Search

Työn tavoitteena oli luoda katsaus metsähakkeen käyttö- ja korjuumahdollisuuksiin vuonna 2020 ja selvittää asiantuntijakyselyn avulla metsähakkeen hankinta- ja toimituslogistiikan kehittämistarpeet, jotta metsähakkeen 13,5 milj. m3:n käyttötavoite voidaan saavuttaa vuonna 2020. Lisäksi perehdyttiin metsähakkeen nykyisiin korjuuketjuihin ja metsähakkeen hankinnan kustannusrakenteeseen, viljellyn energiapuun korjuuteknologiaan ja talouteen sekä pellettien ja torrefioidun puun tuotantoteknologiaan ja -kustannuksiin. Metsähakkeen korjuumahdollisuudet vuonna 2020 ovat 40,4 TWh eli 20,2 milj.m3, kun ainespuun korjuumäärä ja hakkuupoistuman rakenne ovat samat kuin vuosien 2004-2008 hakkuissa keskimäärin. Skenaariotarkastelun tuloksia tarkastellessa pitää muistaa, että käytännössä puunostajat ja metsänomistajat ratkaisevat puumarkkinoilla, miten metsiä vuonna 2020 hakataan ja hoidetaan. Metsähakkeelle asetettu 25 TWh:n suuruinen käyttötavoite voidaan saavuttaa yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa sekä erillisessä lämmöntuotannossa. Eniten metsähakkeen käyttöä voidaan lisätä yhdyskuntien CHP-laitoksissa (5,8 TWh) ja kivihiiltä käyttävissä CHP-laitoksissa (4,1 TWh). Lisäksi Suomeen on suunnitteilla kolme biojalostamoa, joiden kokonaistuotantokapasiteetti on noin 7 TWh liikenteen biopolttoainetta. Biopolttoaineiden tuotannossa syntyy paljon lämpöenergiaa, jota voidaan hyödyntää biojalostamoon integroituneen teollisuuden prosesseissa ja parantaa biopolttoaineiden tuotannon hyötysuhdetta. Asiantuntijakyselyn mukaan metsähakkeen hankinnan tärkeimmät kehitystarpeet liittyvät harvennuspuulla korjuukustannusten alentamiseen, kuljettajien ammattitaidon edistämiseen, ammattitaitoisen työvoiman saatavuuden turvaamiseen ja korjuun integrointiin. Kannoilla tärkeimmät kehitystarpeet liittyvät kantomurskeen laadun ja käytettävyyden parantamiseen ja kaukokuljetustehokkuuden lisäämiseen. Metsänomistajien aktivoiminen energiapuukauppaan, samoin kuin kestävyys ja seurannaisvaikutusten huomioiminen energiapuun korjuussa, nousi korostetusti esille kaikilla metsähakelajeilla. Pitkän kuljetusmatkan kuljetusmuotoja, samoin kuin yhdistettyjä kuljetusmuotoja, on kehitettävä ja metsähakkeen puutteellista toimitusvarmuutta ja laatua on parannettava.

Työn tavoitteena oli luoda katsaus metsähakkeen käyttö- ja korjuumahdollisuuksiin vuonna 2020 ja selvittää asiantuntijakyselyn avulla metsähakkeen hankinta- ja toimituslogistiikan kehittämistarpeet, jotta metsähakkeen 13,5 milj. m3:n käyttötavoite voidaan saavuttaa vuonna 2020. Lisäksi perehdyttiin metsähakkeen nykyisiin korjuuketjuihin ja metsähakkeen hankinnan kustannusrakenteeseen, viljellyn energiapuun korjuuteknologiaan ja talouteen sekä pellettien ja torrefioidun puun tuotantoteknologiaan ja -kustannuksiin. Metsähakkeen korjuumahdollisuudet vuonna 2020 ovat 40,4 TWh eli 20,2 milj.m3, kun ainespuun korjuumäärä ja hakkuupoistuman rakenne ovat samat kuin vuosien 2004-2008 hakkuissa keskimäärin. Skenaariotarkastelun tuloksia tarkastellessa pitää muistaa, että käytännössä puunostajat ja metsänomistajat ratkaisevat puumarkkinoilla, miten metsiä vuonna 2020 hakataan ja hoidetaan. Metsähakkeelle asetettu 25 TWh:n suuruinen käyttötavoite voidaan saavuttaa yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa sekä erillisessä lämmöntuotannossa. Eniten metsähakkeen käyttöä voidaan lisätä yhdyskuntien CHP-laitoksissa (5,8 TWh) ja kivihiiltä käyttävissä CHP-laitoksissa (4,1 TWh). Lisäksi Suomeen on suunnitteilla kolme biojalostamoa, joiden kokonaistuotantokapasiteetti on noin 7 TWh liikenteen biopolttoainetta. Biopolttoaineiden tuotannossa syntyy paljon lämpöenergiaa, jota voidaan hyödyntää biojalostamoon integroituneen teollisuuden prosesseissa ja parantaa biopolttoaineiden tuotannon hyötysuhdetta. Asiantuntijakyselyn mukaan metsähakkeen hankinnan tärkeimmät kehitystarpeet liittyvät harvennuspuulla korjuukustannusten alentamiseen, kuljettajien ammattitaidon edistämiseen, ammattitaitoisen työvoiman saatavuuden turvaamiseen ja korjuun integrointiin. Kannoilla tärkeimmät kehitystarpeet liittyvät kantomurskeen laadun ja käytettävyyden parantamiseen ja kaukokuljetustehokkuuden lisäämiseen. Metsänomistajien aktivoiminen energiapuukauppaan, samoin kuin kestävyys ja seurannaisvaikutusten huomioiminen energiapuun korjuussa, nousi korostetusti esille kaikilla metsähakelajeilla. Pitkän kuljetusmatkan kuljetusmuotoja, samoin kuin yhdistettyjä kuljetusmuotoja, on kehitettävä ja metsähakkeen puutteellista toimitusvarmuutta ja laatua on parannettava.

