Energiapuu osana metsänkasvatusta Keski-Pohjanmaalla

Energiapuu ^osana

metsänkasvatusta

Keski-Pohjanmaalla

.Kari,\Uetikiyjien, lUuui

lilfavl'l

KariJlärkönen ^&Juha

t/rt/i/fetjgHl

MetseiututkimusIditos ^- VanUtantutkimuskeskus

Mctsäiitu^tkimustaitoksontiedonantoja1y56

jr

'

TEKNOLOGIAN KEHITTÄMISKESKUKSEN

ENERGIATEKNOLOGIAN TUTKIMUSOHJELMAT 1993-1998

BIOENERGIA

BIOENERGIA

Bioenergian tutkimusohjelma Koordinointi:

VTT Energia

PL 1603, 40101 JYVÄSKYLÄ

puh. (941) ⁶⁷² 611, telefax (941) ^{672 597}

Mielikäinen, K., Hirvelä, H., Härkönen, ^{K. &} Malinen, ^J. Energiapuu ^osana metsänkasva tusta Keski-Pohjanmaalla. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja ^{556. 56} s. ISBN951-40-

1430-8, ISSN0358-4283.

Tutkimuksessa selvitettiinkannattavasti korjattavan energiapuun ^määrä Keski-Pohjanmaalla sekä arvioitiin energiapuun koijuun vaikutuksia koko alueenmetsien pitkän ajan kehityk

seen.Tämänlisäksiselvitettiin sitä, ^{millaisiamuutoksia} energiapuun lisääntyvä käyttö ^edel lyttäisi ^{nuorten metsien} käsittelyohjeisiin.

Metsävarateivät rajoita energiapuun käytön ^{lisäämistä} Keski-Pohjanmaalla. Syynä ^tähänon nuorten metsien

runsaus, mikätakaa

puun riittävyyden teollisuuskäytön ^lisäksi myös ^ener giaksi. Energiapuuta ^voidaan korjata jatkuvasti ^{hintaan45 mk/MWhnoin570000} m 3 vuo dessa, ^elleiteollisuuden kilpailua pienikokoisesta puusta ^otetahuomioon. Esitetty ^hintaon lähellä energiapuun pahimpien kilpailijoiden, hiilen, öljyn ja turpeenkustannustasoa.

Teollisuuden ylivoimainen hintakilpailukyky pienpuun ostajana ^merkitsee energiapuun ^vuo tuisen koijuumäärän putoamista ^{tasolle 120000} m 3. Hintatasolla45 mk/MWh energiapuun koijuu rajoittuu teollisuuspuun koijuun yhteydessä kerättäväänlatvusmassaanensiharven nusleimikoista ja kuusivaltaisilta päätehakkuualoilta. ^{Vasta85 mk/MWhhinnalla} myös run

kopuuta ^kannattaa koijata ensiharvennuksissa energiapuuksi ja ^maksaasille kilpailukykyis täkantohintaa.Vuotuiset energiapuun koijuumäärät kohoaisivattällähinnallakolminker taisiksi edellä mainittuihin määriin verrattuna.

Teollisuuspuun koijuumäärien säilyminen ^{1990-luvuntaitteenalhaisellatasolla merkitsisi} Keski-Pohjanmaan ^{metsistäsaatavien} nettotulojen jäämistä ^{35%alueenkestävienhakkuu} mahdollisuuksien alapuolelle. ^Rahallinen tappio ^{olisi 1990-luvun} loppuun ^{mennessänoin} 500 miljoonaa ^{markkaa.Näin} syntyvästä metsätulojen menetyksestä ^voitaisiin energiapuun korjuulla (65 mk/MWh) ^{korvata noinkolmannes.}

Nykyisin käytössä ^{olevatnuortenmetsien} käsittelyohjeet ^{soveltuvatlähes}sellaisinaan myös harvennuksiin, joissa koijataan teollisuuspuun ^lisäksi energiapuuta. Energiapuun koijuu sa mallakertaa teollisuuspuun ^{kanssavoi ollaratkaisuaikaisessa vaiheesssatehtäviinensihar} vennuksiintiheissä metsiköissä, joissa ^{taimikonhoitoon} jäänyt ^{tekemättä.Näinmenetellen} pienikokoinen puuraaka-aine ^saadaan hyödynnettyä tarkkaan, ^mikäparantaa koijuun ^kan

nattavuutta.

Energiapuun ^huono hintakilpailukyky ^onsen käytön yleistymisen ^suurin ongelma. ^Vaikeas ti arvotettavat energiapuun käytön hyödyt liittyvät metsänhoitoon, ympäristöön ja työllisyy

teen.Metsistäsaatavattulot supistuvat vuosikymmen ^toisensa jälkeen, ^{mikälinuoriametsiä} eihoideta. Puuenergia ^{ei lisääilmakehän} hiilidioksidipitoisuutta, ^koska poltossa vapautuva hiilisitoutuutakaisinkasvillisuuteen. Energiapuun koijuu ^luouusia työtilaisuuksia ^huomat tavasti vasta erilliskoijuun ^tullessakannattavaksi.Kokonaisuutena puuenergian käytön ^suo ranaiset ja kerrannaisvaikutukset ovatkuitenkin alueellisestierittäinmerkittäviä. On myös syytä muistaa, ^{ettäpuu onkotimaista} energiaa ja ^sitä käyttämällä ^voidaan pienentää ^ulko mailta_ostettavan energian ^osuutta.

Avainsanat: energiapuu, energiapuun koijuu, energiapuun koijuun kannattavuus, ^hakkuulas kelma, ensiharvennus

Julkaisija: Metsäntutkimuslaitos. Hyväksynyt ^Aarne Reunala, tutkimusjohtaja 14.03.1995.

