Polttoaineen kulutusta puunkorjuussa selvitettiin laajalla seurantatutkimuksella

Stora Enso ja Itä-Suomen yliopisto selvittivät yhteistyössä polttoaineen kulutusta puunkorjuussa. Tutkimuksessa polttoaineen kulutus oli harvennushakkuilla noin litran verran korkeampi korjattua kiintokuutiometriä kohden kuin päätehakkuulla.

(kuva: Polttoaineen tankkaus käynnissä Stora Enson ja Itä-Suomen yliopiston seurantatutkimuksessa; Ponsse Scorpion -hakkuukoneen tankkiin on tankattu 99,921 litraa polttoainetta.)

Metsien sekä puusta valmistettujen uusiutuvien tuotteiden rooli ilmastonmuutoksen torjumisessa on ollut pitkään puheenaiheena. Myös energiatehokkuus ja päästöjen vähentäminen ovat olleet vahvasti esillä ilmastonmuutoskeskusteluissa. 

Stora Ensolla on tavoitteena vähentää hiilidioksidi- ja muita kasvihuonekaasupäästöjä myytyä sellu-, paperi- ja kartonkitonnia kohti yhteensä 31 prosenttia vuoteen 2030 mennessä vuoden 2010 tasosta. Stora Enson Suomen puunhankinnassa tavoitteena on parantaa energiatehokkuutta neljä prosenttia vuoteen 2020 mennessä vuodesta 2015. 

Jotta asetetut energiatehokkuustavoitteet voidaan saavuttaa, on tehtävä kehitystyötä koko puunhankintaketjussa. Erittäin tärkeässä roolissa on puunkorjuu ja puutavaran kaukokuljetus sekä niiden energiatehokkuus ja päästöt. 

(kuva: Polttoaineen kulutus (litraa/tunti) hakkuukoneiden (yläkuva) ja kuormatraktoreiden (alakuva) moottoritehojen suhteen.)

Millä tekijöillä vaikutusta polttoaineen kulutukseen? 

Suomessa polttoaineen kulutusta puunkorjuussa ei ole selvitetty laajoilla seurantatutkimuksilla yli 15 vuoteen. Viimeisin tutkimus on vuodelta 2003 (Kaarlo Rieppo ja Jouko Örn: Metsäkoneiden polttoaineen kulutuksen mittaaminen, Metsätehon raportti 148). Myös kansainvälisesti hakkuukoneiden ja kuormatraktoreiden polttoaineen kulutusta on tutkittu suhteellisen vähän laajoilla tutkimuksilla. 

Luotettavien päästölaskentojen laadinta edellyttää ajantasaista tietoa puunkorjuukoneiden polttoaineen kulutuksesta. Hyvin tärkeää on myös tietää, mitkä tekijät vaikuttavat metsäkoneiden polttoaineen kulutukseen, kun polttoaineen kulutusta ja päästöjä lähdetään aktiivisesti vähentämään. 

Stora Enso selvitti yhteistyössä Itä-Suomen yliopiston kanssa polttoaineen kulutusta puunkorjuussa. Polttoaineen kulutusta tarkasteltiin kahdella mittarilla: 

1) Mikä on metsäkoneiden tuntikohtainen polttoaineen kulutus (L/h) ja 

2) Paljonko polttoainetta kuluu hakattua ja metsäkuljetettua kiintokuutiometriä kohden (L/m3)? 

(kuva: Keskimääräinen kiintokuutiometrikohtainen polttoaineen kulutus hakkuussa ja metsäkuljetuksessa hakkuutavoittain.)

Moottoritehoilla vaikutusta tuntikohtaiseen kulutukseen

Tutkimuksessa sekä hakkuussa että metsäkuljetuksessa metsäkoneen moottoritehot selittivät parhaiten tuntikohtaista polttoaineen kulutusta. Lisäksi koneen varustelulla - telat/ketjut - oli vaikutusta tuntikohtaiseen polttoaineen kulutukseen. Samoin korjuuolosuhteilla eli hakkuutavalla (ensiharvennus, myöhempi harvennus ja päätehakkuu), maa- lajilla (kivennäis-/turvemaa) ja lumen määrällä oli merkittävä vaikutus tuntikohtaiseen polttoaineen kulutukseen siten, että kivennäismaaharvennuksella vähälumiseen aikaan tuntikohtainen polttoaineen kulutus oli matalin.

