PROJEKTIRAPORTTI PRO2/P6021/04 27.05.2004 METSÄHAKKEEN TUOTANNON KEHITTÄMINEN NUORISTA METSISTÄ Hankekokonaisuus 2001 2004 Osaprojektien loppuraportit Kirjoittajat Kari Hillebrand (toim.) Julkisuus: Julkinen VTT PROSESSIT
Suorittajaorganisaatio ja osoite VTT Prosessit PL 1603 40101 Jyväskylä Projektin vastuuhenkilö Kari Hillebrand Projektin asiakirjanumero (VTT) Tilaaja TEKES PL 69 00101 Helsinki Tilaajan yhdyshenkilö Mauri Marjaniemi Tilaajan tilaus- tai viitenumero 40702/01 Hankkeen nimi, lyhytnimi ja suoritetunnus Raportin numero ja sivumäärä Päiväys Metsähakkeen tuotannon kehittäminen nuorista metsistä 21METSÄ, C1SU00540 32 s. 27.5.2004 Projektiraportin nimi ja kirjoittajat METSÄHAKKEEN TUOTANNON KEHITTÄMINEN NUORISTA METSISTÄ OSAPROJEKTIEN LOPPURAPORTIT Kari Hillebrand (toim.) Tiivistelmä Metsähakkeen tuotannon kehittäminen nuorista metsistä -hankekokonaisuus käsitti neljä projektia: energiapuun korjuun tehostaminen nuorista metsistä metsänhoitoyhdistysten ja metsänomistajien yhteistyönä, nuorista metsistä kerättävän energiapuun kuivatus ja varastointi, metsähakkeen tuotannon kustannustekijät ja toimituslogistiikka sekä pienpuuhakkeen ja hakkuutähdehakkeen energiakäytön sosioekonomiset vaikutukset. Hankkeessa saatuja päätuloksia olivat mm.: Pienpuuhakkeen tuotantokustannuksia pystytään alentamaan vähentämällä koneiden siirtokustannusten osuutta kokonaiskustannuksista. Tämä onnistuu leimikkokeskittämisellä ja ketjuttamalla leimikot optimaalisesti. Hehtaarikohtaisten nettotulosten perusteella pelkkä energiapuun talteenotto ei ollut metsänomistajalle kannattavin vaihtoehto yhdessäkään tarkastellussa metsikössä. Nykyisen tukijärjestelmän puitteissa metsänomistajalle oli kannattavampaa korjata ainoastaan ainespuu ja jättää energiaosite hyödyntämättä. Tukijärjestelmää voidaan tältä osin pitää vääristävänä. Pelkkä energiapuun talteenotto on perusteltua kohteissa, joissa energiapuuta on vähintään 40 m 3 /ha ja ainespuuta on vähän. Pienpuu kuivuu hyvin varastossa kesäaikana. Varastokasojen peittämisellä saavutetaan keskimäärin noin 6 %- yksikköä kuivempaa polttohaketta. Peittämistä tärkeämmäksi tekijäksi osoittautui kuitenkin varastokasan ympäristö. Varjossa sijanneiden varastokasojen kosteus oli 7 17 %-yksikköä suurempi kuin avoimella paikalla. Rasikuivauksen toimivuus neulasten karistajana oli erittäin huono. Mikäli puuston kasvu ja maaperän ravinnetasapaino vaativat neulasmassan poistoa, on se tehtävä joukkokäsittelyn menetelmin. Menetelmä kuitenkin alentaa raakaainekertymää oksien määrällä. Erot miestyönä tai koneella tehdyn pienpuun kaato-kasauksen kustannusten välillä ovat pienet, mutta kun otetaan huomioon metsäkuljetuksen tehostuminen koneellisen kaadon jäljiltä, on koneellinen korjuu miestyötä edullisempaa. Koneelliseen kaato-kasaukseen ja kokopuun käyttöpaikkahaketukseen perustuva korjuuketju oli menetelmävertailussa edullisin kokopuuhakkeen tuotantomenetelmä. Tässä raportissa on esitetty metsähakkeen tuotannon kehittäminen nuorista metsistä -hankekokonaisuuteen kuuluvien projektin päätulokset. Jakelu: Projektin johtoryhmä Julkisuus Julkinen Projektin vastuuhenkilö Tarkastus- ja hyväksymisallekirjoitukset Kari Hillebrand Erikoistutkija Arvo Leinonen Ryhmäpäällikkö Satu Helynen Tutkimuspäällikkö Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) nimen käyttäminen mainonnassa tai tämän selostuksen osittainen julkaiseminen on sallittu vain Valtion teknilliseltä tutkimuskeskukselta saadun kirjallisen luvan perusteella
ALKUSANAT Puuenergian teknologiaohjelmaan kuulunut hankekokonaisuus Metsähakkeen tuotannon kehittäminen nuorista toteutettiin vuosina 2001 2004. Hankekokonaisuutta koordinoi VTT Prosessit ja siihen kuului neljä eri osahanketta: energiapuun korjuun tehostaminen nuorista metsistä metsänhoitoyhdistysten ja metsänomistajien yhteistyönä (Metla, Vantaan tutkimuskeskus, Matti Siren), nuorista metsistä kerättävän energiapuun kuivatus ja varastointi (VTT Prosessit, Kari Hillebrand), metsähakkeen tuotannon kustannustekijät ja toimituslogistiikka (Metla, Joensuun tutkimuskeskus, Antti Asikainen) ja pienpuuhakkeen ja hakkuutähdehakkeen energiakäytön sosioekonomiset vaikutukset: case-tarkastelu (Oulun yliopiston Thule-instituutti, Eino Kiukaanniemi / Alpo Ahonen). Hankekokonaisuuden johtoryhmään kuuluivat Petri Ahokangas Biowatti Oy:stä, Dan Asplund Jyväskylän Teknologiakeskus Oy:stä, Matti Heikurainen maa- ja metsätalousministeriöstä, Sami Honkanen Stora Enso Oyj:stä, Heikki Karppimaa / Matti Lehtimäki Turveruukki Oy:stä, Mauri Marjaniemi Tekesistä, Seppo Paananen UPM-Kymmene Oyj:stä ja Pentti Hakkila VTT Prosesseista. Johtoryhmän puheenjohtajana toimi Pentti Hakkila ja sihteerinä Kari Hillebrand. Hankekokonaisuutta ovat rahoittaneet Tekesin Puuenergian teknologiaohjelma, Biowatti Oy, Jyväskylän Teknologiakeskus Oy, maa- ja metsätalousministeriö, Stora Enso Oyj, UMP-Kymmene Oyj sekä Metla ja VTT Prosessit. Tässä yhteenvetoraportissa on esitetty eri osahankkeiden päätulokset. Jyväskylässä 27.5.2004 Kari Hillebrand 5
SISÄLTÖ TIIVISTELMÄ 3 ALKUSANAT 5 ENERGIAPUUN KORJUUN TEHOSTAMINEN NUORISTA METSISTÄ METSÄNHOITOYHDISTYSTEN JA METSÄNOMISTAJIEN YHTEISTYÖNÄ 7 Matti Sirén, Vesa Tanttu & Anssi Ahtikoski Metsäntutkimuslaitos, Vantaan tutkimuskeskus NUORISTA METSISTÄ KORJATTAVAN ENERGIAPUUN KUIVATUS JA VARASTOINTI 15 Kari Hillebrand, VTT Prosessit Juha Nurmi, Metsäntutkimuslaitos, Kannuksen tutkimusasema METSÄHAKKEEN TUOTANNON KUSTANNUSTEKIJÄT JA TOIMITUS- LOGISTIIKKA 20 Antti Asikainen, Juha Laitila & Lauri Sikanen Metsäntutkimuslaitos, Joensuun tutkimuskeskus PIENPUUHAKKEEN ENERGIAKÄYTÖN SOSIOEKONOMISET VAIKU- TUKSET: CASE-TARKASTELU 29 Alpo Ahonen, Thule-instituutti, Oulun yliopisto 6