Kiijoittajien yhteystiedot: ^Kari Mielikäinen. Metsäntutkimuslaitos, ^Vantaan tutkimuskeskus, PL 18,01301Vantaa.Puhelin90-857051 ja ^fax90-85705361.Hannu Hirvelä, ^Kari Härkö nen, Juha Malinen. Metsäntutkimuslaitos, Helsingin tutkimuskeskus, Unioninkatu40 A, 00170Helsinki.Puhelin90-857051 ja ^{fax90-625308.}

SISÄLLYS

ALKUSANAT 6

1. JOHDANTO 7

11.Metsienkäyttötapojen ^muutokset 7

12.Maamme bioenergiavarat ja ^niiden nykykäyttö ⁸

13. Energiapuun korjuun vaikutuksia 9

2. TUTKIMUKSENTAVOITE 11

3. TUTKIMUSAINEISTO 12

4. LASKENTAMENETELMÄ ₁₅

41. Metsälaskelma MELA 15

42.MELAan tehdyt ^muutokset 17

421. Energiapuun koijuuketjut ¹⁷

422. Energiapuun biomassakertymät ¹⁸

423.Metsänhoidon ja puunkorjuun kustannukset 19

43. Puutavaralajien ^{hinnat 21}

5. LASKELMAT 23

51.Vaihtoehtoisten metsänkäsittelyjen ^{simulointi 23}

52. Puuntuotanto-ohjelmien ^valinta 24

6. TULOKSET 27

61. Energiapuun koijuumahdollisuudet ²⁷

611. Energiapuun korjuumahdollisuudet ^ilman teollisuuspuun kilpailua ²⁷ 612. Energiapuun koijuumahdollisuudet teollisuuspuun ja energiapuun

kilpailutilanteessa ³⁰

62.Metsien kehitys ^eri puuntuotanto-ohjelmissa ³² 63. Hakkuukertymät ja ^tuloteri puuntuotanto-ohjelmissa ³⁴ 64.Kannattavan energiapuuleimikon tunnusmerkit 37

65. Energiapuun kasvatusmallit 39

651. Taimikonhoitoja ensiharvennus_osana metsänkäsittelyä ³⁹

652.Taimikonhoidon ajoitus ja ^{voimakkuus 40}

653. Ensiharvennusmallit 41

66. Energiapuun korjuun kannattavuusmetsikkötasolla 45

7. PÄÄTELMÄT 51

71. Keski-Pohjanmaan ^{metsienrakenne} ja ^tuleva kehitys ⁵¹ 72. Energiapuun hakkuumahdollisuudet ja hintakilpailukyky ⁵¹ 73. Energiapuun korjuun aluetaloudellisetvaikutukset 52

74. Energiapuun kasvatusmallit 53

75. Energiapuun tulevaisuus 54

KIRJALLISUUTTA 56

ALKUSANAT

Hakkuiden jääminen huomattavastikestäviä hakkuumahdollisuuksiaalhaisemmiksi_muo dostaauhkan pienpuun käytölle. ^Puun vajaakäytön tilanteessa teollisuuspuun ^hakkuutkoh distuvat taloudellisesti kannattavimpiin, järeäpuustoisiin kohteisiin. Ensiharvennustenkan nattavuuttaheikentääkorkeiden koijuukustannusten ^{lisäksi kuidunheikkosaantomassateol} lisuudessa.Muutamavuosisittenvalmistuneen laajan tutkimuksenmukaanharvennuksista luopuminen johtaisi huomattaviintaloudellisiin tappioihin ^{vuoteen2030mennessä.}

Energiapolitiikan ^keskeisenäkeskustelunaiheena_oneri polttoaineiden haitallisuus ympäris tönkannalta. Haitallisten energiamuotojen käyttöä pyritään rajoittamaan ympäristöveroin.

Suljetun hiilenkierron_omaava

puukuuluu tässä suhteessalievimminverotettuihin polttoai neisiin.Viimeaikoina_on yhä ^{enenevässämäärinehdotettu}puun polttamista pienpuuongel

man ratkaisuksi.

Valtaosa puuenergian käytön lisäämiseen tähtäävän Bioenergian tutkimusohjelman ^tutki mushankkeista keskittyy puunkoijuun ja polton ^tekniikankehittämiseen.Puun riittävyyteen, kokonaisuudenkannalta edullisimpiin koijuumenetelmiin ja pienpuun käytön metsänhoidol lisiinvaikutuksiineiole kiinnitetty ^suurta huomiota.

Nyt esitettävässä Metsäntutkimuslaitoksen ja ^Joensuun yliopiston yhteistyönä ^alkaneessa tutkimuksessa tarkastellaan energiapuun koquun pitkäaikaisvaikutuksia suuralueella. Sa mallakiinnitetäänhuomiota myös ^tehtävien toimenpiteiden välittömäänkannattavuuteen.

Kaksi vuottakestäneentutkimuksenrahoitusonsaatu Bioenergian tutkimusohjelman ^kautta maa-ja metsätalousministeriöstä.

Tutkimukseenovat osallistuneetMMKHannu Hirvelä, ^MMKKari Härkönen, ^MMKJuha Malinen ja professori ^Kari Mielikäinen, ^kaikki Metsäntutkimuslaitoksesta. Kaikki edellä mainituthenkilötovat osallistuneet loppuraportin kiqoittamiseen. Kiijoittajat ^{ovat saaneet} apualukuisiltahenkilöiltä. Erityisen ^kiitoksenansaitsevat professori ^{PenttiHakkilaMetsän} tutkimuslaitoksesta sekä MH Erkki Hallman Metsähallituksesta arvokkaista kommenteista

käsikiijoitusvaiheessa. ^{Kiitoksetansaitsee} myös metsätalousinsinööriHannu Kalaja ^valoku vista. Lopuksi kiijoittajat ^{haluavatkiittää} Bioenergian tutkimusohjelmaa ^koko tutkimuksen ajan vallinneestainnostavasta ilmapiiristä.

Vantaalla, helmikuussa1995

ENERGIAPUU OSANA

METSÄNKASVATUSTA

KESKI-POHJANMAALLA

1. JOHDANTO

11. Metsien käyttötapojen ^muutokset

Polttaminenoli vuosisatojen ajan ^puun pääasiallinen käyttötapa ^{Suomessa.Vieläviimevuo} sisadan puolivälissä ^{valtaosahakatusta}puusta poltettiin kaskeamisessa, ^tervanvalmistukses sa ja lämmityspuuna (kuva 1.1). Teollisuudenosuus puun käytöstä ^{olivainmuutama} pro sentti.

