-aineistossa keskikuormakoot olivat painon mukaan järjestyksessä isommasta pienimpään: ton(tuore) MWh 1. Esimurskattu kanto 30,8 105 2. Järeä runkopuu 30,2 106 3. Hakkuutähdepaalit 27,8 95 4. Pienpuu 24,3 65 5. Kannot 24,2 85 6. Irtonaiset hakkuutähteet 20,3 57. Aikatutkimuksen kuormakoot olivat melko hyvin linjassa seuranta-aineiston kanssa. Ainoastaan pienpuulla aikatutkimuksen keskikuormakoko erosi merkittävästi seurannan keskikuormakoosta. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 51

Energiapuuauton kuormakoko (ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 5 10 15 20 25 30 35 Kuormakoko, ton(tuore) Aikatutkimus Seurantatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 52

Energiapuuauton kuormakoko (MWh) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Kuormakoko, MWh Aikatutkimus Seurantatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 53

Tarkastelu Murskauksen tuottavuus Tutkimuksessa murskauksen tuottavuutta selvitettiin kahdessa eri jaksossa; Tutkimuksessa 2 pyrittiin löytämään rajakapasiteetti kullekin metsäenergiajakeelle. Kaikilla metsäenergiajakeilla ei pystytty saavuttamaan murskauksen rajakapasiteettiä, koska murskauslinjastossa murskeen poistokuljettimet menivät tukkoon. Erityisen herkästi poistokuljettimet tukkeutuivat järeällä runkopuulla. Vaikkei Saalasti Murska 1224 HF päässytkään näyttämään kynsiään, saavutettuja tuottavuustasoja voidaan pitää hyvinä (vrt. Kärhä ym. 2010, 2011). Mikäli murskauksen tuottavuutta halutaan nostaa, murskauslinjaston pullonkaulat on poistettava; ei riitä, että raaka-aine murskataan tehokkaasti, se on myös poistettava tehokkaasti murskaimelta kattilaan. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 54

Tarkastelu Sähkön kulutus & Palakoko Murskauksen sähkön kulutus voitiin määrittää vain Tutkimuksessa 2. Sähkön kulutus oli todennäköisesti Tutkimuksessa 1 hieman korkeampi kuin Tutkimuksessa 2, koska: Tutkimuksessa 2 käytettiin leikkaavia teriä ja Tutkimuksessa 1 murskausteriä. Tutkimuksessa 2 tuottavuudet olivat korkeammat kuin Tutkimuksessa 1. Tutkimuksessa palakoot jäivät murskauksessa molemmilla terillä melko isoksi. Tämä ei ole ongelma, koska tutkitun murskaimen poistokuljettimen päässä on seulonta ja jälkimurskaus. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 55

Tarkastelu Energiapuuautot I Tehdyn aikatutkimuksen tukena tutkimuksessa oli energiapuuautojen kuormakoon seurantaselvitys. Energiapuuautoista on tehty muutama selvitys 2000-luvulla (Korpilahti & Suuriniemi 2001, Ranta & Rinne 2006). Korpilahden ja Suuriniemen tutkimuksessa kuormakoko oli irtonaisilla hakkuutähteillä 28,6 m 3. Rannan ja Rinteen tutkimuksessa kuormakoko oli irtonaisilla hakkuutähteillä keskimäärin 52 MWh (25 m 3 ), 67 MWh (31 m 3 ) kannoilla ja 73 80 MWh (36 38 m 3 ) hakkuutähdepaaleilla. Tehdyssä tutkimuksessa kuormakoot olivat samansuuntaiset aiempien tutkimusten kanssa. Seurantatutkimuksessa kantoesimurskeella saavutettiin 27 % suurempi (ton)-kuormakoko kuin kannoilla. Vastaavasti hakkuutähdepaaleilla (ton)-kuormakokoa saatiin kasvatettua 37 % verrattuna irtonaisten hakkuutähteiden kaukokuljetukseen. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 56

Tarkastelu Energiapuuautot II Tutkimuksessa energiapuuauton tehollinen purkamisaika murskaimen syöttökuljettimelle vaihteli vajaasta 20 minuutista (irtonaiset hakkuutähteet) runsaaseen 40 minuuttiin (järeä runkopuu). Yhdeltä tutkimustyöpäivältä tehtiin myös tarkastelu kokonaisajankäytöstä, kun energiapuuauto tulee laitokselle ja lähtee sieltä. Tarkastelu osoitti, että ennen purkamista tulee monesti odottamista ja purkamisen jälkeen vielä kuormatilojen siivousta varastokentällä. Murskauslinjaston toimintahäiriöt saattavat myös aiheuttaa ylimääräisiä keskeytyksiä ja odotuksia autoille. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 57

Tarkastelu Energiapuuautot III Kaikkiaan energiapuuauton viipyminen laitoksella on helposti tunnin luokkaa. Rannan ja Rinteen (2006) energiapuuautojen seurantatutkimuksessa purkamisaika mukaan lukien odotusajat oli kannoilla ja irtonaisilla hakkuutähteillä keskimäärin 67 min ja hakkuutähdepaaleilla 54 min. Jo 5 10 min/kuorma -odotus-/keskeytysaikojen leikkaus vuoden aikana mahdollistaa kullekin energiapuuautolle noin 15 30 lisäkuorman kuljettamisen energialaitokselle. Pyrittäessä tehostamaan käyttöpaikkamurskaustuotantoketjua on ensiarvoisen tärkeää, että energiapuuautojen odottamiset laitoksella saadaan minimoitua mahdollisimman vähiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 58

Käyttöpaikkamurskaus lisääntynee Tehty tutkimus osoitti, miten tehokkaasti eri metsäenergiajakeista saadaan polttomursketta käyttöpaikkamurskauksella. Tulosten perusteella voi vain ihmetellä, mikseivät käyttöpaikkamurskausvolyymit ole kasvaneet 2000- luvulla nopeammin kuin on tapahtunut. Kun jatkossa metsähaketta polttavien laitosten käyttömäärät kasvavat, käyttöpaikkahaketuksesta tulee entistä houkuttelevampi tuotantoketjuvaihtoehto energialaitoksille. Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 59

Viitekirjallisuus FprEN 15149-1. 2010. Kiinteät biopolttoaineet. Palakokojakauman määritys. Osa 1: Värähtelyyn perustuva seulontamenetelmä käyttäen seuloja 1 mm tai alle. Kärhä, K. 2011. Metsähakkeen tuotantoketjut Suomessa vuonna 2010. Metsätehon tuloskalvosarja 6/2011. Kärhä, K., Mutikainen, A. & Hautala, A. 2010. Vermeer HG6000 terminaalihaketuksessa ja -murskauksessa. Metsätehon tuloskalvosarja 15/2010. Kärhä, K., Hautala, A. & Mutikainen, A. 2011. Jenz HEM 581 DQ hakkuutähteiden ja pienpuun tienvarsihaketuksessa. Metsätehon tuloskalvosarja 5/2011. Korpilahti, A. & Suuriniemi, S. 2001. Käyttöpaikallahaketukseen perustuva puupolttoaineen tuotanto. Metsätehon raportti 122. Ranta, T. & Rinne, S. 2006. The profitability of transporting uncomminuted raw materials in Finland. Biomass and Bioenergy 30(3): 231 237. SFS-EN 14774-2. 2010. Kiinteät biopolttoaineet. Kosteuspitoisuuden määritys. Uunikuivausmenetelmä. Osa 2: Kokonaiskosteus. Yksinkertaistettu menetelmä. Metsätehon tuloskalvosarja 60

Yhteistyökumppanit Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 7.6.2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala 61