Energiapuun korjuun tehostaminen nuorista metsistä metsänhoitoyhdistysten ja metsänomistajien yhteistyönä osaprojekti Matti Sirén, Vesa Tanttu & Anssi Ahtikoski Metsäntutkimuslaitos, Vantaan tutkimuskeskus PL 18, 01301 Vantaa 1. Tutkimustyön toteutus Tehtävässä 1 selvitettiin metsäsuunnitelmatietojen ja kyselytutkimuksen avulla metsänomistajien suhtautumista yhteistyöhankkeisiin puuenergian talteenotossa ja verrattiin yhteistyön toteutettavissa olevia ja laskennallisia hyötyjä. Tarkasteltavina olivat toteutettavissa olevat ja laskennalliset korjuuolot, korjuukustannukset, energiapuupotentiaalit sekä metsänomistajien arviot metsiensä energiapuupotentiaalista. Tehtävässä 2 selvitettiin kemera-tukien merkitystä nuorten metsien energiapuupotentiaalin hyödyntämisessä vertaamalla energiapuun korjuun kilpailukykyä kokopuuna tai ainespuun korjuuseen integroituna ainespuuharvennukseen. Tarkastelu tehtiin metsänomistajan näkökulmasta ja kauppatapana käytettiin hankintakauppaa. Tehtävässä 1 aineisto käsitti kolmen Etelä-Suomessa sijaitsevan metsätalousalueen metsäsuunnitelmatiedot ja alueiden 116 metsänomistajalle tehdyn postikyselyn. Hyväksytyn vastauksen palautti 57 prosenttia metsänomistajista. Kyselyä täydennettiin puhelinhaastattelulla kahden suunnittelualueen osalta, joilla tarkasteltiin energiapuuvaroja ja energiapuun korjuuta. Vastausprosentiksi puhelinkyselyn jälkeen saatiin 92. Energiapuuvarat laskettiin 71 tilan (2826 ha) metsäsuunnitelmatiedoista. Päätehakkuiden harvennusten ja taimikonhoitojen energiapuureserviin sisällytettiin korjuukelpoinen osa seuraavan viisivuotiskauden ainespuuksi kelpaamattomasta biomassakertymästä metsäsuunnitelman hakkuu- ja hoitoehdotuksen mukaan toimittaessa. Korjuukelpoiseksi hehtaarikertymäksi asetettiin päätehakkuissa 30 m 3 /ha ja muissa kohteissa 20 m 3 /ha. Energiapuukertymät laskettiin kolmelle tarjontavaihtoehdolle: T1: Koko alueen korjuukelpoinen energiapuukertymä T2: Energiapuun myyntiä suunnittelevien tilojen energiapuukertymä T3: Yhteistyöhankkeesta kiinnostuneiden tilojen energiapuukertymä Tarjontavaihtoehdolle 1 laskettiin metsähakkeen tuotantokustannukset välivarastohaketukseen perustuvalle korjuuketjulle pienpuu- ja hakkuutähdehakkeen erilliselle tuotannolle sekä pienpuun ja hakkuutähteen yhdistetylle tuotannolle. Pienpuun hakkuukustannukset laskettiin kokopuukorjuulle ja koneelliselle kaatokasaukselle. Laskelmissa otettiin huomioon energiapuun korjuu- ja haketustuki. 7
2. Tutkimustyön tulokset Metsien hoitotarve ja korjuutyön laatu olivat tärkeimmät energiapuun korjuupäätökseen vaikuttavat tekijät (kuva 1). Metsänhoitoyhdistykset olivat kyselyn mukaan tärkein nuoren metsän hoidon ja energiapuun korjuun informaatiolähde. Metsänomistajista 63 prosenttia ilmoitti saaneensa tietoa energiapuuasioista metsänhoitoyhdistykseltä, mutta tarvetta lisäneuvontaan koki kuitenkin tarvitsevansa 40 prosenttia vastanneista. Nuorten metsien hoidon, energiapuun korjuun sekä haketuksen tuista oli tietoinen 68 prosenttia metsänomistajista. Kuva 1. Eri tekijöiden merkitys energiapuun korjuupäätöksiä tehtäessä. Metsänomistajista 3 prosenttia oli valmis luopumaan nuoren metsän hoidon ja energiapuun korjuun tuista alle 5 euron energiapuun kantohinnalla. Kantohintatasolla 5-10 euroa tuista olisi valmis luopumaan 5 prosenttia metsänomistajista. Loput 92 prosenttia olivat valmiita luopumaan tuista vasta yli 10 euron kantohintatasolla. Kuitenkin 11 prosenttia metsänomistajista oli valmis myymään päätehakkuiden hakkuutähdettä ja 15 prosenttia taimikonhoitojen ja harvennusten pienpuuta, vaikka joutuisi itse maksamaan osan korjuukustannuksista tai ei saisi omalle korjuutyölle täyttä korvausta. Ainoastaan 3 prosenttia oli valmis lisäämään energiapuun myyntiä ilman energiapuusta maksettavaa kantohintaa. Energiapuun toteutunut vuotuinen korjuu omaan käyttöön oli keskimäärin 8,8 m 3 /tila ja energiapuuta oli myyty 3,4 m 3 /tila. Arvio omaan käyttöön tarvittavan puun tulevasta korjuusta oli 14,4 m 3 /tila ja myynnistä 7,2 m 3 /tila. Taulukossa 1 esitetään metsäsuunnitelmatiedoista lasketut energiapuukertymät eri tarjontavaihtoehdoilla (T1 - T3). Metsänomistajia pyydettiin myös arvioimaan suunnittelemansa korjuuarvion osuus tulevan 8
viisivuotiskauden korjuukelpoista energiapuuvaroista (energiapuun talteenottoaste). Omistajien arvioimaa energiapuun talteenottoastetta verrattiin metsäsuunnitelmatiedoista ja korjuuarviosta laskettuun talteenottoasteeseen. Metsänomistajista 70 prosenttia arvioi seuraavan viisivuotiskauden talteenottoasteen saman tasoiseksi metsäsuunnitelmatiedoista ja korjuusuunnitelmasta lasketun kanssa. Omistajien arvio oli 24 prosentissa vastauksia laskettua tasoa pienempi ja 6 prosentissa suurempi. Taulukko 1. Tarjontavaihtoehtojen mukaiset energiapuukertymät. T1 T2 T3 Energiapuukertymä, m 3 /vuosi Päätehakkuualat 27,2 10,0 7,0 Harvennukset 9,8 2,9 3,6 Taimikot 6,8 3,5 2,9 Kaikki 43,7 20,4 13,5 Pienpuuhakkeen tuotantokustannukset käyttöpaikalle toimitettuna tarjontavaihtoehdolla 1 (T1) olivat 12,5 /MWh, päätehakkuiden hakkuutähdehakkeen tuotantokustannukset 9,0 /MWh ja yhdistetyn pienpuu ja hakkuutähdehakkeen tuotantokustannukset vastaavasti 10,4 /MWh. Kustannuksia pystytään alentamaan vähentämällä koneiden siirtokustannusten osuutta kokonaiskustannuksista. Tämä onnistuu leimikkokeskityksillä ja ketjuttamalla leimikot optimaalisesti. Korjuukuvioiden tilakohtaisella keskittämisellä on pienpuuhakkeen tuotannossa mahdollista päästä 5 prosentin kustannussäästöihin ja muodostamalla tilojen yhteisleimikoita 9 prosentin säästöihin. Hakkuutähde- ja pienpuuhakkeen yhdistetyssä tuotannossa vastaavasti kustannussäästöt ovat 3 ja 6 prosenttia. Kuvassa 2 on esitetty kaatokasauskoneen, metsätraktorin ja välivarastohakkurin siirtokustannusten muutoksen vaikutus metsähakkeen tuotantokustannuksiin tarjontavaihtoehdossa 1. Kuva 2. Koneiden siirtokustannusten muutoksen vaikutus metsähakkeen tuotantokustannuksiin tarjontavaihtoehdon 1 mukaisilla leimikoilla. Siirtokustannusten perustasona kaato-kasauskoneella on 65, metsätraktorilla 60 ja hakkurilla 50 /siirto. 9
Metsänomistajat tarvitsevat tietoa tilansa energiapuuvaroista sekä energiapuun talteenottomahdollisuuksista pienpuun liikkeelle saamiseksi. Metsänhoitoyhdistysten aktiivinen rooli on tärkeä tässä yhteydessä. Metsänomistajat ovat halukkaita osallistumaan paikallistason yhteistyöhankkeisiin. Yhteistyö tuo kustannussäästöjä ja mahdollistaa energiapuureservien tehokkaan hyödyntämisen. Tehtävän 2 tutkimusaineisto käsitti kuusitoista nuoren kasvatusmetsän harvennuskohdetta Häme-Uusimaan metsäkeskuksen alueella. Kahta metsikköä (metsiköt 3 ja 14) lukuun ottamatta metsiköt olivat kemera-kelpoisia. Metsiköt 3 ja 14 eivät täyttäneet harvennuksen jälkeistä valtapituuskriteeriä (< 14 m), mutta ne täyttivät muilta osin kemera-kriteerit ja sisällytettiin täten tutkimukseen. Metsiköissä poistuma vaihteli välillä 1100-3694 kpl/ha, valtapituus harvennuksen jälkeen välillä 11,4-14,5 m ja pohjapintaalalla painotettu rinnankorkeusläpimitta harvennuksen jälkeen oli 11,5 15,6 cm. Kussakin metsikössä verrattiin pelkkää energiapuun talteenottoa (kokopuukorjuu), pelkkää ainespuun korjuuta ja integroitua korjuuta, jossa otetaan talteen sekä aines- että energiapuuositteet. Kuvassa 3 on esitetty vaihtoehtojen kertymät. Kuva 3. Kertymät eri korjuuvaihtoehdoilla. Korjuuvaihtoehdolle määritettiin kannattavuus metsänomistajan näkökulmasta. Ainespuun korjuussa laskettiin kannattavuus myös tilanteessa, jossa korjuun yhteydessä tehtävään raivaukseen ei saataisi kemera-tukea. Vertailtavia vaihtoehtoja oli neljä: ainespuun korjuu hankintakauppana ilman tukia ( Ainespuu ), ainespuun korjuu hankintakauppana siten, että korjuun yhteydessä tehtävään raivaukseen saadaan kemera-tuki ( Ainespuu_tuki ), energiapuun talteenotto kokopuuna ( Energiapuu ) siten, että kemera-tuet mukana laskelmissa ja integroitu korjuu ( Integroitu ) kemera-tuilla. 10