Viimevuosisadallatodenteolla^alkanutpuunsahaus ja ^puutakuiduttavanteollisuuden_nou su merkitsivätpuun^arvon huomattavaa lisääntymistä, ^mikä johti ^kasken- ja tervanpolton loppumiseen. Polttopuu ^{olikuitenkinedelleen} pääasiallinen lämmönlähde.Runsas poltto puun käyttö ^eivaarantanut metsäteollisuuden puunsaantia, ^koska pienikokoisella lehtipuulla eiollutmuuta käyttöä ^kuin polttaminen. ^Koivua ryhdyttiin hyödyntämään paperin ^valmis tuksessa_vasta 1950-luvun päättyessä.

Toisenmaailmansodan jälkeen ^puu ohjautui ^{entistäenemmän}metsäteollisuuden käyttöön.

Huoli metsävarojen riittävyydestä ja ^koivun kelpaaminen ^sellunvalmistukseen nopeuttivat puun polttokäytön vähenemistä ja senkorvautumistamuilla energiamuodoilla. Puunosuus

energian kokonaiskäytöstä pieneni ^alle50 prosentin ensimmäistäkertaa 1950-luvun lopulla.

Samoihinaikoihinmetsienhakkuut ylittivät useana vuonna kestäväksi arvioidunhakkuu suunnitteen.

Kuluvan vuosikymmenen ^{alkaessa Suomenmetsien} kasvu, ^noin80 miljoonaa kuutiometriä vuodessa, ylitti puuston kokonaispoistuman yli ⁴⁰ prosentilla. Pääsyynä puuntuotoksen ^ko hoamiseen_on ollut 1950-luvullaaloitettutehostunutmetsänhoito.Soiden ojittaminen, ^va jaatuottoisten ^metsienuudistaminen ja perustettujen taimikoiden hoitaminen, harsintahak kuista luopuminen ja ^edellisiävähäisemmässämäärin myös metsänlannoitusovat johtaneet metsävarojen nopeaankarttumiseen tilanteessa, jossa ^{hakkuuteivätole} lisääntyneet ^vastaa vasti. Metsäteollisuudentuotannon nousu on viime vuosikymmeninä perustunut paljolti puunentistä tarkempaan hyödyntämiseen, polttopuun käytön vähenemiseensekä raakapuun tuonnin kasvuun.

Kuva1.1. Puunkäyttö Suomessa1850-1980 (Kuusela 1984).

Metsienmuukuin puuntuotannollinen käyttö ^{ontullutviimevuosinaentistä}tärkeämmäksi.

Virkistyskäytön ^{lisäksihuoli}uhanalaisten eliölajien säilymisestä ^lisää paineita suojelualuei denlisäämiseen erityisesti Etelä-Suomessa.Maammerunsaatmetsävaratmahdollistavatnyt paremmin ^{kuinkoskaan tällä}vuosisadallasamanaikaisestisekä puunkäytön ^ettäluonnon suojelun lisäämisen.

kasvatus eivät oletoistaiseksi yleistyneet ^Suomessa. Miljoonaksi hehtaariksiarvioidut yli jäämäpellot taijoavat ^kuitenkintulevaisuudessavarteenotettavan vaihtoehdon myös biopolt toaineiden tuotannolle.

Suomen turve-ja puuvarat ^{ovat vuotuiseen} energiakäyttöön ^verrattuna yli satakertaiset, ^tur peenosaltamonisatakertaiset. Metsienvuotuinenkokonaiskasvu oksineen ja juurineen ^sen sijaan pystyisi ^kattamaankorkeintaan80 % _maamme nykyisestä kokonaisenergiatarpeesta.

Tähänsuhteutettuna puuenergian ¹⁴ prosentin kokonaisosuusonkorkea vastaten25 miljoo

naa puukuutiometriä. ^{Vainnoinviidennestästä, eli} 5,5 miljoonaa kuutiometriä, poltetaan kiinteistöissä. Valtaosa puuperäisestä energiasta ^tuotetaan metsäteollisuudensivutuotteena kuoren, jätepuun ja erityisesti mustalipeän poltossa. Valtioneuvostonasettaman tavoitteen mukaan puuperäisen energian ^{tuotantoa tulisikuluvalla} vuosikymmenellä ^{lisätävielänoin} kolmanneksella. Lisäys ^vastaa puuraaka-aineena ^noin10 miljoonaa kuutiometriävuodessa.

Puun energiakäytön pahin ^esteon energiapuun ^huono hintakilpailukyky. Kilpailevien poltto aineiden, ^lähinnäturpeen ja ^raskaan polttoöljyn, vaihtoehtona puupolttoaine ^saisi nykyisel läänmaksaa käyttöpaikalla suurkäyttäjille ^{noin45 mk} megawattitunnilta. ^{Lähimmäksitätä} tavoitetasoa päästään ^{keräämällä}hakkuukoneenkasaamiahakkuutähteitä päätehakkuualoil

ta erityisesti runsaspuustoisissa kuusikoissa. Käyttökelpoisena pidetään myös ns. integroitua korjuuta, jossa energiapuu ja teollisuuden ainespuu korjataan yhdessä ja energia ^tuotetaan polttamalla ^puu sellutehtaallatai erillisessä polttolaitoksessa. Pienikokoisenpuun koijuu harvennusmetsistä pelkästään energiapuuksi ^ontoistaiseksivarsinkallista.

Edellämainituilla koijuutavoilla energiapuulle ^ei kerry mainittavaakantohintaa. Pienpuun koijuun ^arvioidut hyödyt liittyvät metsänhoitoon, ympäristöön, työllisyyteen ja ^ulkomaisen valuutansäästöön.Näiden hyötyjen arvottaminen_on puuenergian käytön kannattavuuslas kelmissa jäänyt toistaiseksitekemättä.

Energiapuun käyttö on Ruotsin pientalouksissa ja aluelämpölaitoksissa suhteellisestikan nattavampaa^{kuin Suomessa.} Lämmitykseen käytettävän puuenergian (hake, pelletit ja pul veri) markkinahinta_onalle puolet kevyen polttoöljyn ^hinnasta. Syynä ^tähänonfossiilisille polttoaineille, ^kutenkivihiilelle ja öljylle, ^{asetetturaskas} ympäristövero. ^{Ruotsissavainteol} lisuus_ontästäverosta

vapaa. Myös ^Suomessafossiilisia polttoaineita ^verotetaan biopoltto aineita enemmän, ^mutta lämmöntuotannonosalta huomattavasti lievemminkuin naapuri

maassamme.

