r ETS)lTEHO HAKKUUTÄHTEEN TALTEENOTON VAIKUTUS e HAKKUUN AJANMENEKKIIN JA TUOTTAVUUTEEN Jouni Elonen Antti Korpilahti Hakkuutähteen tehokkaan talteenoton edellytyksenä on, että hakkuutähteet sijaitsevat kasamuodostelmissa ajouran vieressä. Tutkimuksessa selvitettiin hakkuutähteen keruun huomioon ottavan hakkuutavan vaikutusta hakkuun ajanmenekkiin ja tuottavuuteen. Tulosten perusteella voidaan päätellä, että hakkuutähteen talteenottoa suosiva hakkuutapa ei pienennä hakkuun tuottavuutta. JOHDANTO Mielenkiinto puupolttoaineita kohtaan on viime aikoina lisääntynyt. Tähänastisten tutkimusten ja käytännön kokemusten perusteella puupolttoainetta voitaisiin kilpailukykyisimmin tuottaa päätehakkuualojen hakkuutähteestä. Arvioiden mukaan hakkuutähdettä olisi vuosittain kerättävissä päätehakkuualoilta > s::. Cl) :cä 1/) (jj (ij >
energiakäyttöön taloudelliset ja ekologiset rajoitteet huomioon ottaen noin 3 milj. m 3. Toimivan energiapuunhankinnan lähtökohtana on hyvin yhteensovitettu korjuuketju, jossa hakkuutähteiden keruu otetaan huomioon jo hakkuuvaiheessa. Suomessa käytetään lähes yksinomaan yksiotehakkuukoneita. Yksiotehakkuukoneen tavan työskentelytapa on yhdeltäpuolelta-hakkuu, jossa kone kaataa puut edestä ja toiselta sivulta noin kymmenen metrin leveydeltä ja karsii ja katkoo ne puutavaralajeiksi edessään. Toinen menetelmä on kahdeltapuolelta-hakkuu. Siinä puut kaadetaan hakkuukoneen edestä ja kummaltakin sivulta selvästi yhdeltäpuolelta-työskentelyä leveämmältä alueelta. Kahdeltapuolelta-hakkuu ei ole vakiintunut yleisesti käytetyksi hakkuutavaksi. Tavanomaisessa hakkuussa hakkuutähteet jäävät pääosin hakkuukoneen ja kuormatraktorin ajouralle. Kun tarkoituksena on kerätä hakkuutähteet talteen, ne tulisi hakata helposti kerättäviin kasoihin ajouran varteen. Ajouralle jääneet hakkuutähteet sotkeutuvat niiden yli ajettaessa, niiden keruu vaikeutuu ja talteen saatava määrä vähenee. Ajourilta kerätyn tähteen joukkoon tulee helposti kivennäismaata ja kiviäkin, jotka vaurioittavat hakkureita ja huonontavat polttohakkeen laatua. Nämä ongelmat ja haitat vältetään, kun hakkuutähteet jäävät hakkuussa ajouran varteen kasoihin. Sopivilla hakkuumenetelmillä voidaan vaikuttaa hakkuutähteiden kasautumiseen palstalla talteenottoa suosivaksi. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten yksiotehakkuukoneen ajanmenekki ja tuottavuus muuttuvat tavanomaiseen hakkuuseen verrattuna, kun hakkuutähteiden keruu otetaan hakkuuvaiheessa huomioon. Hakkuun ajanmenekkiä ja tuottavuutta tutkittiin sekä yhdeltä- että kahdeltapuolelta-hakkuuna. 2 Tutkimusaineisto kerättiin vuonna 1995 Savonlinnan, Rantasalmen ja Mikkelin seuduilta viidestä eri leimikosta. Tutkimuskohteet olivat pääpuulajiltaan kuusikoi ta, ja niillä tehtiin uudistushakkuu. Tutkimukseen osallistui kolme kuljettajaa ja kolme hakkuukonetta. Samalla työmaalla työskenteli ainoastaan yksi kuljettaja-kone-yhdistelmä. Tutkimus tehtiin vertailevana kelloaikatutkimuksena. Kunkin koneen työskentelystä sekä tavanomaisella että hakkuutähteet kasoihin -menetelmällä mitattiin työnvaiheittaiset ajanmenekit ja runkokohtainen tehoajanmenekki rungon koon mukaan. Tutkimusaineiston keruussa käytetyt hakkuukoneet olivat: kohteilla 