Tässä diplomityössä tutkittiin rankahakkeen tiivistymistä vertailemalla kauhakuormausta ja puhallusta toisiinsa kuormantäyttötapoina. Työn alkuperä muuttui niin, että aluksi oli tarkoitus vertailla kauhakuormausta, linkoamista ja puhallusta toisiinsa, mutta lingon vuokraus ei tämän diplomityön kannalta onnistunut.
Diplomityössä tutkittiin myös erilaisia kuormausvaihtoehtoja. Kaikki kuormausvaihtoehdot on koottu yhdeksi kirjallisuuskatsaukseksi tämän diplomityön alkuun. Kuormausvaihtoehtoja on tarjolla useampia ja näiden vertailua voisi toteuttaa keskenään laajemmassakin mittakaavassa.
Diplomityön tavoitteena oli löytää kuormantäyttötapa, millä saataisiin rankahake tiiviimpää muotoon mitä nykyisin. Diplomityön aikataulun puitteissa tutkittiin kauhakuormausta ja puhallusta toisiinsa kuormantäyttötapoina, mutta tutkimuksien tuloksia tarkasteltaessa huomattiin, että puhaltamalla ei saada niin tiivistä kuormaa mitä pitäisi, jotta saavutettaisiin selkeää kustannushyötyä.
Diplomityössä tehtiin myös esimerkkilaskelmia. Esimerkkilaskelmissa oli laskettu saavutettu säästö kuljetuskustannuksista eri tiiviysasteilla, eri kuormakoolla ja eri etäisyyksillä. Saaduista tuloksista voidaan päätellä, että kuormakoon kasvattaminen ja 15 %:n tiivistäminen kattavat vähintään syntyvät kuljetuskustannukset, jos kuormakoon tilavuus on yli 80 m3 ja etäisyys 20 km. Jäljelle jää osuus, mikä voidaan käyttää tiivistämiskustannuksiin eli esimerkiksi eri kuormauslaitteen investointikustannuksiin sekä kuormauslaitteen käyttö- ja kunnossapitokustannuksiin. Yrityksen tulee sopeuttaa toimintansa niin, että tiivistäminen tuo yritykselle selkeää tulosta liiketoimintaan ja näin ollen parantaa yrityksen liikevaihtoa ja tasetta. Esimerkkilaskelmat ovat vain suuntaa antavia ja yrityksen tulee laskea itse saavutettava säästö tiivistämisessä yrityksen olemassa olevan kuljetuskaluston ja etäisyyksien perusteella. Jos terminaalista kuljetetaan haketta moneen eri kohteeseen, joiden etäisyydet ja käytettävät kuormakoot eroavat toisistaan, niin tällöin kustannus pitäisi laskea painotettujen keskiarvojen mukaan. Lopuksi voidaan todeta, että jo 15 %:n parempi tiiviys kuormassa tuo selkeää kustannushyötyä. Jos löydetään keino, jolla saadaan parannettua tiiviyttä 15 % kuormassa, kannattaa tätä ehdottomasti jatkojalostaa terminaalitoiminnan käyttöön.
Esimerkkilaskelmat on tehty yrityksen toiminnan näkökulmasta. Yleisesti ottaen tiivistämisestä saatava hyöty on parempi pidemmillä kuljetusmatkoilla, mutta nykytilanteessa asiakkaat eivät voi maksaa toimitetusta energiasta niin hyvää hintaa, että hakkeen kuljettaminen pidemmällä matkalla olisi yrityksen toiminnan kannalta järkevää. Esimerkkilaskelmat on tehty niin, että se antaa sellaisen kuvan, että kuinka paljon tiivistämiseen voi investoida olemassa olevalla kalustolla. Tiivistämisestä saatava hyöty voitaisiin myös laskea yksiköissä [€/kuorma], [€/t] ja [€/m3]. Saadut tulokset voivat poiketa esimerkkilaskelman tuloksista.