Liikennepolttoaineiden korvaaminen biopohjaisilla polttoaineilla on yhtenä keinona ilmastonmuutoksen hillinnässä ja öljyriippuvuuden vähentämisessä. Suomessa kehitetään biomassan kaasutukseen perustuvia synteettisen biodieselin, ns. Fischer-Tropsch-dieselin, tuotantotekniikoita. Yhtenä raaka-aineena F-T-dieseliin on mahdollista käyttää turvetta, mikä herättää paljon mielenkiintoa Suomen suurten turvevarojen takia. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin turve-F-T-dieselin kasvihuonevaikutusta elinkaarinäkökulmasta. Turpeen ja turvemaan eri hyödyntämistapauksille laskettuja ketjuja verrattiin fossiiliseen dieseliin sekä metsätähde- ja ruokohelpipohjaiseen F-T-dieseliin. Kasvihuonevaikutuksen arvioimiseen käytettiin säteilypakotetta. Työssä laskettiin kasvihuonevaikutus useissa tuotantoketjuissa käyttäen erilaisia oletuksia. Työssä ei arvioitu eri oletusten realistisuutta. Laskennallisina tarkasteluaikajänteinä käytettiin 100 ja 300 vuotta. Turvepohjainen F-T-diesel on ilmastovaikutukseltaan tarkastelun rajoista, lähtötilanteesta ja jälkikäytöstä riippuen vaihtelevassa asemassa verrattuna fossiiliseen dieseliin sekä metsätähde- ja ruokohelpipohjaiseen F-T-dieseliin verrattuna. Useissa ketjuissa kasvihuonevaikutus on fossiilista dieseliä suurempi. Jos turve tuotetaan suopelloilta, jotka ovat voimakkaita kasvihuonekaasujen päästölähteitä, on kasvihuonevaikutus pienempi kuin, jos turve tuotetaan metsäojitetuilta soilta. Jos aluetta hyödynnetään turvetuotannon jälkeen kasvattamalla siinä metsää tai viljelemällä ruokohelpeä ja jälkikäytössä tuotettu biomassa hyödynnetään edelleen F-T-dieseliksi, alenee ketjussa tuotetun F-T-dieselin hyödyntämisen kokonaisvaikutus. Fossiiliseen dieseliin verrattuna turvepohjaisen F-T-dieselin aiheuttama kasvihuonevaikutus on pitkällä tarkasteluajalla alhaisempi siinä tapauksessa, että turve tuotetaan suopelloilta. Käytetyn turvevaran lisäksi merkittävimmin turve-F-T-dieselin kasvihuonevaikutukseen vaikuttavat polttoaineen prosessointi (häviöt ja käytetty sähkö) ja loppukäyttö. Prosessissa käytetyn sähkön tuottamisessa aiheutuvilla päästöillä on suuri vaikutus kasvihuonevaikutukseen. Tavallisesti uudessa sähköä kuluttavassa toiminnassa kulutettava sähkö on arvioitava marginaalisähköksi, mutta tietyissä erikoistapauksissa myös marginaalisähköstä poikkeava vähäpäästöinen sähkö voisi tulla kyseeseen. Tässä tutkimuksessa prosessissa kulutettavan sähkön tuotannossa syntyvät päästöt arvioitiin sekä nykyisen tyypillisen marginaalisähkön että nollapäästöisen sähkön mukaan, jotta sähkön tuotannon päästöjen merkitys tulisi selvästi tuloksissa esille. Turvepohjaisen F-T-dieselin kasvihuonevaikutus metsäteollisuuteen integroidussa tuotannossa on fossiilista dieseliä pienempi, kun tuotannossa oletetaan käytettävän nollapäästöistä sähköä ja turvemaata hyödynnetään liikennepolttoaineiden tuottamiseen kokonaisvaltaisesti, siis tuotetaan ensin turve-F-T-dieseliä ja jälkikäytössä (metsitys) syntynyttä puubiomassaa jalostetaan myös F-T-dieseliksi. Työssä arvioitiin myös hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin (CCS) hyödyntämistä F-T-dieselin tuotannossa. Kansainvälinen ilmastopaneeli on listannut CCS:n yhdeksi merkittäväksi ilmastonmuutoksen hillinnän keinoksi tulevaisuudessa. F-T-dieselin tuotantoprosessissa erotetaan hiilidioksidia prosessiteknisistä syistä, ja erotetusta hiilidioksidista (häviöstä) on mahdollista saada talteen suuri osa, mikä vähentää biomassapohjaisen (turve, metsätähde ja ruokohelpi) F-T-dieselin kasvihuonevaikutusta. Jos F-T-dieselin tuotantoon on sisällytetty CCS, vähenee 300 vuoden tarkasteluajalla turve- ja biomassapohjaisen F-T-dieselin tuotannon kasvihuonevaikutus fossiilisen dieselin vaikutuksen tasolle tai sen alle ketjusta riippuen.