1ja 2 kohteena 3 kohteilla 4 ja 5 Valmet 91 Timberjack 127 Ponsse HS 15. Päätyönvaiheet olivat puun kaato, karsinta ja katkonta sekä siirtyminen. Puun kaato käsittää hak- A kuulaitteen viennin kaadettavalle puulle, puun kaa- W tosahauksen ja siirtämisen käsittelykohtaan. Karsinta- ja katkontatyönvaihe alkaa siitä, kun syöttörullat alkavat syöttää runkoa, ja loppuu, kun runko on valmistettu puutavaralajeiksi ja hakkuulaitetta aletaan siirtää seuraavalle puulle. Siirtymiseen kuuluu hakkuukoneen siirtyminen työpisteestä toiseen valmistautumis- ja päättämisvaiheineen. Tutkimuksessa hakattiin yhteensä 1 694 runkoa, joista tavanomaisella hakkuumenetelmällä 754 ja kasoihinhakkuuna 94 runkoa. Paistettavien puiden tiheydet vaihtelivat tutkimuspalstoilla 242:sta 564:ään runkoon/ha. Rungon käyttöosan tilavuus määritettiin hakkuukoneen mittalaitteella runkokohtaisesti. Keskimääräiset palstoittaiset rungon käyttöosan järeydet vaihtelivat 477 dm3:stä 1 222 dm 3 :iin (taulukko 1). Tutkimuspalstojen puustotiedot TAULUKKO 1 Kohde 1 menetelmä TUTKIMUSMENETELMÄ JA -AINEISTO Runkojen määrä, koi Tavan Kasoihinhakkuu hakkuu Puuston tiheys, runkoa/ha Tavan Kasoihinhakkuu hakkuu Puuston käyttöosan keskiiäre\ s, dm3 Tavan Kasoihinhakkuu hakkuu 1 1 yksipuoleinen 13 117 328 295 517 53 1 1 kaksipuoleinen 151 156 371 32 477 486 2 1 yksipuoleinen 117 161 435 564 676 491 3 1 yksipuoleinen 153 26 49 538 682 48 4 1 yksipuoleinen 125 173 272 262 1 222 1 12 5 1 yksipuoleinen 15 127 242 276 872 88
Kasoihinhakkuun vertailu tavanomaiseen hakkuuseen perustettiin työnvaiheittaisiin ja runkokohtaisiin ajanmenekki tietoihin, jotka määritettiin aineistosta rungonkokoluokittain. Keskimääräinen puukohtainen siirtymisaika puolestaan laskettiin tutkimusaineistosta tutkimuspalstoittain. Leimikkotason vertailut tehtiin vakioidulla runkolukusarjalla, jossa poistuma oli 4 runkoalha ja rungon koko vaihteli 15:stä 1 5 dm 3:iin keskikoon ollessa 57 dm3. Koska siirtymisaika riippuu poistettavien puiden tiheydestä, kunkin palstan siirtymisajat muunnettiin vastaamaan esimerkkileimikon tiheyttä. Muunnos tehtiin aiemman laajan tuottavuustutkimuksen tulosten perusteella (Metsätehon tiedotus 41). Myös muunnoksessa tehollisesta ajanmenekistä käyttötuntituottavuudeksi käytettiin ko. tutkimuksen muuntolukuja. Kohteen 4 puusto oli erittäin järeää (keskijäreys yli 1 1 dm3/runko), ja tavan hakkuu oli kohteella selvästi nopeampaa kuin kasoihinhakkuu. Kohteessa 5, jossa puusto oli järeydeltään lähempänä tavanomaista päätehakkuupuustoa, kasoihinhakkuu sen sijaan oli 1-3 % tavanomaista hakkuuta nopeampaa. Työnvaiheittaisista tuloksista voidaan todeta, että puun kaato ja siirto käsittelypaikkaan oli pääosin hitaampaa kasoihinhakkuussa kuin tavanomaisessa hakkuussa (taulukko 3). Syynä on se, että kasoihinhakkuussa runko viedään ajouran sivuun karsittavaksi, jolloin siirtomatka on pidempi. Rungon siirtelyyn kuluu myös sitä enemmän aikaa, mitä suurempiin kasoihin hakkuutähteet pyritään saamaan. Lisäksi hakkuulaitteen keskimääräinen vientietäisyys seuraavalle kaadettavalle puulle kasvaa, kun runko karsitaan koneen vieressä eikä edessä, kuten tavanomaisessa hakkuussa tehdään. TULOKSET Karsinnan ja katkonnan ajanmenekki