Ensimmäisessä kuormantäyttökokeessa joulukuussa 2016 puhallettiin yksi kuorma ja kauhakuormattiin yksi kuorma nimellistilavuudeltaan 50 m3 kuorma-auton nuppiin.
Saatujen tuloksien ja laskennan perusteella todettiin, että tässä kuormantäyttökokeessa kauhakuormaajalla saavutettiin tiiviimpi kuorma, mitä puhaltaessa. Ero selittyy hakkeen kosteudella, sillä kuiva-aineen irtotiheys oli puhalletussa kuormassa pienempi.
Lisäksi kauhakuormaajalla kuormattu puu oli pääosin mäntyä ja puhaltamisessa käytetty puu pääosin kuusta. Toinen selittävä tekijä on hakkurin kuljettajan ja kauhakuormaajan kuljettajan ammattitaito eli tapa käyttää laitetta niin, että hake saadaan kuormattua mahdollisimman tasaisesti kuormaan. Käytetyn hakkeen kosteus oli keskimäärin 37 %.
Toisessa kuormantäyttökokeessa helmikuussa 2017 puhallettiin kaksi kuormaa ja kauhakuormattiin yksi kuorma. Kuormantäyttökokeen asetelmaa edelliseen verrattuna muutettiin niin, että tässä kuormantäyttökokeessa käytettiin kaatotuoretta rankapuuta, jonka kosteus oli keskimäärin 52 %. Hake kuormattiin nimellistilavuudeltaan 55 m3 kuorma-auton nuppiin. Saatujen tuloksien ja laskennan perusteella todettiin, että tässä kuormantäyttökokeessa puhaltamalla saatiin tiiviimpi kuorma mitä kauhakuormauksella, jos tiiviysvaikutus lasketaan pelkästään massaeroon perustuen.
Ero selittyy sillä, että hakkurin kuljettaja alkoi puhaltaa kuormaan kuorman edestä, kuin joulukuussa tehdyssä kuormantäyttökokeessa hakkurin kuljettaja aloitti puhaltamaan kuorman keskeltä. Näin saatiin kuormattua haketta tasaisemmin kuormaan. Toisen kuormantäyttökokeen tulosten erot ovat maltillisia ja voidaan todeta, että kuormaustavan vaihto puhaltamiseen tiiviyden parantamiseksi näillä käytettävissä olevilla rankahakkeen ominaisuuksilla ei ole kannattavaa. Voidaan myös todeta, että hakkeen kosteus vaikuttaa siihen, että puhaltamalla saatiin tiiviimpi kuorma mitä
kauhakuormauksella, jos lasketaan tiiviysvaikutus pelkästään massaeroon tai tuoretiheyteen perustuen. Tällaisen tutkimuksen yhteydessä on aina syytä tutkia mahdollisimman tarkkaan moni tekijä ja ottaa huomioon varsinkin hakkeen kosteus kuormausvaiheessa. Mitta-astialla mitatut tuoreen irtotiheyden ja kuivatuore-tiheyden arvot kertovat sen, onko tiivistävä tekijä itse hake vai kuormaustapa. Hakkeen ominaisuudet olivat samat kummallakin kuormantäyttötavalla.
Saatujen tulosten pohjalta voidaan todeta, että puhaltamalla ei saada tiiviimpää kuormaa kuin kauhakuormaajalla, eikä näin ollen puhallusta kannata käyttää pelkästään yhtenä kuormantäyttömuotona. Kuormaustapojen vaikutus hakkeen tiivistymiseen oli pienempi, kuin hakkeen ominaisuuksien vaikutus tiivistymiseen. Puhalluksen kuormauskapasiteetti on lähes kaksinkertainen kauhakuormaukseen verrattuna, joten ajallisesti puhallus on tehokkaampi vaihtoehto, jos yrityksen toiminnan kannalta ajalla on merkitystä. Nopeampi kuormaus säästäisi aikaa esimerkiksi kuljetuskustannuksista, mutta ero on vain muutamia minuutteja, jos kuormankoon tilavuus olisi esimerkiksi 50 m3. Jos lastattaisiin aina mahdollisimman suuria kuormia, joiden tilavuus olisi esimerkiksi 156 m3, aikaa säästyisi paljon enemmän ja tämä säästäisi myös kuljetuskustannuksista.