Metsähakkeen hinta laskelmissa oli 9 /MWh. Hankintakaupan puutavaralajeittaiset yksikköhinnat saatiin METINFO-tilastopalvelusta. Ainespuun korjuussa hankintakauppana hakkuutuloista vähennettiin korjuukustannukset (kuva 4) olettaen, että metsänomistaja tekee korjuun itse tai teettää hakkuun ja metsäkuljetuksen annetuilla kustannusperusteilla. Laskelmiin sisällytettiin kaikki tuet, jotka perustuvat voimassa oleviin Kestävän Metsätalouden Rahoituslakiin ja asetuksiin. Energiapuun korjuun toimintavaihtoehdossa metsänomistajalle kohdennettiin hakkuun ja metsäkuljetuksen lisäksi myös haketus- ja kaukokuljetuskustannukset (5,8 /m 3 ). Kuva 4. Toimintavaihtoehtojen keskimääräiset laskennalliset korjuukustannukset miestyönä tai konehakkuuna. Janat kuvaavat korjuukustannusten vaihteluväliä. Hehtaarikohtaisten nettotulosten (kuvat 5 ja 6) perusteella pelkkä energiapuun talteenotto ei ollut metsänomistajalle kannattavin vaihtoehto yhdessäkään metsikössä. Metsiköissä 11 ja 14 integroitu korjuu miestyönä hakkuussa oli kuitenkin metsänomistajalle kannattavampaa kuin ainespuun korjuu hankintakauppana, vaikka ainespuun korjuun yhteydessä tehtävään raivaukseen saatiinkin kemera-tuet. 11
Kuva 5. Metsänomistajan hehtaarikohtainen nettotulos ( /ha) eri vaihtoehdoissa, miestyönä hakkuu. Kuva 6. Metsänomistajan hehtaarikohtainen nettotulos ( /ha) eri vaihtoehdoissa, konehakkuu. Nykyisellä tukijärjestelmällä metsänomistajan kannatti korjata "selvätkin" energiapuukohteet ainespuuna. Kuitenkin integroidun korjuun nettotulos oli yhdessätoista metsikössä parempi kuin ainespuun korjuun tulos ilman kemera-tukia. Näissä kohteissa integroidun korjuun kertymä oli keskimäärin 22,7 m 3 /ha energiapuuta ja 58,3 m 3 /ha ainespuuta. Nykyisen tukijärjestelmän puitteissa metsänomistajalle oli kannattavampaa korjata ainoastaan ainespuu ja jättää energiaosite hyödyntämättä. Tukijärjestelmää voidaan tältä osin pitää vääristävänä. Osa energiapuupotentiaalista (kannattavat integroidun korjuun kohteet) jää hyödyntämättä, vaikka yksityisen metsänomistajankin näkökulmasta integroitu korjuu olisi perustellumpi vaihtoehto, jos ainespuun korjuussa ei saataisi kemera-tukia. Pelkkä energiapuun talteenotto oli kannattavampaa kuin integroitu korjuu (konehakkuuna) ainoastaan metsiköissä 1, 5 ja 15, joissa ainespuukertymät olivat pieniä. Integroitu korjuu on järkevää kohteissa, joista kertyy suhteellisen paljon sekä ener- 12
gia- että ainespuuta. Pelkkä energiapuun talteenotto on perusteltua kohteissa, joissa on energiapuuta vähintään 40 m 3 /ha ja ainespuuta on vähän. 3. Tutkimustyön tulosten hyödyntäminen Tutkimus on ollut osin perustutkimushanke, joka on tuottanut tietoa päätöksenteon pohjaksi. Erityisesti pienet, mutta lisääntyvässä määrin myös suuren mittakaavan energialaitokset tarvitsevat pienpuuhaketta. Nuorten metsien energiapuupotentiaali on merkittävä, mutta energiapuun liikkeelle saanti riippuu paitsi käyttäjien aktiivisuudesta myös metsänomistajien asenteista ja yhteistyöhalukkuudesta. Kun pienpuulla ei ole kantohintaa, toiminnan talous on kemera-tukien varassa. Tulosten mukaan metsänomistajat ovat halukkaita energiapuun korjuuseen, ja keskeisenä vaikutteena on metsien hoito. Metsänomistajat kokevat korjuutyön laadun tärkeäksi tekijäksi. Energiapuulle kaivataan myös kantohintaa. Metsänhoitoyhdistyksillä on tärkeä rooli neuvonnassa ja yhteistyöhankkeiden vetämisessä. Kemera-tuilla on keskeinen merkitys nuorten metsien energiapuupotentiaalin hyödyntämisessä. Koska tukiin käytettävät varat ovat rajalliset, tukien kannustavuuteen ja tehokkaaseen kohdentamiseen tulisi kiinnittää erityistä huomiota. Nykyiset energiapuuharvennuskohteet ovat pääosin seurausta taimikonhoidon laiminlyönneistä. Nyt energiapuuharvennus usein korvaa ainespuuensiharvennuksen, koska energiapuuharvennuksen jälkeiset runkoluvut ovat Metsätalouden kehittämiskeskus Tapion tulosten mukaan lähellä ainespuuensiharvennuksen jälkeisiä runkolukuja. Energiapuuharvennusten vaikeat korjuuolot johtavat myös korkeisiin kustannuksiin, joita tuet tosin kompensoivat. Tulevaisuudessa nuorten metsien energiapuu on yksi puutavaralaji muiden joukossa. Se voidaan ottaa talteen integroidussa korjuussa ainespuun korjuun yhteydessä tai omana toimenpiteenään. Joillakin kasvupaikoilla ja käyttöpaikkojen lähellä saattaa olla järkevää ottaa energiapuun tuotanto mukaan metsänkasvatusohjelmaan. Tällöin taimikonhoidon jälkeen kasvatettava puusto on tiheämpi, esimerkiksi 3500 4000 runkoa hehtaarilla. Pääasiassa energiapuuta tuottava energiapuuharvennus tehtäisiin tällöin aiemmin kuin normaali ainespuuharvennus. Energiapuuharvennus ei myöskään syrjäyttäisi ainespuuensiharvennusta, joka ainoastaan siirtyisi hieman nykyistä myöhemmäksi keskimääräisen runkokoon ollessa samalla korjuun kannalta suotuisampi. Suurempi kasvatustiheys saattaisi myös parantaa runkojen laatua männiköissä. Energiapuuharvennusta osana kasvatusketjua selvitetään parhaillaan Metsäntutkimuslaitoksella. Taustatietoa sekä "ohjatusta" että "hätätoimenpiteenä" tehtävästä energiapuuharvennusvaihtoehdosta kaivataan, kun Metsätalouden kehittämiskeskus Tapio tarkistaa metsänhoitosuosituksiaan. 4. Jatkotutkimuksen ja -kehittämistyön tarve Tehtävän 1 aineistoa tullaan vielä analysoimaan tarkemmin. Tällöin selvitetään erityisesti metsänomistajien taustan (kaupunkilaismetsänomistaja, tilalla asuva) ja metsänomistuksen (tilakoko, hakkuumahdollisuudet) vaikutuksia yhteistyöhalukkuuteen ja energiapuun korjuuseen. 13