oli kolmella kohteella pienempi kasoihinhakkuussa kuin tavanomaisessa hakkuussa (taulukko 4). Kahdessa leimikossa,joista toinen oli erittäinjäreäpuustoinen, karsintaja katkonta oli kasoihinhakkuussa tavanomaista hitaampaa. Puutavaralajeiksi valmistamisaikaan vaikuttavia seikkoja ovat puutavaralajien määrä ja erilläänpito, apteerausaikojen vaihtelu, työskentelynopeuksien vaihtelu, puuston ominaisuudet sekä muut leimikkokohtaiset erot. Suhteellinen tehoaika Kun työtapana oli hakkuu yhdeltä puolen, hakkuutähteiden talteenoton huomioon ottava kasoihinhakkuu oli tavanomaista hakkuuta nopeampaa kolmessa kohteessa mutta hitaampaa kahdessa kohteessa (taulukko 2). Tulosten hajonta oli osin melko suuri eikä se johtunut yksinomaan menetelmästä. Myös saman kuljettajan tulokset vaihtelivat. Eräitä syitä hajontaan voivat olla tutkimuspalstoittaiset puuston erot, palstojen korjuutekniset erot ja myös työtekniset seikat. Kun työskentelytapana oli hakkuu kahdelta puolen, kasoihinhakkuu oli hitaampaa kuin tavan kahdeltapuolelta-hakkuu 675 dm 3 :n rungonkokoon asti. Sitä suurempien puiden kasoihinhakkuu oli nopeampaa. Kummatkin kaksipuoleiset hakkuutavat olivat pienehköillä rungoilla hitaampia kuin tavan yhdeltäpuolelta-hakkuu; tavan 45 dm 3 :iinja kasoihinhakkuu 575 dm 3 :iin asti (taulukko 2). Myös työnvaiheittaiset ajanmenekit olivat Kohteet 1 ja 2 hakauneen koneen kuljettajalla ei ollut paljoa kokemusta kasoihinhakkuusta. Kohteessa 2 puusto oli tiheämpää kuin kohteessa 1. Lisäksi kohteen 2 kasoihinhakatulla palstalla puusto oli oksikkaampaa kuin tavanomaisesti hakatulla palstalla. Kohteissa 4 ja 5 työskennellyt kuljettaja sen sijaan oli t ehnyt kasoihinhakkuuta usean vuoden ajan. TAULUKKO 2 Suhteellinen runkokohtainen tehoajanmenekki (1 =tavan hakkuu, 1-puoleinen) Hakkuumenetelmä 1 kohde Kasoihinhakkuu, 1-puoleinen -kohde 1 -kohde 2 - kohde 3 -kohde 4 -kohde 5,15,3 1,7 1,15,95 1,2 1,16 Rungon koko, m3,45,75,9,6 Suhteellinen tehoajanmenekki 1,5 1,2.96 1,18,95 1,15 1,13,92 1,11,91 1,9,99,99,98 Kasoihinhakkuu, 1,9 1,3,99,9,88 Tavan hakkuu, 1,4 1,2 1,,98,95,94 3
TAULUKKO 3 Suhteellinen runkokohtainen kaatovaiheen tehoajanmenekki (1 =tavan hakkuu, 1-puoleinen) Rungon koko, m3,45,6,75,9 Suhteellinen tehoajanmenekki,15,3 1,14 1,4 1,3 1,14 1, 1,39,99 1,18 1,1 1,31 1,8 1,1,99 1,35 Kasoihinhakkuu, 1 '18 1 '11 Tavan hakkuu, 1,5 1,4 Hakkuumenetelmä 1 kohde Kasoihinhakkuu, 1-puoleinen -kohde 1 -kohde 2 -kohde 3 -kohde 4 -kohde 5 TAULUKKO 4 1,2 1,24 1,3 1,1,91 1,27 1,4 1 '13 1,2 1,26 1,7 1'19,89 1,29 1,4 1 '16,94 1,5 1,,91,89 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,5 1,2,92 1,9,92 1 '1,94,91 1,8,92 1,8 Suhteellinen runkokohtainen karsinnan ja katkonnan tehoajanmenekki (1 =tavan hakkuu, 1-puoleinen) Rungon koko, m3,75,45,6,9 Suhteellinen tehoajanmenekki,15,3 1,2 1,24,94 1,15,85,95 1 '13,88 1 '11,92,98 1,18,8 1'14,9 1,1,92 1,12,92 Kasoihinhakkuu, 1,23 1,9 1,2,9,88,86 Tavan hakkuu, 1,8 1,2,98,95,92,91,89 Hakkuumenetelmä 1 kohde Kasoihinhakkuu, 1-puoleinen -kohde 1 -kohde 2 -kohde 3 -kohde 4 -kohde 5 pienehköillä rungoilla suurempia kuin tavanomaisessa yhdeltäpuolelta-hakkuussa (taulukot 3 ja 4). Kahdeltapuolelta-hakkuun tuloksiin tulee suhtautua varauksin, sillä se ei