Yksi esimerkki Mäntsälän terminaalin kannalta olisi vaihtaa rumpuhakkurin seulaa tiheämmäksi kuormauksen puolivälissä. Rumpuhakkurin seulan vaihtamisella tiheämmäksi saataisiin palakokojakaumaltaan hienolaatuisempaa haketta ja teoriassa saataisiin tiiviimpi kuorma. Tässä kohtaa kuitenkin kuluisi aikaa seulan vaihtamiseen eikä voida olettaa kuorman olevan niin tiivistä mitä pitäisi. Lisäksi seulan vaihtaminen vaikuttaa haketuksen kustannukseen merkittävästi lähinnä polttoaineen kulutuksen kannalta ja kuormausaikakin pitkittyisi, mikä vaikuttaisi kuljetuskustannusten nousuun.
Diplomityössä tutkittiin myös muita kuormantäyttötapoja kirjallisessa muodossa.
Kuormantäyttömuotoja on monenlaisia ja voi olla, että joku kuormantäyttötapa tiivistäisi haketta paremmin kuin puhaltaminen. VTT on tehnyt vuonna 2001 ja vuonna 2016 kuormantäyttökokeita lingolla ja hakekuljettimella, jonka päässä on mekaaninen heitin. Näillä kuormantäyttötavoilla saataisiin tiiviimpi kuorma kuin kauhakuormaajalla. Tulee kuitenkin huomioida, että VTT käytti vuonna 2001 hakkuutähdehaketta eikä rankahaketta. Vuonna 2016 VTT:n tekemien
kuormantäyttökokeiden tulosten tiiviyseron laskenta perustuu vain massaeroon kuormien välillä eikä tässä tapauksessa määritetty irtotiheyttä mitta-astiassa eikä kuormassa. Lisäksi työn tekijöiden mukaan hakkeena käytettiin ”hakekarhetta”, jossa oli hakkeen ja murskeen sekoitusta, mitä ei voida suoraan pitää rankahakkeena.
Diplomityölle asetetut tavoitteet eivät täyttyneet siltä osin, että ei voitu vertailla kolmatta kuormantäyttötapaa eikä löydetty kuormantäyttötapaa, mikä tiivistäisi haketta enemmän mitä kauhakuormaajalla kuormattu hake. Muuten diplomityölle asetetut tavoitteet täyttyivät. Diplomityössä tutkittiin laaja-alaisesti eri kuormantäyttömuotoja kirjallisesti ja lisäksi tutkittiin puhallusta ja kauhakuormausta keskenään. Tämän tapaista tutkimusta ei diplomityönä ole aikaisemmin tehty ja on myös todettu, että aihe on tärkeä kuljetuskustannusten säästömahdollisuuksien näkökulmassa. Aiheen parissa voisi tutkimuksia jatkaa vielä lisää.
Tehdyt tiiviysmittaukset perustuivat kuormassa mitattuun irtotiheyteen kuiva-aineessa, mutta yrityksen toiminnan kannalta tuore irtotiheys sekä energiatiheys ovat kiinnostavampia tietoja, sillä tietojen perusteella kuorman paino ja toimitettu energia saadaan laskennallisesti helpommin selville. Kuiva-tuoretiheys on laskennallisena suureena hankala käsitellä, jos ajetaan paljon esimerkiksi sekakuormia. Kuiva-tuoretiheyden arvo on puulajikohtainen ja sen arvo voi vaihdella myös ise puulajissa.