Tehtävän 2 osalta jatkotutkimusta tullaan tekemään Metsäntutkimuslaitoksen käynnissä olevassa "Energiapuu osaksi kasvatusketjua" hankkeessa. Nyt päättyneen hankkeen tulokset osoittavat, ettei tukijärjestelmä parhaalla mahdollisella tavalla tue energiapuun talteenottoa. Energia- ja ainespuun integroitu korjuu olisi metsänomistajan kannalta hyvin kilpailukykyinen vaihtoehto, mutta ainespuun korjuun yhteydessä raivaukseen saatava tuki tekee pelkän ainespuun talteenoton usein houkuttelevimmaksi vaihtoehdoksi. Kemera-tukijärjestelmää uudistettaessa olisi myös syytä miettiä, mikä on energiapuun saatavuus nuorista metsistä ja millaiset ovat energiapuuharvennuksen korjuuolot tulevaisuudessa, jos tuki suunnataan yhä selvemmin taimikoiden hoitoon. 5. Projektissa tehdyt julkaisut Sirén, M., Tanttu, V. & Ahtikoski, A. 2002. Energiapuun korjuun tehostaminen nuorista metsistä -osaprojekti. Julkaisussa: Alakangas, E. (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2002. Puuenergian teknologiaohjelman uosiseminaari, Joensuu, 18.- 19.9.2002. VTT Symposium 221: 57-61. Sirén, M., Tanttu, V. & Ahtikoski, A. 2004. Energiapuun korjuun tehostaminen nuorista metsistä -osaprojekti. Julkaisussa: Alakangas, E. & Holviala, N, (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2003. VTT Symposium 231: 39-51. Tanttu, V. 2004. Tuntevatko metsänomistajat energiapuun. Teho 1:36-37. Tanttu, V. & Sirén, M. 2002. Korjuuta keskittämällä kustannustehokkuutta. Puuenergia 2: 12-13, 33. Tanttu, V. & Sirén, M. 2002. Leimikkokeskityksillä parempiin korjuuoloihin. Concentrated harvesting results in better conditions. Teho 1: 32-34, 47. Tanttu, V. & Sirén, M. 2003. Increasing forest chip production by the integrated harvesting of small trees and logging residues. In: Iwarsson, M. & Baryd, B. (eds.). 2nd Forest Engineering Conference, 12-15 May 2003, Växjö, Sweden. Proceedings. Technique and Methods. SkogForsk, Arbetsrapport 539: 30-33. Tanttu, V. Sirén M. & Ahtikoski, A. 2003. Metsänomistajien arviot energiapuun talteenoton lisäämisestä. Työtehoseuran metsätiedote 669. 4 s. Tanttu, V. & Sirén, M. 2004. Co-operation and integration in wood energy production. International Journal of Forest Engineering, vol. 15 no. 2:85-94. Ahtikoski, A., Sirén, M. & Tanttu, V. 2004. Valtion tuet ja tukien merkitys nuorten metsien energiapuun talteenotossa, tapaustutkimus Etelä-Suomesta. 25 s. (käsikirjoitus Metsätieteen aikakausikirjaan). 14
Nuorista metsistä korjattavan energiapuun kuivatus ja varastointi osaprojekti Kari Hillebrand VTT Prosessit PL 1603, 40101 Jyväskylä Juha Nurmi Metsäntutkimuslaitos, Kannuksen tutkimusasema PL 44, 69101 Kannus 1. Tutkimustyön toteutus Hankkeessa selvitettiin nuorista metsistä energiapuuksi korjatun kokopuun ja joukkokäsitellyn puun kuivatuksen ja varastoinnin vaikutusta polttoaineen laatuun sekä kuivatuksen ja karsinnan vaikutusta neulasten määrään. Energiapuun kuivatus- ja varastointikokeet tehtiin palstalla ja tienvarsivarastoissa. Erilaisissa varastointitekniikoissa otettiin huomioon mm. kasojen sijainti, koko ja peittäminen. Kuivatus- ja varastointikokeet palstalla tehtiin kokopuukasoissa ja puun joukkokäsittelyssä syntyvissä kourakasoissa. Kuivatus ja varastointi suuremmissa varastokasoissa tehtiin tienvarressa. Varastokasoja tehtiin sekä karsimattomista että puun joukkokäsittelyssä syntyvästä osittain karsituista puista. Osa varastokasoista peitettiin. Kuivatusja varastointikokeet tehtiin 12 eri kohteessa Keski-Pohjanmaan, Keski-Suomen ja Etelä- Karjalan maakunnissa. Yhteensä varastokasoja tehtiin 37 kpl. Varastokasat tehtiin yhdessä UPM-Kymmene Metsä Oy:n, StoraEnso Metsä Oy:n ja Biowatti Oy:n kanssa. 2. Tutkimustyön tulokset Pienpuu kuivuu hyvin välivarastossa kesäaikana. Jos varastokasa on tehty avoimelle paikalle, alenee kosteus yhden kesän aikana alle 40 %:iin (kuva 1). Talven aikanakaan varas tokasassa oleva pienpuu ei kastu vastaavasti kuten esim. hakkuutähteet. Joukkokäsiteltyjen puiden aisautuminen karsinnan aikana vaikutti siihen, että kokopuut ja joukkokäsitellyt puut kuivuivat yhtä hyvin. Jos varastointiaika palstalla muodostuu pitkäksi, on kuivumistulos hyvällä välivarastopaikalla lähes yhtä hyvä. Näin ollen lienee korjuun kannalta järkevintä ajaa kaadetut puut, olivatpa ne joukkokäsiteltyjä tai kokopuita, välittömästi välivarastoon. Koivu- ja mäntykokopuun kuiva-aineen tehollisessa lämpöarvossa ei havaittu merkittäviä muutoksia varastoinnin aikana. Tämä viittaa siihen, että alkuainesuhteissa ei ehtinyt tapahtua suuria muutoksia. Merkittävämpää on kosteuden muutoksesta aiheutuva lämpöarvon muutos. 15
60 50 Kosteus, % 40 30 20 Peittämätön Peitetty 10 0 1.5.02 1.7.02 1.9.02 1.11.02 1.1.03 1.3.03 1.5.03 1.7.03 1.9.03 Kuva 1. Kokopuitten kuivuminen varastossa Huhtialla. Varastokasan peittämisen vaikutusta kuivumiseen tutkittiin peittämällä osa kasoista kahdella rinnakkaisella peittopaperilla. Varastokasojen peittämisellä saadaan noin 6 %- yksikköä kuivempaa polttohaketta (kuva 2). Pienpuitten kohdalla varastokasan peittämisellä ei siten ole yhtä suurta vaikutusta kuin hakkuutähteillä, joilla kasojen peittämisellä saadaan 10 15 %-yksikköä kuivempaa haketta. Pienpuun kohdalla katteesta saa- 60 50 40 Kosteus, % 30 20 10 0 Varaston alkukosteus Peittämättömän varastokasan loppukosteus Peitetyn varastokasan loppukosteus Kuva 2. Varastokasan peittämisen vaikutus kokopuun kosteuteen. Tulos laskettu koko aineistosta. 16
tava etu lienee suurin, mikäli sillä pystytään estämään lumen sulamisesta aiheutuva kosteuden lisäys. Varaston tiiviydellä (kokopuu tai ranka) ja korkeudella on suuri vaikutus peittämisen kustannuksiin (kuva 3). Ottamalla huomioon kosteuden vaikutus hakkeen sisältämään energiamäärään voidaan laskennallisesti arvioida, että peittämisellä tulisi voida alentaa hakkeen kosteutta 6 8 %-yksikköä, jotta peittämisen kustannukset tulee katetuksi. Peittämistä tärkeämmäksi tekijäksi osoittautui varastokasan ympäristö. Varjossa sijanneiden varastokasojen kosteus oli 7 17 %-yksikköä suurempi kuin avoimella paikalla sijainneiden varastokasojen. Kustannus, /MWh 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45 0.43 0.41 0.39 0.37 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9 0.89 Energiatiheys, MWh/m3 0.35 0.88 25 30 35 40 45 50 55 Hakeen kosteus, % kokop, 3 m kokop, 5 m ranka, 3 m ranka, 5 m MWh/m3 Kuva 3. Varastojen peittämisen kustannus puun kosteuden funktiona