Liikennepolttoaineiden korvaaminen biopohjaisilla polttoaineilla on yhtenä keinona ilmastonmuutoksen hillinnässä ja öljyriippuvuuden vähentämisessä. Suomessa kehitetään biomassan kaasutukseen perustuvia synteettisen biodieselin, ns. Fischer-Tropsch-dieselin, tuotantotekniikoita. Yhtenä raaka-aineena F-T-dieseliin on mahdollista käyttää turvetta, mikä herättää paljon mielenkiintoa Suomen suurten turvevarojen takia. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin turve-F-T-dieselin kasvihuonevaikutusta elinkaarinäkökulmasta. Turpeen ja turvemaan eri hyödyntämistapauksille laskettuja ketjuja verrattiin fossiiliseen dieseliin sekä metsätähde- ja ruokohelpipohjaiseen F-T-dieseliin. Kasvihuonevaikutuksen arvioimiseen käytettiin säteilypakotetta. Työssä laskettiin kasvihuonevaikutus useissa tuotantoketjuissa käyttäen erilaisia oletuksia. Työssä ei arvioitu eri oletusten realistisuutta. Laskennallisina tarkasteluaikajänteinä käytettiin 100 ja 300 vuotta. Turvepohjainen F-T-diesel on ilmastovaikutukseltaan tarkastelun rajoista, lähtötilanteesta ja jälkikäytöstä riippuen vaihtelevassa asemassa verrattuna fossiiliseen dieseliin sekä metsätähde- ja ruokohelpipohjaiseen F-T-dieseliin verrattuna. Useissa ketjuissa kasvihuonevaikutus on fossiilista dieseliä suurempi. Jos turve tuotetaan suopelloilta, jotka ovat voimakkaita kasvihuonekaasujen päästölähteitä, on kasvihuonevaikutus pienempi kuin, jos turve tuotetaan metsäojitetuilta soilta. Jos aluetta hyödynnetään turvetuotannon jälkeen kasvattamalla siinä metsää tai viljelemällä ruokohelpeä ja jälkikäytössä tuotettu biomassa hyödynnetään edelleen F-T-dieseliksi, alenee ketjussa tuotetun F-T-dieselin hyödyntämisen kokonaisvaikutus. Fossiiliseen dieseliin verrattuna turvepohjaisen F-T-dieselin aiheuttama kasvihuonevaikutus on pitkällä tarkasteluajalla alhaisempi siinä tapauksessa, että turve tuotetaan suopelloilta. Käytetyn turvevaran lisäksi merkittävimmin turve-F-T-dieselin kasvihuonevaikutukseen vaikuttavat polttoaineen prosessointi (häviöt ja käytetty sähkö) ja loppukäyttö. Prosessissa käytetyn sähkön tuottamisessa aiheutuvilla päästöillä on suuri vaikutus kasvihuonevaikutukseen. Tavallisesti uudessa sähköä kuluttavassa toiminnassa kulutettava sähkö on arvioitava marginaalisähköksi, mutta tietyissä erikoistapauksissa myös marginaalisähköstä poikkeava vähäpäästöinen sähkö voisi tulla kyseeseen. Tässä tutkimuksessa prosessissa kulutettavan sähkön tuotannossa syntyvät päästöt arvioitiin sekä nykyisen tyypillisen marginaalisähkön että nollapäästöisen sähkön mukaan, jotta sähkön tuotannon päästöjen merkitys tulisi selvästi tuloksissa esille. Turvepohjaisen F-T-dieselin kasvihuonevaikutus metsäteollisuuteen integroidussa tuotannossa on fossiilista dieseliä pienempi, kun tuotannossa oletetaan käytettävän nollapäästöistä sähköä ja turvemaata hyödynnetään liikennepolttoaineiden tuottamiseen kokonaisvaltaisesti, siis tuotetaan ensin turve-F-T-dieseliä ja jälkikäytössä (metsitys) syntynyttä puubiomassaa jalostetaan myös F-T-dieseliksi. Työssä arvioitiin myös hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin (CCS) hyödyntämistä F-T-dieselin tuotannossa. Kansainvälinen ilmastopaneeli on listannut CCS:n yhdeksi merkittäväksi ilmastonmuutoksen hillinnän keinoksi tulevaisuudessa. F-T-dieselin tuotantoprosessissa erotetaan hiilidioksidia prosessiteknisistä syistä, ja erotetusta hiilidioksidista (häviöstä) on mahdollista saada talteen suuri osa, mikä vähentää biomassapohjaisen (turve, metsätähde ja ruokohelpi) F-T-dieselin kasvihuonevaikutusta. Jos F-T-dieselin tuotantoon on sisällytetty CCS, vähenee 300 vuoden tarkasteluajalla turve- ja biomassapohjaisen F-T-dieselin tuotannon kasvihuonevaikutus fossiilisen dieselin vaikutuksen tasolle tai sen alle ketjusta riippuen.

Puuenergian teknologiaohjelmassa kehitettiin metsähakkeen suurimittaisia tuotantoketjuja ja niihin liittyviä teknologioita. Kehitystyössä tähdennettiin tuotantokustannusten alentamista, toimitusvarmuutta ja metsähakkeen laadun parantamista. Ohjelmassa on kehitetty hakkeen suurkäyttäjille erinomaisesti soveltuvaa risutukkitekniikkaa, joka on nopeasti yleistynyt Suomessa ja leviämässä vientituotteeksi. Metsähakkeen raaka-ainepohja on laajentunut ohjelman aikana päätehakkuiden tähteistä nuorten metsien harvennuspuuhun ja kantomurskeeseen. Ohjelman kokonaislaajuus oli noin 42 miljoonaa euroa ja siihen osallistui 53 yritystä ja 27 tutkimusyksikköä. Tässä ohjelman neljännessä vuosikirjassa esitellään 31:n käynnissä olevan projektin tuloksia vuosilta 2002-2003. Ohjelmaan on liitetty Puupolttoaineiden pientuotannon ja -käytön panostusalue vuonna 2002. Siinä kehitetään korkeatasoista osaamista koko puupolttoaineiden pienkäytön liiketoimintaketjuun: polttoaineen hankinnasta, käsittelystä, varastoinnista ja logistiikasta sen käyttöön ja lämmöntuotantoon. Kirjan lopussa esitellään tämän panostusalueen projektien ensimmäisiä tuloksia.