Mäntsälän terminaalissa käytetään pelkkää rankapuuta, mutta käytetyt puulajit vaihtelevat jonkun verran.
Tiivistymistä voisi tutkia monella eri kuormantäyttömuodolla ja monella eri hakemateriaalilla, jolloin tutkimusaineistoa saataisiin hyvinkin paljon. Lisäksi tulisi tutkittavien kuormien määrää lisätä, sillä diplomityössä tutkittavien kuormien määrä oli alhainen. Olisi järkevää tehdä kymmeniä kuormia, joista jokaiselle pitäisi tehdä samanlaiset mittaukset samalla tavalla, miten tässä diplomityössä tehtiin, jotta voitaisiin varmistua eri kuormauslaitteen tuomasta tiiviysvaikutuksesta hakkeelle. Tällainen tutkimus varmasti hyödyttäisi yrityksiä, jotka pyrkivät tehostamaan toimitusketjuaan puuenergia-alalla ja pyrkivät etsimään kaikkia mahdollisia vaihtoehtoja toimitusketjun tehostamiseksi ja kuljetuskustannusten minimoimiseksi.
LÄHDELUETTELO
Aalto. 2015. Rankapuun ja -hakkeen laadun vaihtelu terminaalivarastoinnissa. 73 s [verkkodokumentti]. [Viitattu 9.11.2016]
Saatavilla: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201505228792
Alakangas et al. 2016. Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia. Espoo:
Otamedia Oy. 263 s. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, VTT. ISBN 978-951-38-8419-2 [verkkodokumentti]. [Viitattu 20.9.2016]
Saatavilla http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2016/T258.pdf
Alakangas et al. 2014. Puupolttoaineiden laatuohje – VTT-M-07608-13 – Päivitys 2014. Helsinki. 65 s. ISBN 978-952-93-3223-6 [verkkodokumentti]. [Viitattu 3.11.2016]
Saatavilla: http://www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2014/VTT-M-07608-13_2014_%20update.pdf
Arctic Machine. AM 2500 -lumensiirrin [verkkodokumentti]. [Viitattu 14.12.2016]
Saatavilla: http://www.arcticmachine.fi/userData/arctic-machine/esitteet-ja-faktat/AM_2500_FI.pdf
EUR-LEX. Uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian käytön edistäminen.
Direktiivi 2009/28/EY. 2009 [verkkodokumentti]. [Viitattu 17.10.2016]
Saatavilla: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/FI/TXT/?uri=URISERV%3Aen0009 Europress. CombiMax ja Combi jätepuristimet[verkkodokumentti]. [Viitattu
10.11.2016]
Saatavilla: http://www.europress.fi/wp-content/uploads/2013/03/J%C3%A4tepuristin-Combimax-Europress.png
Finlex. Asetus ajoneuvojen käytöstä tiellä. 4.luku. 6.6.2016/407. [verkkodokumentti].
[Viitattu 22.9.2016]
Saatavilla: http://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/1992/19921257#L4
Frilander et al. 2001. Hakkuutähdehakkeella tehdyt kuormatäyttökokeet. Jyväskylä.
VTT Energian raportteja 36/2001. 22 s. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, VTT.
ISSN 1457-3350
Google Maps. Ilmakuva Mäntsälän terminaalista. [verkkodokumentti].
[Viitattu 7.11.2016]
Saatavilla:
https://www.google.fi/maps/place/Shell/@60.6792736,25.352227,351m/data=!3m1!1e 3!4m5!3m4!1s0x468e1deb6fdd190d:0xc8ea13408eae45ba!8m2!3d60.6738799!4d25.
353723
Himmanen. 2016. Rankahakkeen laadunhallinta aumavarastoinnissa [verkkodokumentti]. [Viitattu 9.11.2016]’
Saatavilla: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201604079332
Höykinpuro. 2016. a. Energiasisältölaskelma 27.10.2016.