pienkokopuulle ja karsitulle pienpuulle, kun varaston korkeus on 3 m tai 5 m. Kuvassa esitetyn energiatiheyden avulla kustannukset voidaan muuntaa hake-m 3 kohti. Kokopuun palstalla kuivaus ei ole vastaus ravinnerikkaitten neulasten varistamiseen. Rasikuivauksen toimivuus männyn neulasten karistajana oli tutkimuksen mukaan erittäin huono. Mikäli puuston kasvu ja maaperän ravinnetasapaino vaativat neulasmassan poistoa, on se tehtävä joukkokäsittelyn menetelmin. Menetelmä alentaa kuitenkin raakaainekertymää oksien määrällä. Toisaalta ei tule unohtaa, että joukkokäsittelyn tuloksena syntyy rankaa, josta saatava hake on kokopuuhaketta tasalaatuisempaa. Varaston teon ajankohdalla tai varastoinnin pituudella, peittämisellä tai puulajilla ei kerätyn aineiston perusteella ole natriumia lukuunottamatta vaikutusta alkali- tai maaalkalimetallien pitoisuuksiin kokopuubiomassan varastoinnin yhteydessä. Kloorin määrä vähenee varastoinnin aikana liikkuvuutensa ansiosta. Tämä on tärkeä havainto siksi, 17
että joissain yhteyksissä on neulasten varisemista pidetty kloorin määrän vähentämisen edellytyksenä. Näin ei kuitenkaan näyttäisi olevan männyn kohdalla. Kokopuitten tuhkapitoisuudet vaihtelivat välillä 0,5-1,0 %, mikä on normaali vaihtelu kyseiselle materiaalille. Tuhkapitoisuuden tiedetään nousevan kuiva-ainetappioitten myötä, mutta tällaista vaihtelua ei havaittu otetuissa näytteissä. Havaintoa tukevat myös alkuaineanalyysit, joiden perusteella useimpien alkalimetallien ja muitten kivennäisalkuaineitten pitoisuudet ovat pysyneet muuttumattomina. Näyttäisi siis siltä, että näitä kattilalaitosten kannalta osin haitallisia alkuaineita ei pystytä välivarastoinnin keinoilla alentamaan. Materiaalinäytteistä (hakkeesta) mitatut mesofiilisten sienten pitoisuudet olivat 1,6 x 10 6 4,2 x 10 6 cfu/g, ollen noin sadasosa varastoidussa hakkuutähteessä esiintyvästä pitoisuudesta. Havaittu ero selittynee materiaalien erilaisesta neulaspitoisuudesta ja puuaineen osuudesta. Termotoleranttien sienten pitoisuudet olivat erittäin pieniä (200 2000 cfu/g). Mesofiilisten bakteerien pitoisuudet olivat 16 x 10 6 70 x 10 6 cfu/g, ollen samaa suuruusluokkaa kuin hakkuutähteillä. Termofiilisten aktinobakteerien pitoisuus oli alle määritysrajan (100 cfu/g). Varastokasojen peittäminen vähentää sienten ja bakteerien kasvua, peiton suojatessa materiaalia kastumiselta. Peitetyissä varastokasoissa mesofiilisten sienten pitoisuus oli noin 2,5- ja mesofiilisten bakteerien noin 4,5-kertaa pienempi peittämättömiin varastokasoihin verrattuna. Haketusvaiheessa esiintyvien mikrobipitoisuuksien määrä hakkeessa oli sen verran korkea, että se tulee ottaa huomioon arvioitaessa työntekijöille aiheutuvaa terveydellistä riskiä. 3. Tutkimustyön tulosten hyödyntäminen Tutkimuksessa on syntynyt tieto siitä, miten nuorista metsistä korjattavan energiapuun loppukosteus saadaan käyttäjälle alle 40 %:n kosteudessa. Paremmasta laadusta hyötyvät hakkeen käyttäjät. Tuloksista hyötyvät suuremman lämpöarvon johdosta myös hakkeen tuottajat korjuu- ja kuljetuskustannusten pienenemisen myötä tuotettua energiayksikköä kohti. 4. Jatkotutkimuksen ja -kehittämistyön tarve Tutkimus osoitti, että kokopuun palstalla kuivaus ei ole vastaus ravinnerikkaitten neulasten varistamiseen. Rasikuivauksen toimivuus männyn neulasten karistajana oli tutkimuksen mukaan erittäin huono. Mikäli puuston kasvu ja maaperän ravinnetasapaino vaativat neulasmassan poistoa, on se tehtävä joukkokäsittelyn menetelmin. Menetelmä alentaa kuitenkin raaka-ainekertymää oksien määrällä. Tehokas karsinta vähentää kertymää noin 15 %. Kertymätappiota voitaisiin kuitenkin pienentää kehittämällä laite, joka poistaisi pelkät neulaset, mutta ei itse oksia. 18
5. Projektissa tehdyt julkaisut Hillebrand, K. (toim.) 2002. Metsähakkeen tuotannon kehittäminen nuorista metsistä PUUT28. Julkaisussa: Alakangas E. (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2002. VTT Symposium 221, 53 74. Hillebrand, K. (toim.), 2003. Metsähakkeen tuotannon kehittäminen nuorista metsistä PUUT28. Julkaisussa: Alakangas E. & Holviala N. (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2003. VTT Symposium 231, 35-76. Hillebrand, K. & Nurmi, J. 2002. Energiapuun kuivatus ja varastointi osaprojekti. Julkaisussa: Alakangas E. (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2002. VTT Symposium 221, 63-66. Hillebrand, K. & Nurmi, J. 2003. Energiapuun kuivatus ja varastointi osaprojekti. Julkaisussa: Alakangas E. & Holviala N. (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2003. VTT Symposium 231, 53-62. Nurmi, J. 2003. Neulasmassan poistaminen metsässä - koneellisesti vai luonnon menetelmillä. Bioenergia 2/2003. s. 10-11. 19
Metsähakkeen tuotannon kustannustekijät ja toimituslogistiikka osaprojekti Antti Asikainen, Juha Laitila & Lauri Sikanen Metsäntutkimuslaitos, Joensuun tutkimuskeskus PL 68, 80101 Joensuu 1. Tutkimustyö toteutus Hankkeessa kehitettiin VMI:n koeala- ja monilähdeinventointiaineistoon sekä metsäyhtiöiden leimikkotietoihin perustuva nuorten metsien energiapuun kertymä- ja korjuukustannusten laskentamenetelmä. Kertymälaskelmissa hankinta-alueen säde oli 100 km tieverkkoa pitkin ja hankinta-alueet sijaitsivat Joensuun, Kouvolan, Vaasan, Jyväskylän, Kajaanin, Rovaniemen ja Valkeakosken ympäristössä. Alueet olivat samat kuin aiemmassa Hakkuutähdehakkeen kustannustekijät ja suurimittakaavainen hankinta projektissa. Tämä sen vuoksi, että voitiin verrata hakkuutähdehakkeen ja pienpuuhakkeen kertymiä ja korjuukustannuksia eri rajoitteilla sekä arvioida raaka-ainevirtojen integroinnin kustannusvaikutuksia maan eri osissa. Pienpuun kertymätarkastelut perustuivat VMI 8:n ja 9:n metsäkeskuskohtaisiin koealatietoihin. Laskennassa olivat mukana ne varttuneiden taimikoiden ja nuorten kasvatusmetsien koealat, joilla oli ensimmäisellä 5-v kaudella taimikonhoidon tai ensiharvennuksen tarve. Kertymään laskettiin mukaan kaikki ne harvennuspoistuman puut, myös ainespuun mitat täyttävät puut, joiden rinnankorkeusläpimitta oli yli 4 cm. Kertymätarkastelussa oli mukana myös puiden latvusmassa. Metsäkuljetusmatkat ja etäisyydet käyttöpaikoille tieverkkoa pitkin laskettiin metsäyhtiöiden leimikkotietojen pohjalta. Kertymätarkasteluissa pienpuun saatavuudella määritettiin viisi tasoa ja rajoitetta: 1. Ainespuun hehtaarikohtainen kertymä saa olla enintään 25 m³/ha. 2. Energiapuun hehtaarikohtainen kertymä pitää olla vähintään 25 m³/ha 3. Ravinnerajoite. Turvemaat ja mustikkatyyppiä karummat kasvupaikat eivät ole mukana kertymätarkastelusta 4. Rungon keskikoko. Laskentakuviolla rungon keskikoko pitää olla vähintään 10 dm³ 5. Hakkuun kiireellisyys. Edellä mainittujen rajoitteiden lisäksi laskentakuviolla on taimikonhoito tai ensiharvennus myöhässä eli ns. rästikohteet. Hankkeen aikana tehtiin aika- ja tuottavuustutkimuksia seuraavista koneista ja menetelmistä: 1. Timberjack 720 keräävä kaatokoura talvi ja kesäolosuhteissa 2. Moipu 400 E + Valmet 840 energiapuu korjuri 3. Pienpuun paalaus Fiberpac 370 B hakkuutähdepaalaimella 4. Pienpuun metsäkuljetuksen tuottavuus koneellisen ja miestyönä tehdyn kaatokasauksen jälkeen. 20