Puuenergian teknologiaohjelmassa kehitettiin metsähakkeen suurimittaisia tuotantoketjuja ja niihin liittyviä teknologioita. Kehitystyössä tähdennettiin tuotantokustannusten alentamista, toimitusvarmuutta ja metsähakkeen laadun parantamista. Ohjelmassa on kehitetty hakkeen suurkäyttäjille erinomaisesti soveltuvaa risutukkitekniikkaa, joka on nopeasti yleistynyt Suomessa ja leviämässä vientituotteeksi. Metsähakkeen raaka-ainepohja on laajentunut ohjelman aikana päätehakkuiden tähteistä nuorten metsien harvennuspuuhun ja kantomurskeeseen. Ohjelman kokonaislaajuus oli noin 42 miljoonaa euroa ja siihen osallistui 53 yritystä ja 27 tutkimusyksikköä. Tässä ohjelman neljännessä vuosikirjassa esitellään 31:n käynnissä olevan projektin tuloksia vuosilta 2002-2003. Ohjelmaan on liitetty Puupolttoaineiden pientuotannon ja -käytön panostusalue vuonna 2002. Siinä kehitetään korkeatasoista osaamista koko puupolttoaineiden pienkäytön liiketoimintaketjuun: polttoaineen hankinnasta, käsittelystä, varastoinnista ja logistiikasta sen käyttöön ja lämmöntuotantoon. Kirjan lopussa esitellään tämän panostusalueen projektien ensimmäisiä tuloksia.

Tämä julkaisu on tehty Puuenergian teknologiaohjelmaan kuuluvaan projektiin "Metsähakkeen autokuljetusten logistiikan ja kuljetuskaluston kehittäminen" liittyvistä kuormantäyttökokeista.Kokeiden tavoitteena oli tehostaa hakeautojen kuormatilan käyttöä.Laboratoriokokeiden avulla tutkittiin ja kehitettiin teknisiä keinoja, joilla kuormausta voitiin nopeuttaa ja saatiin aikaan riittävän tiivis, koko kuormatilan täyttävä kuorma.VTT Energiassa suunniteltiin ja rakennettiin kuormantäyttökokeita varten koelaitteisto, jolla voitiin tutkia erilaisia kuormaukseen ja kuormantäyttöön liittyviä tekijöitä.Koelaitteistolla tutkittiin mm. hakkeen tiivistymistä kuormatilassa, kuormauksen tehontarvetta sekä kuormatilan täyttönopeutta. Tutkittavana materiaalina käytettiin sekä kosteaa että kuivaa hakkuutähdehaketta..Vuodenajan vaikutusta kuorman muodostumiseen tutkittiin tekemällä kuormantäyttökokeita sekä kesällä että talvella.Tutkittavat kuormausvaihtoehdot olivat: hakkeen puhaltaminen kuormatilaan, kuormaus hihnakuljettimella, kuormaus mekaanisella heittimellä varustetulla hihnakuljettimella sekä kauhakippaus.Kuormauskokeissa suurin kuormauskapasiteetti saavutettiin hihnakuljettimella.Sen kapasiteetti oli noin 14,5 tonnia kuiva-ainetta tunnissa.Seuraavaksi suurin kuormauskapasiteetti saavutettiin puhaltimella.Kuormauksen tehontarve oli pienin hihnakuljettimella, alle 5 kilowattia.Seuraavaksi pienin tehontarve oli hihnakuljetin + heitin -yhdistelmällä, jonka tehontarve oli likimain kolminkertainen hihnakuljettimeen verrattuna.Suurin hakkeen irtotiheys muodostui kuormiin, jotka kuormattiin mekaanisella heittimellä varustetulla hihnakuljettimella.Näissä kuormissa irtotiheys oli noin 15 % suurempi kuin puhalletuissa kuormissa.Hihnakuljettimella kuormattujen kuormien irtotiheys oli noin 10 % suurempi kuin puhalletuissa kuormissa.

VTT Energia on arvioinut biopolttoaineiden tuotannon ja suurkäytön mahdollisuuksia tulevaisuudessa Tekesin Climtech-ohjelman projektissa "Biopolttoaineiden merkitys kasvihuonekaasujen vähentämisessä. selvityksessä on tarkasteltu kahta vaihtoehtoa: Perusvaihtoehto on Uusiutuvien edistämisohjelman tavoitteiden mukainen ja maksimivaihtoehdossa pyritään maksimoimaan biopolttoaineiden käyttö.Pääpaino tässä tarkastelussa on puupolttoaineilla suurkäyttökohteissa, koska esimerkiksi kierrätyspolttoaineita ja puun pienkäyttöä on tarkasteltu tarkemmin omissa kohdissaan.

Suomessa on tavoitteena nostaa metsähakkeen energiakäyttö 5 milj. m³:iin vuoteen 2010 mennessä. Se vastaa lämpösisällöltään 0,9 miljoonaa ekvivalenttista öljytonnia. Kehityksen ja energiapolitiikan vaikuttavuuden seuraamiseksi Puuenergian teknologiaohjelma teki selvityksen käytön tilasta vuonna 1999. Metsähaketta käytettiin 135 lämpölaitoksessa, 21 voimalaitoksessa sekä useissa tuhansissa pientaloissa. Metsähakkeen kaupallinen käyttö oli 567 000 m³ ja kaupan ulkopuolella tapahtunut pienkäyttö arviolta 180 000 m³. Käyttö on ripeässä kasvussa erityisesti sähkön ja lämmön yhteistuotannossa. Julkaisussa annetaan tietoja käytön kohdistumisesta erikokoisiin laitoksiin, käytön vuodenajoittaisesta vaihtelusta, metsähakkeen raaka-ainelähteistä, metsähakkeen kosteudesta sekä hintakehityksestä. Hinta aleni 1990-luvulla 35 %. Vuonna 1999 keskimääräinen hinta käyttöpaikalla oli kokopuuhakkeella 61 mk/MWh, hakkuutähdehakkeella 44 mk/MWh sekä kaikella metsähakkeella keskimäärin 53 mk/MWh.

