Gå till:

Högeffektiv klenträdsteknik

Klena träd är idag en outnyttjad källa till energi i form av förnybar biomassa. Ett projekt från Skogforsk har undersökt hur kontinuerlig avverkning och ackumulering kan bidra till större uttag.

Simuleringar har visat att det finns en stor möjlighet att öka effektiviteten i avverkningen genom att använda kontinueligt avverkande aggregat. Vår målsättning med projektet var att förverkliga denna potential genom att tillverka och genomföra driftstester med ett aggregat för kontinuerlig avverkning och ackumulering av klena träd. Två olika utföranden av skördaraggregatet Flowcut har tagits fram och anpassats för montering på två olika typer av basmaskiner som sedan testats under olika förutsättningar; skördare (i gallring i produktionsskog) och grävmaskin (för avverkning i vägkanter). Driftstesterna har visat på en hög effektivitet men också ett antal områden att fokusera på vid den fortsatta utvecklingen. Man bör även anpassa arbetsmetodiken för att uppnå högsta möjliga effektivitet.

Läs fördjupning

Bakgrund

Unga biomassatäta skogar som är oskötta kan årligen bidra med upp till 4,3-8,7 miljoner ton torrmassa (cirka 20-40 TWh, baserat på färskavverkad ved) till det svenska energisystemet (Fernandez-Lacruz m.fl. 2015). Vid senaste riksskogstaxeringen konstaterade man att det finns ett omedelbart röjningsbehov på 1,4 miljoner hektar i Sverige, vilket motsvarar cirka sex procent av den totala produktiva skogsmarksarealen (Nilsson m.fl. 2020). På en stor del av denna areal är biomassaproduktionen hög, men fördelad på många klena stammar. Från skogsnäringen finns ett stort intresse att åtgärda dessa arealer eftersom de täta bestånden långsiktigt påverkar dimensioner och timmerkvaliteten i slutavverkning, och därmed lönsamheten för hela skogsbruket. En starkt bidragande anledning till att dessa arealer trots detta inte åtgärdas är att det saknas rationell teknik för att avverka dessa träd med godtagbar lönsamhet eller kostnadstäckning. Tidigare studier och systemanalyser har visat att biomassan från klena träd kan tas tillvara med hög kostnadseffektivitet om system för rationell skörd och hantering utvecklas. De system som har störst ekonomisk potential bedöms vara de med ny teknik för rationell skörd (till exempel kontinuerlig avverkning och ackumulering i krankorridorer). Därför genomfördes tester och studier för att bidra till utvecklingen av en konstruktion som möjliggör tillämpning av de teoretiska resultaten av kontinuerlig avverkning och ackumulering.

Projektets övergripande mål var att bidra till sänkta avverkningskostnader till den grad att det möjliggör:

  • Lönsamt uttag av ytterligare 1 TWh biomassa årligen från klena träd, med dagens bränslepriser.
  • Förutsättningar för lönsam gallring i täta eftersatta bestånd med grundytevägd medeldiameter ner till 5,5 centimeter.

Genomförande

Två olika aggregat utvecklades av Mekfab Engineering och har testkörts i klena uttag i naturvårdsbestånd hos Sveaskog respektive längs vägkanter hos SCA. Deras huvudsakliga skillnad var med avseende på avskiljningsprincipen; ett aggregat använder ett 800 milimeter långt sågsvärd (Flowcut 800) medan det andra är utrustat med en 1000 milimeter sågklinga (Flowcut 1000). Jämfört med tidigare prototyp gjordes även aggregatet högre för att möjliggöra länge avstånd mellan ackumuleringsarmarna och därmed undvika att träd faller ur aggregatet.

Aggregaten anpassades inledningsvis för montering på en skördare. Vid driftstesterna hos SCA användes en grävmaskin som basmaskin, vilket krävde betydligt större anpassningar av såväl aggregat som basmaskin.

Test av aggregatets funktionalitet

De avverkade stammarna registrerades uppdelat i tre kategorier; stammar som togs tillvara, stammar som kapades men inte ackumulerades och stammar som rotrycktes (inte kapades helt men ändå ackumulerades). Tidsstudierna omfattade totalt avverkning av 988 stammar.

Tabell 1. Effektivitetsmått från avverkningen uppdelat på krancykler vid avverkning av stickvägsträd och avverkning av träd i krankorridorer.

 Tabell 1.png

Gallringskvoten var 0,77, vilket ledde till att medeldiameter och -höjd ökade i de kvarvarande bestånden. Gallringsstyrkan (andel av träden i det ursprungliga beståndet som avverkades) var 53 procent. 61 procent av avverkning gjordes i korridorer och resterande 39 procent i stickväg. Avverkningen i krankorridorer hade nominellt men inte signifikant högre effektivitet och grad av ackumulering än avverkningen i stickvägarna (Tabell 1).

Skadeandelen var 1,5 procent, men inget samband mellan skador och stickvägsavstånd fanns. Stubbhöjden var 48 centimeter i medeltal, men inget samband fanns heller här med avståndet till stickväg. Anledningen till den höga stubbhöjden var troligtvis att föraren var noga med att undvika att stöta i marken med aggregatet, då detta skulle riskera att medföra stillestånd.

Aggregatets förmåga till avskiljning och ackumulering var god vid avverkning av relativt klena stammar, då kunde upp till 12 stammar ackumuleras i en enda krancykel. Men vid avverkning av träd grövre än 12–15 centimeter uppstod en så stor värmeutveckling att sågklingans och därmed aggregatets funktionalitet kraftigt påverkades negativt.