13.Energiapuun korjuun vaikutuksia

Puu ja peltokasvit ^{ovattiukastiottaen ainoat} polttoon perustuvat energiamuodot, joiden ^hii lenkierto on suljettu. ^{Ne eivät näin ollenlisää ilmakehän} hiilidioksidipitoisuutta, ^mikäli maapohja säilyy kasvillisuuden^{hallussasitomassaitseensä} poltossa ^{vapautuvaahiiltä.Met} sät toimivat _ns. hiilennieluinaniinkauankuinniidenkasvu ylittää poltettavan ja ^lahoavan puun määrän. Tämäonkintilannetämän päivän Euroopassa, jossa ^metsien ja ^metsäteol lisuustuotteiden onarvioitusitoneen 1980-luvulla5-10 prosenttia ^kaikesta fossiilipolttoai neistavapautuneesta^hiilestä. Pohjoismaissa kyseinen prosenttiluku ^onmoninkertainen.Ym

päristösyistä puun polttoa ^{tuetaan Suomessa} ja erityisesti ^{Ruotsissakivihiilen} ja öljyn ras kaammalla verottamisella. ^Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ^{nousu voimistaakasvihuo} neilmiötä, jonka pelätään ^ilmenevän maapallon ^ilmastonarvaamattomannopeana lämpene misenä.

Viimevuosina metsiemmehakkuumahdollisuuksistaon käytetty hyväksi ^{vainkaksi kol}

mannesta. Pienikokoisen harvennuspuun koijuun ^kalleus yhdistettynä puun^runsauteen on ainakin tilapäisesti ^{suunnannut hakkuita} kannattavimpiin sahapuuvaltaisiin päätehakkuisiin.

Huomattavastikasvua alhaisempi ^{hakkuidenmääräeiole} pitkän päälle ^{eduksimetsätalou} den kestävyydelle. ^Näinon erityisesti ns. hakkuusäästön kertyessä hoitamattomiinnuoriin metsiin ja rappeutuviin kuusikoihin. Puuston tihentyminen ja ikääntyminen johtavat vääjää mättä lisääntyviin metsätuhoihin. Ajallaan tehdyillä taimikonhoidolla ja ensiharvennuksella voidaan parantaa puiden elinvoimaisuutta ja ^metsikön laatua, ^vähentää tuhojen ^{riskiä sekä} alentaa

puun koijuukustannuksia ^{tulevissahakkuissa. Näiden} tekijöiden vaikutussuunta_on tiedossa, ^muttaniiden pitkän ajan taloudellinen merkitys on puutteellisesti ^tunnettu.

Metsävaraselvitysten perusteella ^voidaan todeta, ^ettämetsistämme_on puuntuotoksen ^kärsimät tämahdollista käyttää ^{kestävästi huomattavamäärä} erityisesti pienikokoista puuta myös ener

giantuotantoon. ^Viimeaikoina kestävyyden ^{käsite onkuitenkin} laajentunut sisältämään myös

muutakuinkuutioinamitattavan runkopuun ^tuotoksen. Lehtipuita ja kilpailussa ^kuolleita pök kelöitäeivoidatutkimustenmukaanenää pitää pelkästään poltettavaksi joutavana roskapuuna,

vaanneovatosoittautuneet hyödyllisiksi maaperän jatkuvan tuotoskyvyn ^{sekämetsässäelävien} eläinten ja ^{kasvienkannalta.Tämäon} pidettävä ^mielessä myös energiapuun koijuussa.

Energiapuun koijuussa ^otetaan runkopuun ^{lisäksitalteen} kertymä- ja kustannussyistä myös

muuta biomassaa. Oksien ja ^{neulastenmukanametsästä} poistuu ^{huomattavamäärä} puille tärkeitäravinteita. Kokopuukoijuusta saattaa aiheutua kasvutappioita ja maaperän happa moitumista, joiden suuruudesta ja kestoajasta ^eiole^vieläriittävästitutkimustietoa. Toistu vasta kokopuukoijuusta pidättäytyminen ^{saattaavarmuudenvuoksiolla}tarpeen tietyillä ^kas vupaikoilla.

2. TUTKIMUKSEN TAVOITE

Energiapuun koquuseen ja polttoon sopivien ^laitteiden kehitys onollutviime^vuosina_nope

aa. Myös yksittäisiä ^laskelmia koijuumenetelmien kannattavuudestaon tehty. Energiapuuva roja ^onarvioitumetsätaloudensuunnittelussa kerättyjen tietojen perusteella. ^Puun energia käytön kannattavuuden ja metsällistenvaikutustenkokonaistarkastelu _onkuitenkin jäänyt toistaiseksi tekemättä.

Kokonaistarkastelunkeskeinen kysymys ^on energiapuun riittävyys ja koijuun kannattavuus pitkällä aikavälillä.Laskelmissa_onotettava huomioon metsävarojen ^lisäksi puuston^tuleva kasvuja kehitys, puuneri käyttömuodot ^sekä puustamaksettavahinta. Energiapuu joutuu kilpailemaan kannattavuudessatoisaalta teollisuuspuun, ^{toisaaltamuiden} energiamuotojen (öljyn ja ^kivihiilen ym.) ^kanssa. Alueellisissatarkasteluissatulee myös pyrkiä löytämään ^ko konaisuudenkannaltakannattavimmat puunkoijuumenetelmät.

Laskelmienmetsällisesti tärkein ja ^{etukäteenheikoimmintunnettuosaon} energiapuun käy tön vaikutus metsänkasvatuksen menetelmiin ja ^metsien pitkän ajan kehitykseen. ^Ener giapuun käytöllä ^{onkatsottu olevan}mahdollisuuksialisätä taimikonhoidon ja ^ensiharven

nustenmäärää.Tällähetkellänämämetsien myöhemmälle kehitykselle ^tärkeätmetsänhoito työt ^uhkaavat jäädä ^korkeidenkustannustenvuoksitekemättä.