VTT Energia on arvioinut biopolttoaineiden tuotannon ja suurkäytön mahdollisuuksia tulevaisuudessa Tekesin Climtech-ohjelman projektissa "Biopolttoaineiden merkitys kasvihuonekaasujen vähentämisessä. selvityksessä on tarkasteltu kahta vaihtoehtoa: Perusvaihtoehto on Uusiutuvien edistämisohjelman tavoitteiden mukainen ja maksimivaihtoehdossa pyritään maksimoimaan biopolttoaineiden käyttö.Pääpaino tässä tarkastelussa on puupolttoaineilla suurkäyttökohteissa, koska esimerkiksi kierrätyspolttoaineita ja puun pienkäyttöä on tarkasteltu tarkemmin omissa kohdissaan.

Tekesin Puuenergian teknologiaohjelman tavoitteena on luoda teknistaloudelliset edellytykset metsähakkeen käytön viisinkertaistamiseksi vuoteen 2003 mennessä eli lisätä käyttö 2,5 miljoonaan m3:iin. Vuonna 2003 metsähakkeella tuotettaisiin energiaa noin 5 TWh eli lähes 0,5 Mtoe. Näin nopea kasvu on mahdollista saavuttaa vain teollisuuden raakapuun hankintaan liittyvän puupolttoaineen tuotannon ja suurien käyttökohteiden kautta. Vaatimuksena on lisäksi, että metsähake tuotetaan ympäristöystävällisin menetelmin ja metsätalouden kestävyys turvaten. Rinnakkaisena tavoitteena on parantaa puupolttoaineiden laatua. Vuonna 2000 metsähakkeen käyttö oli lähes miljoona m3. Tekes on siis keskittänyt puuenergian kehitystoiminnan Puuenergian teknologiaohjelmaan, jonka kokonaisbudjetin arvio vuosille 1999-2003 on 250 miljoonaa markkaa. Vuoden 2001 kesäkuun alkuun mennessä oli käynnistynyt 26 tutkimuslaitos-, 24 yritys- ja 12 demonstraatiohanketta. Niiden kokonaislaajuus on 86,1 miljoonaa markkaa (14,5 M ). Tässä ohjelman toisessa vuosikirjassa 2001 esitellään 42 projektin tuloksia vuosilta 2000-2001.

Tekesin Puuenergian teknologiaohjelman tavoitteena on luoda teknistaloudelliset edellytykset metsähakkeen käytön viisinkertaistamiseksi vuoteen 2003 mennessä eli lisätä käyttö 2,5 miljoonaan m3:iin. Vuonna 2003 metsähakkeella tuotettaisiin energiaa noin 5 TWh eli lähes 0,5 Mtoe. Näin nopea kasvu on mahdollista saavuttaa vain teollisuuden raakapuun hankintaan liittyvän puupolttoaineen tuotannon ja suurien käyttökohteiden kautta. Vaatimuksena on lisäksi, että metsähake tuotetaan ympäristöystävällisin menetelmin ja metsätalouden kestävyys turvaten. Rinnakkaisena tavoitteena on parantaa puupolttoaineiden laatua. Vuonna 2000 metsähakkeen käyttö oli lähes miljoona m3. Tekes on siis keskittänyt puuenergian kehitystoiminnan Puuenergian teknologiaohjelmaan, jonka kokonaisbudjetin arvio vuosille 1999-2003 on 250 miljoonaa markkaa. Vuoden 2001 kesäkuun alkuun mennessä oli käynnistynyt 26 tutkimuslaitos-, 24 yritys- ja 12 demonstraatiohanketta. Niiden kokonaislaajuus on 86,1 miljoonaa markkaa (14,5 M ). Tässä ohjelman toisessa vuosikirjassa 2001 esitellään 42 projektin tuloksia vuosilta 2000-2001.

Tämä julkaisu on tehty Puuenergian teknologiaohjelmaan kuuluvaan projektiin "Metsähakkeen autokuljetusten logistiikan ja kuljetuskaluston kehittäminen" liittyvistä kuormantäyttökokeista.Kokeiden tavoitteena oli tehostaa hakeautojen kuormatilan käyttöä.Laboratoriokokeiden avulla tutkittiin ja kehitettiin teknisiä keinoja, joilla kuormausta voitiin nopeuttaa ja saatiin aikaan riittävän tiivis, koko kuormatilan täyttävä kuorma.VTT Energiassa suunniteltiin ja rakennettiin kuormantäyttökokeita varten koelaitteisto, jolla voitiin tutkia erilaisia kuormaukseen ja kuormantäyttöön liittyviä tekijöitä.Koelaitteistolla tutkittiin mm. hakkeen tiivistymistä kuormatilassa, kuormauksen tehontarvetta sekä kuormatilan täyttönopeutta. Tutkittavana materiaalina käytettiin sekä kosteaa että kuivaa hakkuutähdehaketta..Vuodenajan vaikutusta kuorman muodostumiseen tutkittiin tekemällä kuormantäyttökokeita sekä kesällä että talvella.Tutkittavat kuormausvaihtoehdot olivat: hakkeen puhaltaminen kuormatilaan, kuormaus hihnakuljettimella, kuormaus mekaanisella heittimellä varustetulla hihnakuljettimella sekä kauhakippaus.Kuormauskokeissa suurin kuormauskapasiteetti saavutettiin hihnakuljettimella.Sen kapasiteetti oli noin 14,5 tonnia kuiva-ainetta tunnissa.Seuraavaksi suurin kuormauskapasiteetti saavutettiin puhaltimella.Kuormauksen tehontarve oli pienin hihnakuljettimella, alle 5 kilowattia.Seuraavaksi pienin tehontarve oli hihnakuljetin + heitin -yhdistelmällä, jonka tehontarve oli likimain kolminkertainen hihnakuljettimeen verrattuna.Suurin hakkeen irtotiheys muodostui kuormiin, jotka kuormattiin mekaanisella heittimellä varustetulla hihnakuljettimella.Näissä kuormissa irtotiheys oli noin 15 % suurempi kuin puhalletuissa kuormissa.Hihnakuljettimella kuormattujen kuormien irtotiheys oli noin 10 % suurempi kuin puhalletuissa kuormissa.