Energiapuun eri korjuuketjujen korjuukustannusten laskennassa käytettiin joko olemassa olevia tuottavuusfunktioita tai luotiin puuttuvien tuottavuusfunktioiden tilalle uudet, aikatutkimuksiin perustuvat tuottavuusfunktiot. Kustannuslaskennassa tarkasteltiin manuaalisen ja koneellisen korjuun menetelmäketjuja, joissa pienpuu haketettiin tienvarsivarastolla tai se toimitettiin kokopuuna voimalaitoksella haketettavaksi. Pienpuun korjuukustannukset laskettiin VMI:n koealatietojen pohjalta Joensuun, Kouvolan, Vaasan, Jyväskylän, Kajaanin, Rovaniemen ja Valkeakosken alueille. 2. Tutkimustyön tulokset Pienpuun saatavuus vaihtelee maan eri osissa. Laskenta-alueista Valkeakosken ympäristössä pienpuun kertymä oli suurin ja Vaasan ympäristössä pienin (kuva 1). Vaasan ympäristössä kertymä 100 kilometrin säteellä oli eri rajoitteilla 210 000 50 000 m³ vuodessa ja Valkeakosken alueella 890 000 250 000 m³ vuodessa. Kouvolan ympäristössä kertymät olivat likimain samalla tasolla kuin Valkeakoskella. Joensuun, Jyväskylän ja Kajaanin ympäristössä kertymät olivat 500 000 120 000 m³ vuodessa. (kuva 1). Esitetyt kertymät ovat potentiaalisia ja laskentaoletuksena oli, että kaikki kohteet saadaan tarvittaessa korjuun piiriin. Käytännössä on kuitenkin ylioptimistista olettaa, että kaikki korjuukelpoiset kohteet tulevat markkinoille ja energiapuu saadaan talteen. Kokopuuhakkeen saatavuus nuorista metsistä eri rajoitteilla Vuotuinen kertymä, m³ 1000000 800000 600000 400000 200000 0 Jyväskylä Joensuu Kajaani Vaasa Kouvola Rovaniemi Valkeakoski Maks. 25 m³/ha Min. 25 m³/ha Ravinteisuus Min 10 dm³ Myöhässä Kuva 1. Pienpuun saatavuus maan eri osissa eri kertymärajoitteilla. Kertymälaskelmissa käytetyt rajoitteet vaikuttavat energiapuukertymän puulajisuhteisiin (kuva 2). Kasvupaikan viljavuudelle asetetut minimi rajoitteet pienentävät männyn osuutta kokonaiskertymästä ja rehevien maiden rästikohteilla pääpuulajina on useimmiten joko koivua, haapaa tai leppää. 21
Puulajien suhteelliset osuudet kertymästä, Vaasa 70 % Suhteellinen osuus, % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Mänty Kuusi Koivu Lehtipuu 0 % Max. 25 m³/ha Min. 25 m³/ha Ravinteisuus Min 10 dm³ Myöhässä Kuva 2. Rajoitteiden vaikutus puulajien suhteelliseen osuuteen kertymästä. Esimerkkinä Vaasan ympäristö. Aikatutkimusaineistossa Timberjack 720 keräävän kaatokouran keskimääräinen tehotuntituottavuus oli 5,9 m³/h ja poistettavien runkojen keskitilavuus 24 dm³. Tuottavuus vaihteli välillä 0,6 13,2 m³/tehotunti ja poistuman keskijäreys välillä 4,5 58 dm³ (kuva 3). Käsiteltävien runkojen lukumäärä oli 105 629 runkoa tehotunnissa. TJ 720:n tehotuntituottavuus talvi- ja kesäolosuhteissa Tehotuntituottavuus, m³/h 15,0 12,0 9,0 6,0 3,0 0,0 0 15 30 45 60 Talvi Kesä Puun keskitilavuus, dm³ Kuva 3. Timberjack 720 keräävän kaatokouran tuottavuus kesä- ja talviolosuhteissa aikatutkimuskoealoittain. Kuvissa 4 ja 5 on tarkasteltu kokopuurungon tilavuuden ja poistuman tiheyden vaikutusta Timberjack 720 keräävän kaatokouran tuottavuuteen. Kuvassa 4 puun tilavuus vaihtelee välillä 10 60 dm³ poistuman runkomäärän pysyessä vakiona (1500 runkoa hehtaarilta). Kuvassa 5 puun tilavuus pysyy vakiona (25 litraa) mutta poistettavien puiden lukumäärä kasvaa 500:sta 3500:een runkoon hehtaarilta. 22
Tuottavuus, m³/h Tehotuntituottavuus, m³/h 12 10 8 6 4 2 0 10 20 30 40 50 60 Kokopuun tilavuus, dm³ Kuva 4. Puun tilavuuden vaikutus kaato-kasauskoneen tehotuntituottavuuteen. Tuottavuus, m³/h Tehotuntituottavuus, m³/h 12 10 8 6 4 2 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Poistuma, runkoja hehtaarilta Kuva 5. Tiheyden vaikutus kaato-kasauskoneen tuottavuuteen. Kokopuun tilavuuden kasvu 10 dm³:stä 60 dm³:iin nosti kaato-kasauskoneen tehotuntituottavuutta kahdesta kiintokuutiosta kymmeneen kiintokuutioon tehotunnissa (kuva 4). Poistuman kasvu 500:sta rungosta 3500:een runkoon hehtaarilta lisäsi kaato-kasauksen tuottavuutta neljästä kiintokuutiosta kahdeksaan kiintokuutioon (kuva 5). Metsäkuljetuksen tuottavuus koneellisen kaato-kasauksen jäljiltä oli huomattavasti tehokkaampaa kuin jos kaato-kasaus olisi tehty metsurityönä. Suurin tuottavuuseroa selittävä tekijä on kourataakkojen koko. Koneellisen kaatokasauksen jäljiltä kourakasat ovat suuria, mikä puolestaan tehostaa kuormaustyötä. Miestyönä hakkuun jäljiltä kourakasat ovat pienempiä ja kasat ovat levittäytyneet suomumaisina muodostelmina laajemmalle alueelle, mikä vastaavasti hidastaa kuorman tekoa. Kuvissa 6 ja 7 on esitetty kuormakoon ja metsäkuljetusmatkan sekä ajouravarsitiheyden ja metsäkuljetusmatkan vaikutusta pienpuun metsäkuljetuksen tuottavuuteen. Koneellisen kaadon jälkeisessä metsäkuljetuksessa kuormakoon kasvattaminen neljästä yhdek- 23
sään kiintokuutioon lisäsi tuottavuutta 50 metrin metsäkuljetusmatkalla 1,7 m³/tehotunnissa. Metsäkuljetusmatkan ollessa 450 metriä, kuormakoon kasvattaminen paransi tuottavuutta 3,9 m³/tehotunnissa. Metsurikaadon jäljiltä kuormakoon kasvattaminen nosti tuottavuutta 0,4 ja 1,7 m³/tehotunnissa (kuva 6). Pienpuun kertymä oli vakio, 60 m³ hehtaarilta. 50:n metrin kuljetusmatkalla hehtaarikohtaisen kertymän kasvaminen 30:stä kiintokuutiosta 75:een kiintokuutioon hehtaarilta lisäsi metsäkuljetuksen tuottavuutta 5m³/tehotunnissa, kun pienpuu oli kaato-kasattu koneellisesti. 450:n metrin kuljetusmatkalla ajouravarsitiheyden kasvu paransi tuottavuutta 1,5 (kuva 7). Kun pienpuut oli kaato-kasattu metsurityönä, pienpuukertymän kasvu 30:stä kiintokuutiosta 75:een kiintokuutioon hehtaarilta, lisäsi tuottavuutta 50 metrin metsäkuljetusmatkalla 1 m³/tehotunnissa ja 450 metrin metsäkuljetusmatkalla 0,5 m³/tehotunnissa (kuva 7). Metsätraktorin kuormakoko oli vakio, 6 m³. Tehotuntituottavuus, m³/h 21 18 15 12 9 6 3 0 Metsurihakkuun metsäkuljetus, kuormakoko 4-9 m³ Motohakkuun metsäkuljetus, kuormakoko 4-9 m³ 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Metsäkuljetusmatka, m Kuva 6. Pienpuun metsäkuljetuksen tuottavuus metsäkuljetusmatkan ja kuormakoon mukaan metsuri- ja konehakkuun jäljiltä. Hehtaarikohtainen poistuma 60 m³/ha. 21 Tehotuntituottavuus, m³/h 18 15 12 9 6 3 0 Metsurihakkuun metsäkuljetus, poistuman tiheys 30-75 m³/ha 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Metsäkuljetusmatka, m Motohakkuun metsäkuljetus, poistuman tiheys 30-75m³/ha Kuva 7. Pienpuun metsäkuljetuksen tuottavuus ajouravarsitiheyden ja metsäkuljetusmatkan mukaan metsuri- ja konehakkuun jäljiltä. Kuormakoko 6 m³. 24