Saatavilla: Aineisto Vapon sisäisessä käytössä.
Höykinpuro. 2016. b. Energiavaliokunta - Puupolttoaineen urakointikysyntä 23.9.2016. Saatavilla: Aineisto Vapon sisäisessä käytössä
Höykinpuro. 2016. c. Vantaan energia puupolttoaineet 7.9.2016.
Saatavilla: Aineisto Vapon sisäisessä käytössä
Jylhä. 2013. Autohakkurin seula-aukon koon vaikutus kokopuun haketuksen tuottavuuteen ja polttoaineen kulutukseen. Vantaa: Metsäntutkimuslaitos. 19 s.
Metsäntutkimuslaitos. 978-951-40-2425-2 [verkkodokumentti]. [Viitattu 14.12.2016]
Saatavilla http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2013/mwp272.pdf Jylänki. 2010. Rankahakkeen tunnuslukujen määritys. Tutkintotyö. Tampereen ammattikorkeakoulu, metsätalouden koulutusohjelma. Tampere. s. 46
[verkkodokumentti]. [Viitattu 17.9.2016]. Saatavilla:
https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/15096/Jylanki_Lauri.pdf?sequence=1 Kankainen et al. 2015. Hakekuorman täristintiivistin. Metsähallitus. Metsäalan ammattilehti. [PDF-dokumentti]. [Viitattu 06.02.2017].
Saatavilla: https://issuu.com/ammattilehti.fi/docs/ammattilehti-6-2015?cv=1&session-id=39b86ef902116c638aad2a6c468c345b
Klemetti. 2012. Leimikosta loppukäyttäjälle – energianpuun toimitusketjun kehittäminen. Oulu. s. 96. [verkkodokumentti]. [Viitattu 17.9.2016]
Saatavilla: http://jultika.oulu.fi/files/isbn9789526200750.pdf
L&T.Husmann -lavamurskain Roll Packer Gigant GT 1750 [verkkodokumentti]. [Viitattu 10.11.2016]
Saatavilla:
http://www.lassila-tikanoja.fi/tuotteet/jatepuristimet-ja-paalaimet/jatepuristimet/Documents/Husmann%20Roll%20Packer%20lavamurskain.pdf
Lepistö et al. 2010. Laatuhakkeen tuotanto-opas. 2.painos. Kehittyvä metsäenergia -hanke Metsäkeskus. Vammaspaino, Sastamala. 48. ISBN 978-951-98723-6-0.
[verkkodokumentti]. [Viitattu 7.11.2016]
Saatavilla: http://www.puulakeus.net/docs/109-FsT-laatuhakeopas.pdf
Maa- ja metsätalousministeriö. 2011. Kansallinen metsäohjelma 2015 [verkkodokumentti]. [Viitattu 20.9.2016]. Saatavilla:
https://www.metsateollisuus.fi/mediabank/202.pdf. 3.12.2015
Maa- ja metsätalousministeriö. 2015. Kansallinen metsästrategia 2025 [verkkodokumentti]. [Viitattu 18.10.2016].
Saatavilla:
http://mmm.fi/documents/1410837/1504826/Kansallinen+mets%C3%A4strategia+2025/c 8454e55-b45c-4b8b-a010-065b38a22423
Metsähallitus. Hakkeen tiivistäminen ja kuormatilat [PDF-dokumentti]. [Viitattu 06.02.2017]. Saatavilla: Aineisto Metsähallituksen sisäisessä käytössä.
Metsäntutkimuslaitos. 2014. Suomen metsäsektorin tunnuslukuja 2013. Metsätilastollinen vuosikirja [verkkodokumentti].
[Viitattu 13.12.2016]. Saatavilla:
http://www.metla.fi/metinfo/tilasto/julkaisut/vsk/2014/vsk14_tunnuslukuja.pdf
Murto. Ajoneuvojen mitat ja massat Suomessa 1.10.2013 alkaen. 2013. Suomen Kuljetus ja Logistiikka SKAL ry [verkkodokumentti]. [Viitattu 15.02.2016].