Suomessa on tavoitteena nostaa metsähakkeen energiakäyttö 5 milj. m³:iin vuoteen 2010 mennessä. Se vastaa lämpösisällöltään 0,9 miljoonaa ekvivalenttista öljytonnia. Kehityksen ja energiapolitiikan vaikuttavuuden seuraamiseksi Puuenergian teknologiaohjelma teki selvityksen käytön tilasta vuonna 1999. Metsähaketta käytettiin 135 lämpölaitoksessa, 21 voimalaitoksessa sekä useissa tuhansissa pientaloissa. Metsähakkeen kaupallinen käyttö oli 567 000 m³ ja kaupan ulkopuolella tapahtunut pienkäyttö arviolta 180 000 m³. Käyttö on ripeässä kasvussa erityisesti sähkön ja lämmön yhteistuotannossa. Julkaisussa annetaan tietoja käytön kohdistumisesta erikokoisiin laitoksiin, käytön vuodenajoittaisesta vaihtelusta, metsähakkeen raaka-ainelähteistä, metsähakkeen kosteudesta sekä hintakehityksestä. Hinta aleni 1990-luvulla 35 %. Vuonna 1999 keskimääräinen hinta käyttöpaikalla oli kokopuuhakkeella 61 mk/MWh, hakkuutähdehakkeella 44 mk/MWh sekä kaikella metsähakkeella keskimäärin 53 mk/MWh.

Tekesin Puuenergian teknologiaohjelman tavoitteena on luoda teknistaloudelliset edellytykset metsähakkeen käytön viisinkertaistamiseksi vuoteen 2003 mennessä. Näin nopea kasvu on mahdollista saavuttaa vain teollisuuden raakapuun hankintaan liittyvän puupolttoaineen tuotannon ja suurien käyttökohteiden kautta. Vaatimuksena on lisäksi se, että metsähake tuotetaan ympäristöystävällisin menetelmin ja metsätalouden kestävyys turvaten. Rinnakkaisena tavoitteena on parantaa puupolttoaineitten laatua. Vuonna 1998 metsähakkeen käyttö oli noin 0,5 miljoonaa m3. Puuenergian teknologiaohjelman tavoitteena on luoda puitteet metsähakkeen vuotuisen energiakäytön viisinkertaistamiselle 2,5 miljoonaan m3:iin. Vuonna 2003 metsähakkeella tuotettaisiin energiaa siis noin 5 TWh eli lähes 0,5 Mtoe. Tekes on siis keskittänyt puuenergian kehitystoiminnan Puuenergian teknologiaohjelmaan, jonka kokonaisbudjetin arvio vuosille 1999-2003 on 250 miljoonaa markkaa. Vuoden 2000 kesäkuun alkuun mennessä oli käynnistynyt 15 tutkimuslaitos-, 15 yritys- ja kuusi demonstraatiohanketta. Niiden kokonaislaajuus on 75 miljoonaa markkaa. Tässä ohjelman ensimmäisessä vuosikirjassa 2000 esitellään 27 projektin tuloksia vuosilta 1999-2000.

Yhtenä merkittävimmistä globaaleista hiilen varastoista pidetään metsiä ja erityisesti niiden maaperän hiilivarastoja. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella hakkuutähteiden energiakäytön merkitystä metsien hiilitaseelle ja erityisesti keskittyä tarkastelemaan hakkuutähteiden hajoamista maaperässä. Tutkimuksessa käytettiin Jari Liskin (EFI) kehittämää dynaamista mallia, jonka avulla voidaan laskea maaperään päätyvän orgaanisen aineksen hajoaminen ja maaperän kokonaishiilivaraston kehittyminen. Mallilaskelmilla kuvattiin hakkuutähteen muodostaman hiilisyötteen hajoamista maaperässä ja toisaalta maaperän kokonaishiilivaraston muutoksia hakkuiden jälkeen. Hakkuutähteisiin sitoutunut hiili hajoaa suurimmaksi osaksi melko nopeasti. Lähes 90 % hakkuutähteiden hiilestä hajoaa ensimmäisen 20 vuoden kuluessa. Hakkuutähteiden keruun aiheuttama hiilivaje hakkuu-hetkellä maaperään päätyvässä hiilimäärässä näkyy maaperän kokonais-hiilimäärässä vain n. 20 hakkuun jälkeistä vuotta. Tämän jälkeen erot hiilimäärissä ovat pieniä. Mallilla seurattiin myös maaperän kokonaishiilivaraston käyttäytymistä erilaisten hakkuiden jälkeen. Merkittävä vaikutus maaperän hiilivarastoon on jo ainespuu-hakkuilla ja hakkuu-tähteiden talteenoton lisävaikutus ei ole huomattava. Jatkuvalla karikesyötteellä on suurempi vaikutus maaperän hiilitaseeseen kuin yksittäisen vuoden suurella hiilisyötteellä, kuten hakkuutähteillä. Mallilaskelmien mukaan hakkuutähteiden hiilestä on hakkuuta seuraavien 100 vuoden aikana keskimäärin n. 11 % varastoituneena maaperään. Mikäli hakkuutähteet poltetaan hakkuun jälkeen, vapautuu kaikki hakkuutähteisiin sitoutunut hiili välittömästi ilmakehään. Tällöin tuo muussa tapauksessa maaperään varastoitunut 11 % hakkuutähteiden hiilestä voidaan ajatella 100 vuoden kiertoajalla epäsuoraksi päästöksi ilmakehään. Esimerkki-laskelmassa tämä päästö oli n. 40 - 45 kg CO2 MWhpa-1, kun polton kasvihuonekaasu-päästöt (muut kuin CO2) ovat n. 4 kg CO2 MWh-1 ja korjuuketjun aiheuttamat päästöt n. 5 - 10 kg CO2 MWhpa-1. Vertailun vuoksi hiilen poltosta aiheutuvat hiilidioksidi-päästöt Suomessa ovat n. 330 kg CO2 MWhpa-1 eli fossiilisen hiilen korvaaminen hakkuutähdehakkeella on maaperän hiilivaje huomioon ottaenkin mielekästä.