ollut vakiintunut työtapa ja sitä tutkittiin vain yhdellä leimikolla. Tehoajan jakautuminen osa-aikoihin Tehollisen kokonaisajanjakautumista työnvaiheisiin tutkittiin vakioituun runkolukusarjaan perustuvalla leimikolla. Osa-ajat ja niiden osuudet laskettiin kunkin tutkimuskohteen rungonkokoluokittaisten tulosten mukaan. Rungon karsintaan ja katkontaan kului noin puolet tehoajasta sekä tavanomaisessa että kasoihinhakkuussa; suhteelliset ajanmenekit vaihtelivat välillä 46-65 % tehoajasta. Kaatovaiheen osuus tehoajasta oli 26-43 % ja siirtymisen 9 14 % (kuva 1). Kohteen 4 puusto oli niin järeää, ettei siitä voitu johtaa luotettavia ajanmenekkitietoja tässä tarkastelussa käytetylle runkolukusarjalle ja se jätettiin leimikkotason vertailuista pois. 4 1,5 Leimikkotasolla karsinnan ja katkonnan osuus tehoajasta oli kasoihinhakkuussa hieman pienempi kuin tavanomaisessa hakkuussa. Puun kaatovaiheen ja työpisteestä toiseen siirtymisen osuudet vaihtelivat pääosin vain vähän eri menetelmissä. Tulosten perusteella eri työnvaiheiden osuudet tehoajasta olivat eri kuljettajilla lähes samansuuruiset hakkuutavasta ja leimikosta riippumatta. Ainoastaan kohteessa 5 kasoihinhakkuun ja tavanomaisen hakkuun suhteelliset ajankäytöt erosivat toisistaan selvästi. Tuottavuus Hakkuun tuottavuus eri tutkimuskohteina laskettiin rungonkokoluokittain. Kaadon, karsinnan ja katkonnan sekä siirtymisen tehoajat saatiin aikatutkimuksen tuloksista. Käyttötuntituottavuuteen päästiin, kun tehoaikaan lisättiin aiemmin mainitun tuottavuustutkimuksen mukaisella kertoimella häiriöiden ja muiden keskeytysten osuudet. Tuottavuudet vaihtelivat hakkuumenetelmittäin ja kohteittain eräissä tapauksissa paljon (kuva 2).
% 2/ tavan 11 kasoihin 11 tavan 2/ kasoihin 3/ 3/ tavankasoi hin 5/ tavan tavan, hin, 2-puo- leinen 5/ kasoihin Kohde 1 hakkuutapa E3 KARSINTA JA KATKONTA fi! VIENTI JA KAATO DSIIRTYMINEN Kuva 1. Työnvaiheiden osuudet tehoajasta, % (laskettu vakioidulla runkolukusarjalla kohteittaisten tutkimustulosten perusteella) Kuljettaja 1 Kuljettaja 1 Käyttötuntituottavuus, m3fkäyttötunti :::,-----,---------.--? -.-_:o _. --= _ _ /r--- :_._ 35, 7 3, == -+- - -l -- - -1 Käyttötuntituottavuus, ml/käyttötunti 45, -;-:-:; 4, A --=:--....? 35, 3,.#" 25, 2,.,) 15, -1--;L+---+----+---+----t------1 1, -? -f--- --1- - - -+-- - - f--- -+-- -- l 25, 5, -1-- - -f- - -+---- -1- - - -1- - --1-- --1 5,, - 1 - - - - + - - - l - - - + - - - + - - - - i i - - - - - - J 25 5 75 1 1 25 1 5 Rungon koko, dm3, --+--Kohde 1 kasoi hin - Kohde --Kohde 1 kasoihin 2-P - 1 tavan Kohde 1 tavan 2-P 2, 15, / k:/" V f 1, 25 5 75 1 Rungon koko, dm 3 --+-Kohde 1 ka5oihin <>- Kohde 1 tavan.t. Kohde 2 tavan Kuljettaja 3 Käyttötuntituottavuus, m3/käyttötuntl Käyttötuntituottavuus, m3/käyttötuntl 45,, - - - -, - - - - -, - - - - -. - - -, - - --, - - - -, 45,. +---------t -----J 4, 35, ----1----+---1--_.,-; -+ --=.== =--.-l.1-- ----j 3o,oo ----1----1- ---:::-.--- - 'F---1---1 25, -1---+- --..:;j - - -. ::;::,: f----+-----1---, 1 5 -Kohde 2 kasoihin Kuljettaja 2 2, 15, 1, 5, 1 25 -l-- --+v-=." "" " ::_:_+- ----1r-- - + - --+- - / ----- - - - - - - -+ - - - - - - - ------ 1 - - - -- - - - - - f-- - - - f- - - + - - - - + - - -l-- - - 1 - - - - + - - - + - - ---J 25 5 ' 1 75 Rungon koko, dm 125 --+--Kohde 3 kasoihin <> Kohde 3 Tavanomain en 15 -- -- - :.:.