Saatavilla:
http://www.kaktk.fi/tiedostot/Ajoneuvojen_mitat_ja_massat_Suomessa_1_10_2013_alkae n_Petri_Murto.pdf
Nilsson et al. 2012. Measuring of fuel chips. Report No 21. The Swedish University of Agricultural Sciences. Department of Forest Products, Uppsala, 63. ISSN: 1654-1383 [PDF-dokumentti]. [Viitattu 06.02.2017] Saatavilla: Aineisto yliopiston sisäisessä käytössä
Pöyry. Biotalousinvestointien puuraaka-ainehuollon varmistaminen. 2015. Vantaa. s.
24 [verkkodokumentti]. [Viitattu 27.9.2016]
Saatavilla:
http://mmm.fi/documents/1410837/1801204/MMM_Poyry_Julk_Biotalousinvestoinnit .pdf/0b581a2b-f5ff-4a66-96dd-8b83c688496c
Raitila et al. 2014. Metsäpolttoaineiden varastoitavuus runkoina ja hakkeena.
Jyväskylä. Tutkimusraportti. s. 64. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, VTT. VTT-R-04524-14 [verkkodokumentti]. [Viitattu 19.9.2016]. Saatavilla:
http://www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2014/VTT-R-04524-14.pdf
Raitila et al. 2016. Loading of wood chips with snow loader. Jyväskylä. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, VTT [PP-dokumentti]. [Viitattu 07.02.2017]. Saatavilla:
Aineisto VTT:n sisäisessä käytössä
Salonen Minna. 2016. Analyysitodistus. Labtium. [verkkodokumentti]. [Viitattu 23.12.2016]. Saatavilla: Aineisto sisäisessä käytössä
Salonen Minna. 2017. Analyysitodistus. Labtium. [verkkodokumentti]. [Viitattu 22.02.2017]. Saatavilla: Aineisto sisäisessä käytössä
Strandström. 2016. Metsähakkeen tuotantoketjut suomessa vuonna 2015. s. 20 [verkkodokumentti]. [Viitattu 19.9.2016]
Saatavilla:
http://www.metsateho.fi/wp-content/uploads/Tuloskalvosarja_2016_07_Metsahakkeen_tuotantoketjut_Suomessa_
vuonna_2015.pdf
Tirronen. 2016. Hakkuutähdehakkeen aumavarastoinnissa tapahtuvat muutokset ja niiden vaikutukset hakkeen kuiva-ainetappioon [verkkodokumentti]. [Viitattu 9.11.2016]
Saatavilla:
http://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/105843/Tirronen_Tuula.pdf;jsessionid=
20EA1BDEE1B860B0FDD94E12E81B5046?sequence=1
Tuometall. Hakekuljetin [verkkodokumentti]. [Viitattu 13.02.2017]
Saatavilla: http://www.tuometall.fi/yhteystiedot.php?lang=fi
Valtioneuvosto. Pääministeri Juha Sipilän hallituksen strateginen ohjelma – Hallituksen julkaisusarja 10/2015. 2015. s. 74. ISBN PDF 978-952-287-181-7 [verkkodokumentti]. [Viitattu 01.10.2016]
Saatavilla:
http://valtioneuvosto.fi/documents/10184/1427398/Ratkaisujen+Suomi_FI_YHDISTE TTY_netti.pdf/801f523e-5dfb-45a4-8b4b-5b5491d6cc82
Vapo. Tarinamme. a. [verkkodokumentti]. [Viitattu 15.9.2016]
Saatavilla: http://www.vapo.fi/konserni/tarinamme
Vapo. Avainluvut. b. [verkkodokumentti]. [Viitattu 15.9.2016]
Saatavilla: http://www.vapo.fi/avainluvut