The scale of energy wood procurement effects on productivity and costs of harvesting.As the harvested amounts become greater, forest fuels must be recovered on larger geographic area.Hauling distaces become longer and residues must be gathered on less favorable areas from harvesting cost point of view.Knowledge on cost factors are needed in order to direct the harvesting to right logging sites and also in planning of operations.Selection of suitable harvesting method calls for information on the effect of conditions at the logging sites on productivity and costs.In this study, effect of cost factors on different harvesting systems are compiled.In addition to existing studies, additional time studies have been made.Harvesting systems are then compared on large geographic area.

Tässä raportissa arvioidaan päätehakkuussa syntyvän hakkuutähteen korjuuketjujen, hakkuutähteiden polton sekä tuhkankierrätyksen ja mahdollisen kompensaatiolannoituksen kasvihuonekaasujen päästötasot. Tehdyt laskelmat osoittavat, että metsätähteiden talteenotto on hyvin tehokasta, tuotantoketjun energiankulutus on noin 2 - 3 % tuotetun polttoaineen energia-sisällöstä ja koneiden aiheuttamat kasvihuonekaasu-päästöt pienet, 4 - 7 kg CO2-ekv/MWh tuotettua puupolttoainetta. Myös tuotanto-ketjujen väliset erot ovat pienet. Metsätähdehakkeen poltossa vapautuu Forssassa tehtyjen päästömittausten perusteella hyvin vähän kasvihuonekaasupäästöjä, vain noin 2 kg CO2-ekv/MWh käytettyä puupolttoainetta. Huonolla polttotekniikalla päästöt voivat olla kymmenkertaisia. Tuhkan granulointi ja levitys metsään nostaisi ketjujen päästöjä vain 3 - 6 %. Jos poisviety typpi tämän lisäksi palautettaisiin lannoittamalla, ovat tästä aiheutuvat lisäpäästöt samaa suuruusluokkaa kun tuotantoketjun muut päästöt eli noin 7 kg CO2-ekv/MWh. Jos puupolttoaineella voidaan suoraan korvata fossiilisia polttoaineita, vältytään vastaavasti fossiilisten polttoaineiden aiheuttamilta päästöiltä Parhaimmillaan voidaan metsätähdehakkeen käytöllä vähentää 97 - 98 % korvattujen polttoaineiden päästöistä. Lyhyen, muutaman viikon kestävän hakkeen varastoinnin aikana polttoaineen laatu kärsii, mutta ei kuitenkaan niin paljon, että varastointi olisi täysin poissuljettu. Epäedullisissa olosuhteissa (vilkas hajoamis-prosessi) on mahdollista, että kasvihuonekaasu-päästöt varastointi-vaiheesta ovat huomattavasti suuremmat kuin koko tuotantoketjun päästöt Jos tällaisia päästöjä syntyy, voivat puupolttoaineen avulla saavutettavat päästösäästöt vähentyä 90 %:iin tai jopa alle. Asian varmentaminen edellyttää kuitenkin lisätutkimuksia.

Yhtenä merkittävimmistä globaaleista hiilen varastoista pidetään metsiä ja erityisesti niiden maaperän hiilivarastoja. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella hakkuutähteiden energiakäytön merkitystä metsien hiilitaseelle ja erityisesti keskittyä tarkastelemaan hakkuutähteiden hajoamista maaperässä. Tutkimuksessa käytettiin Jari Liskin (EFI) kehittämää dynaamista mallia, jonka avulla voidaan laskea maaperään päätyvän orgaanisen aineksen hajoaminen ja maaperän kokonaishiilivaraston kehittyminen. Mallilaskelmilla kuvattiin hakkuutähteen muodostaman hiilisyötteen hajoamista maaperässä ja toisaalta maaperän kokonaishiilivaraston muutoksia hakkuiden jälkeen. Hakkuutähteisiin sitoutunut hiili hajoaa suurimmaksi osaksi melko nopeasti. Lähes 90 % hakkuutähteiden hiilestä hajoaa ensimmäisen 20 vuoden kuluessa. Hakkuutähteiden keruun aiheuttama hiilivaje hakkuu-hetkellä maaperään päätyvässä hiilimäärässä näkyy maaperän kokonais-hiilimäärässä vain n. 20 hakkuun jälkeistä vuotta. Tämän jälkeen erot hiilimäärissä ovat pieniä. Mallilla seurattiin myös maaperän kokonaishiilivaraston käyttäytymistä erilaisten hakkuiden jälkeen. Merkittävä vaikutus maaperän hiilivarastoon on jo ainespuu-hakkuilla ja hakkuu-tähteiden talteenoton lisävaikutus ei ole huomattava. Jatkuvalla karikesyötteellä on suurempi vaikutus maaperän hiilitaseeseen kuin yksittäisen vuoden suurella hiilisyötteellä, kuten hakkuutähteillä. Mallilaskelmien mukaan hakkuutähteiden hiilestä on hakkuuta seuraavien 100 vuoden aikana keskimäärin n. 11 % varastoituneena maaperään. Mikäli hakkuutähteet poltetaan hakkuun jälkeen, vapautuu kaikki hakkuutähteisiin sitoutunut hiili välittömästi ilmakehään. Tällöin tuo muussa tapauksessa maaperään varastoitunut 11 % hakkuutähteiden hiilestä voidaan ajatella 100 vuoden kiertoajalla epäsuoraksi päästöksi ilmakehään. Esimerkki-laskelmassa tämä päästö oli n. 40 - 45 kg CO2 MWhpa-1, kun polton kasvihuonekaasu-päästöt (muut kuin CO2) ovat n. 4 kg CO2 MWh-1 ja korjuuketjun aiheuttamat päästöt n. 5 - 10 kg CO2 MWhpa-1. Vertailun vuoksi hiilen poltosta aiheutuvat hiilidioksidi-päästöt Suomessa ovat n. 330 kg CO2 MWhpa-1 eli fossiilisen hiilen korvaaminen hakkuutähdehakkeella on maaperän hiilivaje huomioon ottaenkin mielekästä.