Energiapuu korjurin (Moipu 400 E + Valmet 840) keskimääräinen tehotuntituottavuus oli 250 metrin metsäkuljetusmatkalla 3,4 m³/tehotunnissa (2,9-4,8 m³/h). Rungon keskikoko oli 31 dm³ ja keskipituus 9,4 metriä. Keskipoistuma oli 2000 runkoa hehtaarilta. Pienpuun välivarastolla paalauksessa tuottavuus oli 27 paalia tehotunnissa. Kokopuupaalin kiintotilavuus oli 0,63 m³ ja kiintotilavuusprosentti 49 %. Pienpuuhakkeen käyttöpaikkahinnan kustannusrakenne selvitettiin välivarastohaketukseen ja kokopuiden käyttöpaikkahaketukseen perustuvilla ketjuilla työvaiheittain (kuva 8). Hankintaketjuilla pienpuun kaato-kasaus tapahtui joko koneellisesti tai metsurityönä. Kokopuiden kaukokuljetuksessa auton kuormakoko oli joko 30 m³ tai 20 m³. Laskelma perustui esimerkkileimikkoon, jonka metsäkuljetusmatka oli 200 metriä, energiapuukertymä 50 m³/ha ja poistettavien runkojen keskikoko 30 dm³. Korjattavasta energiapuusta männyn osuus oli 29 %, kuusen 10 % ja lehtipuiden 61 %. Kaukokuljetusmatka oli 40 kilometriä. 35 Työvaiheiden osuus käyttöpaikkahinnasta, /m³ 30 25 20 15 10 5 0 Moto & Vv-hake Moto & Irto 30 m³ Manu & Vv-hake Manu & Irto 30 m³ Moto & Irto 20 m³ Manu & Irto 20 m³ Kaukokuljetus Haketus Metsäkuljetus Kaatokasaus Organisaatio Kuva 8. Työvaiheiden osuus käyttöpaikkahinnasta eri pienpuu korjuuketjuilla. Esimerkkityömaalla kallein työvaihe oli kaatokasaus, jonka osuus käyttöpaikkahinnasta oli n. 13 /m³. Erot miestyönä tai koneella tehdyn kaatokasauksen kustannusten välillä ovat pienet, mutta kun huomioidaan metsäkuljetuksen tehostuminen koneellisen kaadon jäljiltä, on koneellinen korjuu miestyötä edullisempaa. Pienpuuhakkeen tuotantokustannukset käyttöpaikalle toimitettuna oli menetelmästä riippuen 28 34 /m³. Käyttöpaikkahintoja tarkasteltaessa ero kalleimman ja halvimman alueen välillä oli 15 %. Valkeakoskella ja Kouvolassa oli halvimmat käyttöpaikkahinnat (kuva 9). Seuraavaksi edullisimmat alueet olivat Jyväskylä, Joensuu ja Kajaani. Rovaniemellä oli korkein käyttö-paikkahinta ja Vaasassa toiseksi korkein. Vuotuisen hankintamäärän nousu 5000 m³:stä 150 000 m³:iin nosti käyttöpaikkahintaa keskimäärin 10-15 %, kun pienpuun korjuu perustui koneelliseen kaatokasaukseen ja välivarastolla haketukseen. Vaasassa, jossa pienpuun kertymä oli pienin, vuotuisen hankintamäärän kasvattaminen 5000 m³:stä 150 000 m³:iin nosti käyttöpaikkahintaa peräti 26 %. 25
Koneelliseen kaato-kasaukseen ja kokopuun käyttöpaikkahaketukseen perustuva korjuuketju oli menetelmävertailussa edullisin kokopuuhakkeen tuotantomenetelmä (kuva 10). Vertailussa oli mukana pienpuun koneelliseen tai manuaalinen kaatokasaukseen perustuvat ketjut, joissa haketus tapahtui joko välivarastolla tai pienpuu kuljetettiin kokopuuna tai paalattuna käyttöpaikalla haketettavaksi. Menetelmävertailu tehtiin Jyväskylän alueelle. Suhteellinen keskihinta 135 % 130 % 125 % 120 % 115 % 110 % 105 % 100 % 95 % Rovaniemi Vaasa Kajaani Joensuu Jyväskylä Valkeakoski Kouvola 5000 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 Pienpuun korjuumäärä, m³/a Kuva 9. Suhteelliset käyttöpaikkahinnat maan eri osissa. Kouvolassa käyttöpaikkahinta 5000 m³ vuotuisella korjuumäärällä = 100 %. Suhteellinen käyttöpaikkahinta 160 % 150 % 140 % 130 % 120 % 110 % 100 % 90 % RT-manu Vv-manu Irto-manu RT-moto Vv-moto Irto-moto 5000 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 Pienpuun korjuumäärä, m³/a Kuva 10. Pienpuuhakkeen toimitusketjujen vertailu hankintamäärän mukaan Jyväskylän ympäristössä. Koneelliseen kaato-kasaukseen ja kokopuun käyttöpaikkahaketukseen perustuvalla (Irto-moto) menetelmällä käyttöpaikkahinta on 100 %, kun hankintamäärä on 5000 m³. 26
Pienpuulle maksettavat ns. Kemera tuet parantavat pienpuuhakkeen kilpailukykyä hakkuutähdehakkeeseen verrattuna. Ilman tukia pienpuu ei pärjää hintavertailussa hakkuutähdehakkeen kanssa. Kuvassa 11 on verrattu pienpuuhakkeen ja hakkuutähdehakkeen käyttöpaikkahintoja ja korjuumääriä, kun pienpuulle maksetaan Kemera-tukea 11,48 /m³. Vertailussa pienpuun korjuuketju perustui koneelliseen kaatokasaukseen ja välivarastolla haketukseen. Hakkuutähdehakkeen tuotanto perustui hakkuutähteen paalaukseen ja käyttöpaikkahaketukseen. Esimerkkilaskelma tehtiin Jyväskylän alueelle. Korjuumäärä, m³/vuodessa 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 11,5 14,0 14,6 15,0 15,3 15,6 15,8 16,0 16,2 16,4 16,6 16,8 Käyttöpaikkahinta, /m³ 17,0 17,3 17,7 18,5 Vv-kokopuu Risutukki Kuva 11. Pienpuu ja hakkuutähdehake virtojen integroinnin vaikutus käyttöpaikkahintaan ja korjuumääriin, kun pienpuulle maksetaan tukea 11, 48 /m³. Tarkasteltava kohde Jyväskylä. 3. Tutkimustyön tulosten hyödyntäminen Tutkimuksen tuloksia on käytetty MMM:n rahoituslakityöryhmän tilaaman metsäenergian korjuutukiselvityksen laskennoissa. Laitevalmistajat ovat käyttäneet hyväkseen hankkeen tutkimustuloksia omassa tuotekehityksessään. Konekehittelyssä painopiste on siirtynyt erityisesti kaato-kasausvaiheeseen, jossa nähdään olevan merkittävää kehittämispotentiaalia. Paikkatietojärjestelmien ja monilähdedatan hyödyntäminen kertymien laskennassa pienpuun osalta on kehittynyt. Tutkimukseen osallistuneet yritykset ovat käyttäneet tutkimustuloksia mm. koneellisen kaato-kasauksen taksojen määrittelyssä. 4. Jatkotutkimuksen ja kehittämistyön tarve Tutkimuksen tuottama kustannusrakennetieto osoittaa, että pienpuuhakkeen tuottaminen edellyttää tukien maksamista. Pienpuuhakkeen ero hakkuutähdehakkeen kustannuksiin syntyy kaato-kasausvaiheessa, joka maksaa 12-15 /m³. Siksi toiminnan tehostaminen tulisi kohdistua juuri tähän vaiheeseen. Muiden kustannustekijöiden osalta pienpuuhake on kilpailukykyistä hakkuutähteeseen verrattuna. 27