Tämäntutkimuksen tarkoituksena _on tehdä Keski-Pohjanmaan metsälautakunnanalueen metsävaratietojen perusteella pitkän ^{aikavälinlaskelmia} energiapuun koijuun kannattavuu desta ja vaikutuksista metsien kehitykseen. Tutkimuksen päämielenkiinto kohdistuu ^nuoriin ensiharvennusmetsiköihin ja päätehakkuuikäisiin kuusikoihin. Tutkimusongelma ^voidaan jakaa ^{kolmeenosaan:}

1.Kannattavasti korjattavan energiapuun ^määrä

Energiapuun ^määrääselvitetäänvaltakunnanmetsieninventoinninaineiston pohjalta ^vaihto ehtoisista puupolttoaineen maksimihinnoistasekä teollisuuspuun koijuumääristä ^lähtien.

Tarkastelussaetsitäänerilaisiin koijuukohteisiin suhteellisestiedullisimmat korjuumenetel mät.

2. Energiapuun koijuun vaikutuksetmetsientulevaankehitykseen

Metsien kehitystä ennustetaan energia- ja teollisuuspuun koijuumäärän vaihdellessa.Puun käytön pitkäaikaisvaikutukset näkyvät puuston määrässä, ^metsienrakenteessa ja ^tulevassa tuottokyvyssä ^useiden vuosikymmenien päähän ulottuvissalaskelmissa.

3. Teollisuus-ja energiapuun tuotannonhuomioon_ottavat metsänhoito-ohjeet

Laskelmissa energiapuun koijuuta tarkastellaan_osanametsiköntaloudellisestikannattavinta kasvatusohjelmaa. Tavoitteenaon selvittää, millaisistametsiköistä energiapuuta ^{on edulli} sinta korjata ja ^millämenetelmillä.

3. TUTKIMUSAINEISTO

Laskelmien ^{aineistonaolivat}valtakunnan^metsienkahdeksanneninventoinnin

(VMI8) ^ker takoealat Keski-Pohjanmaan metsälautakunnanalueelta (kuva 3.1). ^{Aineistonmaastomit} taukset on tehty ^{vuosina 1991-92} ja inventointi-sekäsuunnitetiedoton julkistettu ^keväällä 1993. Aineistonvalinnanperusteenaoli käyttää laskelmissa mahdollisimman ajantasaista maastotietoa, joka ^{samallakuvasi}edustavastikokolautakunnan metsävaroja. Keski-Pohjan

maanmetsälautakuntasoveltui hyvin tutkimuksen aineistoksi, ^koskalautakunnanalueellaon

suhteellisen paljon harvennusikäisiätaiharvennusikää lähestyviä ^{metsiä.Lisäksialueella}on runsaasti ojitettuja turvemaita, joilla ^kasvavat puustot ^{ovat useinnuoria} ja harvennuksentar peessaolevia tiheikköjä.

Kuva3.1.Tutkimusalueenmaantieteellinen sijainti.

Keski-Pohjanmaan metsälautakunnankokonaismaa-alaonVMIB:n perusteella yhteensä 1,1 miljoonaa ^hehtaaria.Metsätaloudenmaaksi_onluokiteltu919000 ha, josta varsinaisenmet

sämaanosuus on83 %ja heikkokasvuistenkitu-ja joutomaiden ^sekäteiden ja varastoaluei den_osuus yhteensä ^17%. Suojelun piirissä ja ^{sitenosittaintaikokonaan}puuntuotannon^ul kopuolella ^on metsätalousmaasta15 400ha. Metsätalousmaasta71 %kuuluu yksityismet

Puustonkokonaistilavuus_onVMIB:n perusteella 63,6 miljoonaa ^m3, josta männyn ^osuuson

puolet ja ^{kuusen sekä} lehtipuiden ^{osuus kummankin} neljännes (taulukko 3.1). Tukkipuun osuudeksionarvioitu25 % ja kuitupuun ^{64 %}puustonrunkotilavuudesta lopun ^ollessalat vahukka- ja pienpuuta. Inventointiaedeltäneen5-vuotiskaudenkeskimääräiseksi ^vuotuisek sikokonaiskasvuksi onarvioitu 2,8 miljoonaa m 3 vuodessa. Kasvuarvioon_on laskettu_mu kaanvainmetsä- ja kitumaanmetsät.

Taulukko3.1. Puuston runkotilavuus Keski-Pohjanmaan metsälautakunnan metsä- ja ^kitu maallavaltakunnanmetsien8. inventoinnin perusteella.

Keski-Pohjanmaalla harvennusvaiheessaolevientai sitä lähestyvien ^metsien (20-80 -vuo

tiaiden) osuuson selvästi suurempi ^kuinkeskimäärinEtelä-Suomessa (kuva 3.2). Vanhoja, yli 100-vuotiaitametsiä_{on sen} sijaan suhteellisesti_{saman verran} kuin muuallakinEtelä-

Suomessa. Kehitysluokan perusteella varttuneidentaimikoiden_osuusmetsämaan pinta-alas

ta on 15 % ja nuortenkasvatusmetsien 43 %. Uudistuskypsiksi luokiteltuja ^metsiäonvain 7 %. KokoEtelä-Suomessavastaavatluvutovat 13, 30 ja ^15%.

Kuva3.2.Puuston ikäluokkajakauma Keski-Pohjanmaan metsälautakunnan alueella.

Keski-Pohjanmaan metsälautakunnanlaskenta-aineisto^käsitti yhteensä ^{3 566 maastokoe} alaa, jotka ^oli ryhmitelty ³⁷⁵ laskentayksikköön. Ryhmittelyssä ^koealat jaetaan nykytilal

taan ja ^tulevalta kehitykseltään mahdollisimman yhtenäisiin ^luokkiinmaastossa arvioitujen kasvupaikka-, puusto- ja toimenpidetietojen perusteella. Muodostetuilla laskentayksiköillä kuvataanmetsäalueentodellisiametsiköitä. Ryhmittely ^ontarpeen,^koska yksi relaskooppi koealaei yleensä ^{edustakokonaistametsikköäriittäväntarkasti}puuston^määrän ja ^metsikön käsittelytarpeen arvioinnissa.