The scale of energy wood procurement effects on productivity and costs of harvesting. As the harvested amounts become greater, forest fuels must be re-covered on larger geographic area. Hauling distaces become longer and residues must be gathered on less favorable areas from harvesting cost point of view. Knowledge on cost factors are needed in order to direct the harvesting to right logging sites and also in planning of operations. Selection of suitable harvesting method calls for information on the effect of conditions at the logging sites on productivity and costs. In this study, effect of cost factors on different harvesting systems are compiled. In addition to existing studies, additional time studies have been made. Harvesting systems are then compared on large geographic area.

Tässä raportissa arvioidaan päätehakkuussa syntyvän hakkuutähteen korjuuketjujen, hakkuutähteiden polton sekä tuhkankierrätyksen ja mahdollisen kompensaatiolannoituksen kasvihuonekaasujen päästötasot. Tehdyt laskelmat osoittavat, että metsätähteiden talteenotto on hyvin tehokasta, tuotantoketjun energiankulutus on noin 2 - 3 % tuotetun polttoaineen energia-sisällöstä ja koneiden aiheuttamat kasvihuonekaasu-päästöt pienet, 4 - 7 kg CO2-ekv/MWh tuotettua puupolttoainetta. Myös tuotanto-ketjujen väliset erot ovat pienet. Metsätähdehakkeen poltossa vapautuu Forssassa tehtyjen päästömittausten perusteella hyvin vähän kasvihuonekaasupäästöjä, vain noin 2 kg CO2-ekv/MWh käytettyä puupolttoainetta. Huonolla polttotekniikalla päästöt voivat olla kymmenkertaisia. Tuhkan granulointi ja levitys metsään nostaisi ketjujen päästöjä vain 3 - 6 %. Jos poisviety typpi tämän lisäksi palautettaisiin lannoittamalla, ovat tästä aiheutuvat lisäpäästöt samaa suuruusluokkaa kun tuotantoketjun muut päästöt eli noin 7 kg CO2-ekv/MWh. Jos puupolttoaineella voidaan suoraan korvata fossiilisia polttoaineita, vältytään vastaavasti fossiilisten polttoaineiden aiheuttamilta päästöiltä Parhaimmillaan voidaan metsätähdehakkeen käytöllä vähentää 97 - 98 % korvattujen polttoaineiden päästöistä. Lyhyen, muutaman viikon kestävän hakkeen varastoinnin aikana polttoaineen laatu kärsii, mutta ei kuitenkaan niin paljon, että varastointi olisi täysin poissuljettu. Epäedullisissa olosuhteissa (vilkas hajoamis-prosessi) on mahdollista, että kasvihuonekaasu-päästöt varastointi-vaiheesta ovat huomattavasti suuremmat kuin koko tuotantoketjun päästöt Jos tällaisia päästöjä syntyy, voivat puupolttoaineen avulla saavutettavat päästösäästöt vähentyä 90 %:iin tai jopa alle. Asian varmentaminen edellyttää kuitenkin lisätutkimuksia.

Bioenergy Research Programme is one of the energy technology research programmes of the Technology Development Center TEKES. The aim of the Bioenergy Research Programme is to increase, by using technical research and development, the economically profitable and environmentally sound utilisation of bioenergy, to improve the competitiveness of present peat and wood fuels, and to develop new competitive fuels and equipment related to bioenergy. The funding for 1995 was nearly 52 million FIM and the number of projects 66. The main goal of the wood fuels research area is to develop new production methods in order to decrease the production costs to the level of imported fuels. The total potential of the wood fuel use should be at least 1.0 million toe/a (5.5 million m³). During the year 1995 There were over 30 projects concerning the production of wood derived fuels going on. Nearly half of them focused on integrated production of pulp wood and wood fuel. About ten projects was carried out to promote the wood fuel production from logging residues. Other topics were firewood production, production logistics and wood fuel resources. For production of fuel chips from logging residues, a new chipper truck, MOHA-SISU, was introduced. The new machine gives a new logistic solution resulting in high productivity and reasonable operating costs. In Mikkeli region three years of active work promoted the usage of wood fuel in a district power plant to the level of over 110 000 m³ of fuel chips. The production costs tend to be a little high in average, and the production chain still needs to be improved.