5. Projektissa tehdyt julkaisut Asikainen, A. & Laitila, J. 2002. Metsähakkeen tuotannon kustannustekijät ja toimituslogistiikka - osaprojekti. Julkaisussa: Alakangas, E. (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2002. VTT Symposium 221: 67-70. Asikainen, A., Laitila, J. & Sikanen, L. 2004. Metsähakkeen tuotannon kustannustekijät ja toimituslogistiikka -osaprojekti. Julkaisussa: Alakangas, E. & Holviala, N, (toim.). Puuenergian teknologiaohjelman vuosikirja 2003. Puuenergian teknologiaohjelman vuosiseminaari, Jyväskylä, 17.-18.3.2004. VTT Symposium 231: 63-68. Asikainen, A. & Laitila, J. Energiapuun korjuukustannusten alueelliset erot nuorissa kasvatusmetsissä. Pyydetty raportti MMM:n Kemera työryhmälle (15 s.). Laitila, J. & Asikainen, A. 2002. Koneellinen energiapuun korjuu harvennusmetsistä. Puuenergia 3: 8-9, 2002 Laitila, J., Asikainen, A. & Sikanen, L. 2003. Nuorista metsistä korjattavan energiapuun kustannustekijät ja toimituslogistiikka. Julkaisussa: Metsätieteen päivä 2003, Joensuu. Suomen Metsäiteellinen Seura. s. 24-25. Laitila, J., Asikainen, A. & Sikanen, L. 2003. Cost factors and supply logistics of fuel chips from young forest. In: Bioenergy 2003. International Nordic Bioenergy Conference from 2nd to 5th of September 2003. Proceedings. Jyväskylä Science Park, Jyväskylä. p. 274-276. Laitila, J., Sikanen, L., Asikainen, A., Tahvanainen, T. & Korhonen, K.T. 2003. Forest energy potential of young stands - Method of estimation and significance in Finland. In: Bioenergy 2003. International Nordic Bioenergy Conference from 2nd to 5th of September 2003. Proceedings. Jyväskylä Science Park, Jyväskylä. p. 171-175. 28
Pienpuuhakkeen energiakäytön sosioekonomiset vaikutukset: case tarkastelu osaprojekti Alpo Ahonen Thule-instituutti, Oulun yliopisto PL 7300, 90014 Oulun yliopisto 1. Tutkimustyön toteutus Case -tutkimuksessa arvioitiin metsähakkeen toimitusketjujen välittömiä ja välillisiä tulo- ja työllisyysvaikutuksia. Kohteina olivat Perhon lämpölaitokseen, Ruukin lämpölaitokseen, Oulun Energian Toppilan voimalaitoksiin ja Pietarsaaressa sijaitsevaan Alholmens Kraftin voimalaitokseen metsähaketta toimittaneet ketjut. Vertailupolttoaineina olivat polttoturve ja raskas polttoöljy. Ruukin ja Perhon osalta tarkastellaan myös lämmöntuotannon vaikutuksia 1. Tutkimustyön tulokset Ympärivuotisia työpaikkoja oli Perhoa lukuun ottamatta lähinnä haketuksessa sekä hakkeen kuljetuksessa ja Alholmens Kraftin toimitusketjuissa myös koneellisessa hakkuussa ja hakkuutähteen paalauksessa. Ruukkiin metsähaketta toimittaneessa ketjussa (toimituksista Ruukkiin 49%) ympärivuotisia työpaikkoja oli 2, Toppilaan toimittaneissa ketjuissa (toimituksista Toppilaan 35 %) 11 ja Alholmens Kraftiin toimittaneissa 24. Lisätyötä saivat metsurit, metsänomistajat, osuuskunnan jäsenet, turve- ja puutavararekkojen kuljettajat, metsätraktorin kuljettajat sekä työnjohdon ja hallinnon työntekijät. Taulukko 1. Metsähakkeen toimitusketjujen toimitukset ja työllisyysvaikutukset. Toimitukset Pienpuuhakkeen Ympärivuotisia Lisätyöpaik- Työllisyysvaikutukset, htv Toimituksista Case- yhteensä työpaikkoja Välitön Välillikohteeseen m 3 osuus koja nen Perho 3 040 100 % 0 37 2,5 0,5 100 % Ruukki 9 900 63 % 2 53 6,7 1,1 49 % Toppila 82 000 28 % 11? 33 9,4 35 % Alholmens Kraft 200 000 5 % 24? 40 23,0 100 % Vähiten työllisti risutukkiketju (0,18 htv/1000 m 3 ) ja eniten pienpuuhakeketju, jossa osuuskunnan jäsenet tekivät energiapuun korjuun, haketuksen traktorihakkurilla ja hakkeen kuljetuksen traktorilla (1,0 htv/1000m 3 ). Metsurihakkuuseen perustuva ketju työllisti 0,67 htv/1000 m 3 ja kaato-kasauskoneeseen perustuva 0,42 htv/1000 m 3. Välilliset työllisyysvaikutukset eri ketjuissa olivat olivat samaa suuruusluokkaa. Tehokkaissa ketjuissa välillisten työllisyysvaikutusten suhteellinen osuus oli suuri. 29
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 htv/1000 m 3 Välillinen Välitön 0,13 0,11 0,11 0,18 0,21 0,22 0,11 0,20 0,39 0,42 0,18 0,60 0,10 0,67 0,14 0,80 0,13 0,12 0,13 0,85 0,88 0,92 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Toimitusketju Kuva 1. Metsähakkeen toimitusketjujen työllisyysvaikutuksia, henkilötyövuotta/1000 m 3. Toimitusketjujen selitykset alla. 1. Hakkuutähdehake, Alholmens Kraft, risutukkiketju, risutukkien murskaus käyttöpaikalla. 2. Hakkuutähdehake, Alholmens Kraft, metsä-/tienvarsihaketus (palstahakkuri), hakkeen autokuljetus. 3. Hakkuutähdehake Toppila, tienvarsi-/terminaalihaketus (autohakkuri), hakkeen autokuljetus. 4. Hakkuutähdehake, Ruukki, tievarsihaketus (autohakkuri), hakkeen autokuljetus. 5. Pienpuuhake, Alh. Kraft, kaato-kasauskone, metsä-/tienvarsihaketus (palstahakkuri), hakkeen autokuljetus. 6. Pienpuuhake, Perho, hakkuu maataloustraktorilla, tienvarsihaketus (autohakkuri), hakkeen traktorikuljetus. 7. Pienpuuhake, Ruukki, metsurihakkuu, tienvarsihaketus (autohakkuri), hakkeen autokuljetus. 8. Pienpuuhake, Perho, metsänomist. tekemä korjuu, tienvarsihaketus ja hakkeen autokulj. (hakkurikuorma-auto). 9. Pienpuuhake, Toppila, metsänomistajien tekemä korjuu, tienvarsihaketus (autohakkuri), hakkeen autokuljetus. 10. Pienpuuhake, Perho, metsänomistajien tekemä korjuu, tienvarsihaketus (autohakkuri), hakkeen traktorikuljetus. 11. Pienpuuhake, Ruukki, metsänomistajien tekemä korjuu, tienvarsihaketus (autohakkuri), hakkeen autokuljetus. 12. Pienpuuhake, Perho, metsänomist. tekemä korjuu, tienvarsihaketus (traktorihakkuri), hakkeen traktorikuljetus. 0,36 1,00 Paikallisten tulojen suuruuteen vaikutti suuresti hakkeesta maksettu hinta ja valtion maksamat tuet. Metsähakkeen hinnat Ruukissa ja Perhossa olivat todellisia maksettuja hintoja. Toppilan ja Alholmens Kraftin osalta hinnat arvioitiin. Paikallisia tuotannontekijätuloja kertyi Ruukissa pienpuuhakkeesta 19,3 /m 3 ja hakkuutähdehakkeesta 11,8 /m 3. Yhteensä tulot olivat 80 000, josta kohdentui Ruukkiin noin 70 % ja loput ympäristökuntiin. Perhossa tuloja kertyi 51 000 eli 17,7 /m 3. Pienpuuhakkeen tuotannon tulovaikutukset näkyivät selvimmin metsänomistajien tuloissa, joissa verottomien energiapuutukien osuus oli ratkaiseva. Ruukissa metsänomistajien osuus tuloista oli noin puolet. Perhossa paikalliset tulot kohdentuivat kokonaan perholaisille osuuskunnan jäsenille. 30