Tukkipuu Kuitupuu Hukkapuu ^Yhteensä Runkopuuta, miljoonaa m

3

Mänty 9,1 21,1 2,8 33,0

Kuusi 6,3 8,1 1,0 15,4

Lehtipuu 0,5 11,3 3,4 15,2

Yhteensä 15,9 40,5 7,2 63,6

Tässätutkimuksessa käytettiin VMIB-tulostenlaskentaa_vartenmuodostettua ja ryhmiteltyä laskenta-aineistoasellaisenaan.Jatkossametsiköistä puhuttaessa tarkoitetaannäitävalmiik si muodostettuja laskentayksiköltä.

4. LASKENTAMENETELMÄ

41. Metsälaskelma MELA

MetsälaskelmaMELA_onMetsäntutkimuslaitoksessa kehitetty metsikkösimulaattorin ja ^li neaarisen optimointiosan ^käsittävä tietokoneohjelmisto. Alunperin ^MELAkehitettiin pitkän aikavälin metsätalouden suunnittelujäijestelmäksi pääasiassa valtakunnanmetsien inven toinnintietoihinperustuvaan suuraluesuunnitteluun.ViimevuosinaMELAn käyttö on li sääntynyt myös kuviokohtaisiintietoihinperustuvassatilakohtaisessasuunnittelussa. Nykyi

seenmuotoonsa MELA-jäijestelmä ^onmuotoutunut Metsä2000 -ohjelman valmistelun yh teydessä ^1980-luvun puolivälissä ^{sekä sitä} seuranneessa ohjelmiston jatkokehitystyössä.

Metsä2000 -ohjelma ^olivaltakunnallinenmetsä- ja puutalouden pitkän ^aikavälin ohjelma, jossa pyrittiin sopeuttamaanpuuntuotanto ja ^metsienmuut käyttömuodot ^entistä paremmin toisiinsa.

MELA-jäijestelmän ^toiminta jakautuu ^kolmeen pääosaan: metsävaratietojen käsittely ^las kentaavarten, metsäntulevien käsittely- ja kehitysvaihtoehtojen tuottaminen (simulointi) sekähalutun tuotanto-ohjelman ^valinta(optimointi). ^{MELAnkeskeisiä} vaatimuksiaovatriit tävän yksityiskohtaiset ja ajantasaiset metsävaratiedot, ^metsän kehitystä ^{kuvaavat mallit} sekätiedotmetsätaloudelleasetetuistatavoitteista ja ^siihenkohdistuvistarajoitteista. ^Metsä varatietojen ja ^{metsääkuvaavienmallienavullaMELAn}simulointiosallatuotetaansuunnit teluyksikön metsiköilleuseita erilaisia käsittelyvaihtoehtoja ^halutun pituiselle ^suunnitte luajalle, joka jaetaan yleensä ^10vuoden pituisiin simulointikausiin. Suunnitteluajan ja ^si mulointikausienmäärä riippuvat päätöksentekijää kiinnostavistatunnuksista ja käytettävissä olevasta laskentakapasiteetista. Lineaarisella optimoinnilla vaihtoehdoistavalitaankokoalu een tuotanto-ohjelma ^eli jokaiselle ^{metsiköllevalitaan} toimenpiteet, jotka yhdessä ^toteutta

vat päätöksentekijän määrittämätkoko alueelleasetetuttavoitteet ja rajoitteet.

MELAnsimulointiosallaennustetaanmetsissä tapahtuvia ^muutoksia ja ^tehtäviä toimenpitei tä.Puukohtaisillamalleillakuvataan puiden ^kasvua ja ^{kuolemistasekäuusien} puiden synty mistä.Yleensäsimulointikausienkeskellä simuloitavia kasvupaikkaan ^tai_puustoonkohdis tuvia toimenpiteitä ohjataan ^erilaisten käsittelysääntöjen ^avulla. Käytettävissä ^{ovat Metsä} keskus Tapion suositusten mukaiset hakkuut (harvennukset, päätehakkuut ja ylispuiden poistot), taimikonhoidot, metsänviljelyt ym. Koska samalla ajanhetkellä ^onmahdollistasi muloidamoniavaihtoehtoisia toimenpiteitä (esim. voimakkuudeltaanerilaisia harvennus hakkuita), seurauksena_onuseitavaihtoehtoisia toimenpideketjuja (kuva 41.1). Vaihtoehtoi seksi käsittelyksi ^katsotaan myös lepo, jolloin ^metsikön kehitystä simuloidaanilmanvarsi naisia toimenpiteitä. Tuotanto-ohjelman ^{valintaa varten} simuloituja käsittelyketjuja saattaa ollauseitatuhansiakappaleita ^{metsikköäkohti.}

Kuva41.1.Vaihtoehtoisten käsittelyjen ^simulointiaineistolle.

Suunnittelunkohteenaoleva metsäaluekoostuu laskentayksiköihin jaetuista ^{koealoistatai} metsikkökuvioista, joista ^tiedetäänalueelliseen sijaintiin, ^ilmastoon ja kasvupaikkaan liitty viä metsikkötietoja. ^{Puustokuvataan} kuvauspuiden avulla, jotka ^voivatolla yksittäisiä puita taisuurempaa puujoukkoa ^edustavialaskennallisia kuvauspuita. Kuvauspuihin liittyviä tie toja ^ovat mm. puulaji, ikä, runkoluku, rinnankorkeusläpimitta ja pituus. Toimenpiteiden ^si mulointi

perustuu puukohtaisiin ^malleihin ja metsikkökohtaisettunnukset (kertymät ym.) saadaan puukohtaisten tunnusten summana.

42. MELAantehdyt ^muutokset

421. Energiapuun korjuuketjut

Energiapuun koijuu rajattiin laskelmissaensiharvennusmetsiin ja kuusivaltaisiin päätehak kuualoihin.Ensiharvennusmetsistävoitiin teollisuuspuun ^lisäksi korjata energiapuuta ^erillis koijuuna ^tai integroituna korjuuna. Energiapuun erilliskoijuusta ^saatu hakkuukertymä käy tettiinkokonaan energiapuuna. Integroidussa koijuussa ^saatiinsamallakertaa ^sekäteollisuu den ainespuuta ^että energiapuuta. ^Tässä käytetty integroitu korjuuratkaisu perustui ns. ketju karsintamenetelmään (kuva 42.1). Hakkuutähteetoletettiin koijattavan päätehakkuualoilta

muun puunkoijuun yhteydessä, jolloin työkoneita ja puunhankintaorganisaatiota ^voitiin hyö dyntää tehokkaasti.