Polttoaineen kulutus oli ensiharvennuksella keskimäärin 14,4 litraa/tunti hakkuussa ja metsäkuljetuksessa 10,5 litraa/tunti ja myöhemmällä harvennuksella 14,4 litraa/tunti hakkuussa ja metsäkuljetuksessa 11,0 litraa/tunti. Toisaalta päätehakkuulla polttoaineen kulutus oli hakkuussa 15,8 litraa/tunti ja 11,8 litraa/tunti metsäkuljetuksessa. Kun verrataan tuntikohtaisia polttoaineen kulutuksia 2000-luvun alussa tehtyyn tutkimukseen (Rieppo ja Örn, 2003), havaitaan, että metsäkoneiden tuntikohtainen polttoaineen kulutus (L/h) on noussut kuluneen 15 vuoden aikana. 

(kuva: Polttoaineen kulutus hakkuussa poistuman keskijäreyden suhteen hakkuutavoittain.)

Mottikohtainen polttoaineen kulutus samalla tasolla

Korjuuolosuhteista poistuman keskijäreys, hehtaarikohtainen poistuma (m3/ha) sekä metsäkuljetusmatka selittivät parhaiten kiintokuutiometripohjaista (L/m3) polttoaineen kulutusta puunkorjuussa. Myös tuottavuus hakkuussa ja metsäkuljetuksessa oli yhteydessä L/m3-polttoaineen kulutukseen.

Tutkimuksessa kiintokuutiometrikohtainen polttoaineen kulutus puunkorjuussa (pitäen sisällään sekä hakkuun että metsäkuljetuksen polttoaineen kulutuksen) oli keskimäärin yhteensä 3,1 litraa/m3 ensiharvennuksella ja myöhemmällä harvennuksella 2,3 litraa/m3. Vastaavasti päätehakkuulla polttoaineen kulutus oli keskimäärin yhteensä 1,4 litraa/m3. Täten polttoaineen kulutus oli tutkimuksessa päätehakkuilla noin litran pienempi kuin harvennushakkuulla.

Kun verrataan tutkimuksessa mitattuja puunkorjuun L/m3 -polttoaineen kulutuksia 2000 -luvun alun polttoaineen kulutuksiin, nähdään, että kiintokuutiometripohjainen polttoaineen kulutus on pysynyt lähes samalla tasolla. Tätä selittää se, että vaikka polttoainetta kuluu tehtyä tuntia kohden enemmän, puunkorjuutyön tuottavuus on noussut merkittävästi ja tuntia kohti puuta katkotaan ja kuljetetaan tienvarsivarastolle isompia määriä kuin 15 vuotta sitten.

(kuva: Polttoaineen kulutus metsäkuljetuksessa kuljetusmatkan suhteen hakkuutavoittain.)

Kohti parempaa energiatehokkuutta

Tehty tutkimus tuotti uutta, tuoretta tietoa polttoaineen kulutuksesta puunkorjuussa. Tietoa voidaan hyödyntää, kun laaditaan puunkorjuun päästölaskelmia. Lisäksi tutkimustulokset tarjoavat tukevan perustan, minkä pohjalta lähdemme aktiivisesti parantamaan energiatehokkuuttamme puunkorjuussa tulevina vuosina. 

Näin tutkimus tehtiin:

Tutkimuksessa selvitettiin hakkuukoneiden ja kuormatraktoreiden polttoaineen kulutusta seurantatutkimuksella, joka oli käynnissä maaliskuusta 2018 huhtikuuhun 2019. Polttoaineen kulutusdataa kerättiin hakkuusta yhteensä 520 puunkorjuutyömaalta ja metsäkuljetuksesta 328 työmaalta. Polttoaineen kulutusdataa saatiin kaikkiaan 17 hakkuukoneesta ja 13 kuormatraktorista. Seurantakoneiden työmaatankeissa oli digitaaliset Piusi K24 -virtausmittarit, joiden mittatarkkuus oli ±1 prosenttia.  

Tutkimuksessa kokonaispolttoaineen kulutus oli 309 770 litraa hakkuussa ja 156 230 litraa metsäkuljetuksessa. Ainespuuta työmailta tutkimuksessa hakattiin yhteensä 314 663 m3 ja metsäkuljetettiin 222 678 m3. Tuotantoaikaa hakkuukoneilta kertyi yhteensä 20 418 tuntia ja 13 619 tuntia kuormatraktoreilta. 

(Työryhmä: Kalle Kärhä, Heikki Kääriäinen, Kimmo Roininen, Hanna Haavikko & Teijo Palander)