---=-, 35, ----1--- : ::.... 3, -l-- --4- -.-lv-_.".-:"" "' :.,::;.-.;.--tl::_-=;-==---+----i.--25, ----+---.=-T -=---:=-""""1'-----+----+-----1 2, - - - - - - -- '-------+---+ - - - --1-- --1-1-- - --j-----j 15, 1 1--- 1-- + - ---1 1, 5, - - - - - - - - - - - -1- - - + ----1----1, -1---- 1----+- - -+ - -- +-----l-- ---J 25 5 75 l 1 1 25 1 5 Rungon koko, dm --+--Kohde 4 kasoihin ---+--Kohde 5 Kasoihin <> Kohde 4 tava n r Kohde 5 tava n Kuva 2. Käyttötuntituottavuus rungon koon mukaan eri tutkimuskohteilla 5
m3/h 35,, -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3, 25, 2, 15, 1, 5, 51 51 tavankasoihin, 21 31 11 tavan- kasoihin, 2-puoleitavankasoihin tavan- kasoihin tavan- kasoihin nen Kohde 1 hakkuutapa Kuva 3. Käyttötuntituottavuus leimikkotasolla, m 3/h (laskettu vakioidulla runkolukusarjalla kohteittaisten tutkimustulosten perusteella) Leimikkotason käyttötuntituottavuuksia vertailtiin vakioidulla runkolukusarjalla. Myös tässä tarkastelussa esiintyi vaihtelua eri kuljettajien, menetelmien ja leimikoiden välillä (kuva 3). TULOSTEN TARKASTELU Kasoihinhakkuu yhdeltä puolelta oli kolmella kohteellajoutuisampaa mutta kahdella kohteella selvästi hitaampaa kuin tavan hakkuu. Myös vastaavanlaisessa Metsäntutkimuslaitoksessa tehdyssä tutkimuksessa kuljettajakohtainen vaihtelu oli suuri, mutta tulos oli vertailtavin osin samanlainen kuin tässä saatu. Ruotsalainen SkogForsk puolestaan on raportoinut tavanomaisessa hakkuussa tuottavuuden olleen 2-9 % suuremman kuin kasoihinhakkuussa. Kaksipuolista työskentelyä tutkittiin vain yhdessä leimikossa. Järeillä rungoilla kaksipuoleiset työsken- telytavat olivat nopeampia kuin tavan yhdeltäpuolelta-hakkuu. Metsäntutkimuslaitoksen tutkimuksessa kasoihinhakkuu kahdelta puolelta oli jopa 14 % tuottavampaa kuin yksipuoleiset hakkuumenetelmät. SkogForskin tutkimuksessa kahdelta puolelta kasoihinhakkuun tuottavuus oli noin 4 % pienempi kuin tavanomaisen kahdeltapuolelta-hakkuun. Myös tässä tutkimuksessa saatiin samansuuntainen tulos. Kasoihinhakkuu on melko uusi hakkuumenetelmä. Sen vuoksi kuljettajien kokemus hakkuutähteiden keruun huomioon ottavasta hakkuutavasta oli vaihteleva. Tulosten perusteella voidaan kuitenkin arvioida, että hakkuuvaiheessa hakkuutähteet voidaan kerätä kasoihin ilman että tuottavuus siitä pienenee. Kasoihinhakkuun kehittämisessä tulisi jatkossa painottaa laadullisia keräilyn ja haketuksen näkökohtia. Asiasanat: hakkuu, hakkuutähde, puupolttoaine Metsäteho Review 5/1996 THE EFFECT OF RECOVERY OF LOGGING RESIDUES ON MECHANISED LOGGING The economics ofrecovering logging residues can be improved ifresidues are left in stacks alongside strip roads after felling. This means some modification to the logging work based on a one-grip harvester. In this study of modified logging no major change in the profi.tability oflogging was observed to result from using the new method. Key words: logging, logging residues, wood fuel Metsäteho Oy PL 194 131 Helsinki Käyntiosoite Unioninkatu 17 ISSN 1235-483X - Helsinki 1996 Painovalmiste Ky Telefax (9) 132 5254 tai 659 22 Puhelin (9) 132 521