Kuva42.1. Ketjukarsija-kuorija-hakkuri (kuva ^H. Kalaja).

Energiapuun erilliskoijuussa ja integroidussa koijuussa ^oletettiin käytettävän osapuukoijuu menetelmää.Hakkuutehtiin ihmistyönä siirtelykaatotekniikalla. Menetelmässä puita ^eikar sita, ^mutta nekatkotaannoinviisimetrisiksi puunosiksi metsäkuljetuksen helpottamiseksi.

Puuoletettiin koijattavan ^noin5 cm:n latvaläpimittaan, jolloin ^saatavan selluhakkeenlaatu paranee ja ^metsikönravinnehukka pienenee kokopuukoijuuseen verrattuna.Hakkeen laatu on erityisen ^tärkeääteollisuuden ainespuun ja energiapuun integroidussa koijuussa, ^koska selluhakkeenlaatuvaatimukset_ovat korkeat. Osapuun metsäkuljetus tienvarteentehtiinva kiovarusteisellakuormatraktorilla (kuva 42.2).

Kuva42.2. Osapuun metsäkuljetusta (kuva ^E. Oksanen)

Erilliskorjuussa osapuuna korjattu energiapuu ^voidaan joko ^hakettaatienvarsivarastolla ja kuljettaa ^hakkeena käyttöpaikalle ^taiosapuu voidaan kuljettaa puutavaraterminaaliin ^hake tettavaksi. Ketjukarsintamenetelmässä osapuukäsitellään karsinta-kuorinta-haketusyksiköl lä joko välivarastollatai puunkäsittelyterminaalilla, johon osapuu kuljetetaan puutavara-au tolla.Saatavaselluhake ja polttoon ^meneväpuu-, oksa- ja ^kuoritähde kuljetetaan käsittelyn jälkeen käyttöpaikalle.

Kuusivaltaisten päätehakkuualojen hakkuutähteet oletettiin koijattavan kuormatraktorilla hakkuukoneenmuodostamistakasoista.Metsätraktorissaolihakkuutähteiden koijuuseen ^so veltuvakuormain ja laajennettu kuormatila, jotka yhdessä ^lisäävät metsäkuljetuksen ^tuotos

ta. Hakkuutähteetmurskattiintienvarsivarastolla ja ^murske kuljetettiin käyttöpaikalle.

Tehdyissä laskelmissa energiapuun erilliskoijuu simuloitiinhakkuuvaihtoehdoksi kaikille ensiharvennusvaiheessaolevillemetsiköille. Ketjukarsintamenetelmään perustuva integroitu koijuuketju simuloitiinvain mäntyvaltaisille ensiharvennusmetsiköille, joille nykyisin käy tössäoleva koquumenetelmä ^{soveltuu.Kaikille}kuusivaltaisille päätehakkuualoille ^tuotettiin perinteisen ^{avohakkuun lisäksi} koijuuvaihtoehto, jossa hakkuutähteet koljattiin ener

kettiinerikseen koko latvukselle, ^elävälle latvukselle, ^neulasille ja ^{kuolleilleoksille. Havu} puiden latvusmassatlaskettiinneulasineen ja lehtipuiden ^lehdettä.

Energiapuun erilliskoijuussa ^metsään jäävän rungon latvakappaleen ^{tilavuus laskettiin} puula jeittani ^puun pituuden ja latvakappaleen pituuden perusteella. ^Kaadon ja metsäkuljetuksen yh teydessä ^metsään jäävien ^{oksienmääräarvioitiin}kuorellisen runkopuun hakkuukertymän ^avul la ja ^kuolleidenoksien määrämalleilla_ennustetunkuolleidenoksienkokonaismääränavulla.

Ketjukarsintamenetelmään perustuvan integroidun koijuun päätuote ^{oliselluhake.} Puupolt toaine saatiinmenetelmänsivutuotteena syöttö-, piiskaus- ja separaattoritähteenä. Ketjun kokoraaka-ainetase perustui ^siitä julkaistuun tutkimukseen (Hakkila ^& Kalaja ^1993. Ketju karsintaensiharvennusmännikön koijuuratkaisuna. ^{FoliaForestalia} 803). ^Kaikki prosessi tähde oletettiin tässä saatavan polttokäyttöön, ^mikä edellyttää työskentelyä terminaali-tai sitä muistuttavissa olosuhteissa.

Kuusivaltaisilta päätehakkuualoilta hakkuutähteinätalteensaatavanbiomassanmäärälasket tiin prosenttiosuutena ^oksien kokonaismassasta ja runkojen latvakappaleista. ^Talteensaata

vanbiomassan määrä riippuu siitä, ^kuinka hyvin hakkuutähteetovat hakkuukoneen jäljiltä kasoissa ja ^{kuinka tarkkaan}metsätraktorin kuljettaja pystyy ^{ne keräämään.} Käytännössä merkittävä osahakkuutähteistä jää korjuussa ^{metsään. Ruotsissa} käytännön koijuutoimin

nassasaanto on ollut noin 70 % hakkuutähteiden kokonaismäärästä.

Energiapuukertymät ^muutettiinkiintotilavuudeksi kuivatuoretiheyksien ^{avulla.Hakkeente} hollinen lämpöarvo ^{laskettiinolettaen}kosteudeksi 50%. Tehollisen lämpöarvon ^{avulla las} kettiineri puulajien suhteellinenedullisuuslämmöntuotannossa (= ^hakkeentuotantokustan nukset, mk/MWh).

423. Metsänhoidon ja puunkorjuun kustannukset

Metsänhoitotöidenkustannusrakennetta ja ^-tasoatarkennettiin laatimallataimikonhoidolle ja uudistusalanraivaukselleuudetkustannusmallit.Luotettavatmallitovat tärkeitäerilaisten

metsänkäsittelyjen liiketaloudellisissa analyyseissa, joissa ^{otetaanhuomioon}kustannusten ja tulojen eriaikaisuus. Metsänhoitotyöt painottuvat kiertoajan alkupuolelle, jolloin ^niillä on koronvuoksi huomattavavaikutus metsänkäsittelyn taloudelliseentulokseen.