Test av funktionalitet och lämpliga beståndstyper

I steg två av projektet studerades avverkning av totalt 5127 träd på 0,7 hektar, med fokus att studera produktivitet vid tidig gallring i produktionsbestånd. Skördarens effektivitet, uttryckt som avverkade träd per effektiv arbetstimme, varierade stort mellan studieytorna (Tabell 2). Det fanns ett signifikant (p=0,0066) negativt samband mellan detta effektivitetsmått och medeldiameter på träden i respektive studieyta. Efter avverkning var 5,8 procent av de kvarvarande träden skadade. Inga statistiskt signifikanta samband som kan förklara skillnader i skadeandelen identifierades.

Tabell 2. Sammanställning av skördarens produktivitet och uttaget.
Tabell 2.png

Vid studierna delades arbetet in i fem olika arbetsmoment för att studera vilka moment som fungerar effektivt och vad som behövs utvecklas vidare. Studien visar att aggregatet är lämpligast för avverkningar i väldigt klena gallringar. Den effektivitet som observerades var högre än vad som tidigare visats med Flowcut och andelen skador i det kvarvarande beståndet var låg.

Slutsatser och fokus i framtida utvecklingsarbete

Studierna av prototypaggregaten har fokuserat på att undersöka funktionalitet, vilket gör att resultaten inte primärt ska tolkas som en fullvärdig utvärdering av aggregatet och dess prestationer utan snarare som underlag för det fortsatta utvecklingsarbetet.

En kombinerad analys av de studier som genomförts på Flowcut, Grönlund m.fl. (2015), Grönlund m.fl. (2018) och Grönlund m.fl. (2019), visar på ökande effektivitet i och med att aggregatet utvecklats i flera steg (Figur 1). I figuren presenteras också resultat från ett antal studier av ett på marknaden tillgängligt alternativ, Bracke C16.a. (Iwarsson Wide 2009a; Iwarsson Wide 2009b; Iwarsson Wide 2009c). Då framgår att de inledande studierna har observerat effektivitet liknande C16-aggregatet, men att det vid de senare studierna observerats högre effektivitet. Sett till antal avverkade stammar är dock skillnaderna inte allt för stora. Det som utmärker sig är att effektiviteten varit liknande trots att betydligt större träd avverkats, vilket i sin tur har en högst påtaglig effekt på produktiviteten (uttryckt som avverkade kubikmetrar per timme eller liknande). Det som däremot inte beaktas vid denna typ av jämförelser är förarens inflytande på arbetet.

Figur 1.png

Figur 1. Skördarens effektivitet relaterat till de avverkade trädens storlek vid tre olika studier av Flowcut.

Vid studietillfällena har det även blivit tydligt att de genomförda testerna har fokuserat mer på funktionalitet än arbetsmetod. Det visade sig svårt att genomföra krankorridorgallring på det sätt som modellerats av exempelvis Bergström m.fl. (2007), vilket har varit en av utgångspunkterna för utvecklandet av Flowcut. Detta understryker ett av studiens ingångsvärden, nämligen vikten av att också inkludera arbetsmetoden vid denna typ av teknisk utveckling.

Det är många faktorer som avgör lönsamheten i avverkning, men den enkla och övergripande frågan är såklart om intäkterna är större än kostnaderna. Utifrån resultat presenterade av Bergström m.fl. (2010) kan relationen mellan medeldiameter, effektivitet och lönsamhet åskådliggöras (Figur 2).

Figur 2.png

Figur 2. Produktivitetens påverkan av brösthöjdsdiametern på de avverkade stammarna. Beståndets täthet och effektiviteten i avverkningsaggregatet avgör hur många stammar som kan hanteras per timme. Vid en prestation på 600 avverkade stammar per timme kan man nå lönsamhet i uttaget redan vid så klena diametrar som 5,5 cm dbh. Gränsen för lönsamhet är baserat på den uttagsprestation man behöver nå för ett nollresultat vid en betalning på 200 kr/MWh.

 

I de sista testerna av Flowcut, Grönlund m.fl. (2018), observerades förhållanden som tyder på att aggregatet har potential att uppnå lönsamhet även vid avverkning av väldigt klena träd.

Sammanfattningsvis har projektet visat på att den tekniska principen i Flowcut har potential att ge väsentligt högre effektivitet än dagens alternativ vid avverkning av väldigt klena träd. Utmaningen är att åtgärderna trots potentialen har låg och inte sällan negativ lönsamhet, på grund av den lilla volymen i de avverkade träden. I många fall motiveras dessa åtgärder också av annat än intäkterna från den enskilda åtgärden vilket understryker vikten av att beakta helheten i planering av denna typ av åtgärder.

Finansiering

Projekt finansierades av Energimyndigheten och har utförts i ett nära samarbete inom en mindre projektgrupp bestående av maskintillverkare, skogsbruket och forskningsaktörer. På grund av oförutsedda händelser tvingades projektet avbrytas innan de slutliga driftstesterna kunde genomföras.

Nr 86-2021    Publicerad 2021-10-12 11:17
Teknik & maskinarbete
Avverkning
0 Kommentarer
Läs mer
Författare
Kommentarer (0)
 Kommentera
Skicka in
Kommentarer granskas innan publicering
Tack för din kommentar!
Vi granskar och publicerar din kommentar så snart som möjligt.
Tyvärr lyckades vi inte spara din kommentar.