Laaditutmallitsoveltuvat raivaussahallatehtäväntaimikonhoidon ja ^{raivauksenkustannus}

ten ennustamiseen. Mallit tehtiin ¹⁹⁹³ voimaantulleiden metsänhoitotöiden urakkapalk kaustaulukoiden perusteella, joissa ^onerikseen esitetty yksikköpalkat ^taimikon perkauksel le ja harvennuksellesekä uudistusalanraivaukselle. Palkkataulukoissa_onotettu huomioon poistettavan puuston tiheys, puulaji, keskimääräinenkoko ja ryhmittyneisyys ^sekämaasto olot.Lisäksikustannuksiin sisältyivät kasvatettavan

puuston^{varominensekä} ojien ja ^kartta polkujen aukipito.

Teollisuuden ainespuun korjuukustannukset ^{laskettiinMetsätehon}kehittämällä puunkoijuun laskentasysteemillä (SUSY), jonka kustannustaso koljattiin ^{vastaamaan vuoden}1993tasoa.

Korjuuketjuihin ^kuuluiuseitamanuaalisia ja koneellisia vaihtoehtoja, joista ^{valittiinhalvin} jokaiselle simuloidullehakkuulle.Kustannuksiin sisältyivät ^hakkuun ja metsäkuljetuksen ^li

säksi työnjohto-, suunnittelu- ja mittauskustannukset, joiden ^{osuus oli 10-15 %manuaali}

sessa korjuussa ja ^{3-8 %}koneellisessa korjuussa.

Myös energiapuun erilliskorjuun ja integroidun korjuun kustannustenmäärittämiseenlaadit tiin uudet mallit. Siirtelykaatona ^{tehtävän hakkuun} kustannusmalli tehtiin työehto-osa puolien sopimien ^hakkuun yksikköpalkkojen pohjalta. Hakkuukustannuksetsisälsivät pal kan ja sen sivukustannustenlisäksi työnjohdon, suunnittelun ja ^mittauksenkustannukset.

Osapuun metsäkuljetuksen kustannusmallilaadittiinvuoden 1991 yksikkömaksujen perus teella ja ^{mallinantamat} kustannukset korjattiin ^{vuoden 1993tasolle.}Hakkuutähteidenkor juukustannukset muodostuivat metsäkuljetuksen kustannuksista, joita ^{koskeva mallilaadit} tiinkuormatraktorin käyttötuntikustannusten ja hakkuutähteen metsäkuljetuksen käyttötun tituotoksen (vaihteli hakkuutähdetiheyden ^mukaan 4,0-8,5 ^m3/h) perusteella (kuva 42.3).

Kuva 42.3. Hakkuutähteiden korjuukustannusten riippuvuus hakkuutähteiden määrästä kuusivaltaisilla päätehakkuualoilla.

Energiapuun erilliskorjuussa ja hakkuutähteiden korjuussa ^kaikkikustannukset kohdennet tiin korjattavalle energiapuulle. Integroidussa korjuussa energiapuu ^saatiin sivutuotteena, minkävuoksi korjuukustannukset kohdennettiinsaatavalle sellujäkeelle. Energiapuun ^kus tannukset käyttöpaikalla syntyivät ^tällöin pelkästään murskauksen ja kaukokuljetuksen ^kus

43. Puutavaralajien ^hinnat

Tukki- ja kuitupuun ^hintoina käytettiin metsälautakunnittain tilastoituja ^{alkuvuoden 1994} keskihintoja (taulukko 43.1). Vaihtoehtoisten metsänkäsittelyketjujen ^vertailu perustui ^toi menpiteiden nettotuloihin.Hakkuista saadutnettotulot määräytyivät tienvarsihintojen ^avulla laskettujen tulojen ja puunkoijuun kustannustenerotuksena.Koska tienvarsihintoja ^eioleti lastoitu, tienvarsihintojen ^arvioina käytettiin hankintahintoja. Laskelmista tehtyjen päätel mienkannalta puutavaralajien hintasuhteet ja puunkoijuun kustannustasoovat markkamää räisiä hintoja oleellisempia.

Taulukko 43.1.Laskelmissa käytetyt tukki-ja kuitupuun ^hinnat Keski-Pohjanmaalla.

Energiapuusta käyttöpaikalla ^{maksettava hinta} määritetään käytännössä tapauskohtaisesti puunkanssa kilpailevien polttoaineiden hintojen ja puun lämpöarvon perusteella, joka ^vaih telee_mm. puulajin ja ^{hakkeenkosteudenmukaan.Hakkeen} lämpöarvoa määritettäessä_puun kosteutena käytettiin ⁵⁰ prosenttia ^eli puuoletettiin poltettavaksi tuorehakkeena. Ener giapuusta käyttöpaikalla maksettavastahinnasta vähennettiinkeskimääräiset hakkeenkau kokuljetuksen (40 km) ^{sekähaketuksentai}murskauksenkustannukset. Näinsaatua hintaa käytettiin energiapuusta tienvarressa maksettavana hintana. Keskimääräiset energiapuun hinnat määritettiin puulajeittain jokaiselle koijuutavalle ja energiapuusta käyttöpaikalla maksettavallehinnalle (taulukko 43.2).

Taulukko 43.2.Laskelmissa käytetyt energiapuun tienvarsihinnat.

Hankintahinta, ^mk/m3 Kantohinta, ^mk/m3

Mäntytukki ^{202 181}

Kuusitukki 173 150

Koivutukki 200 170

Mäntykuitu ^{137 71}

Kuusikuitu 139 75

Koivukuitu 146 68

Maksimihinta käyttöpaikalla Koijuutapa Tienvarsihinta, ^mk/m3

energiasisällön perusteella Mänty ^{Kuusi Koivu}

Integroitu koijuu ^{22 - -}

45 mk/MWh Erilliskoijuu ^{34 35 52}

Hakkuutähteiden koijuu ^{- 32 -}

Integroitu koijuu ^{58 - -}

65 mk/MWh Erilliskoijuu ^{70 72 96}

Hakkuutähteiden koijuu ^{- 73 -}

Integroitu koijuu ^{95 - -}

85mk/MWh Erilliskoijuu ^{107 140}

Hakkuutähteiden koijuu ^- 114 -