Oppdragsrapport fra Skog og landskap 15/2009 AVVIRKNING MED HJULGÅENDE MASKINER I BRATT TERRENG Jørn Lileng
Oppdragsrapport fra Skog og landskap 15/2009 AVVIRKNING MED HJULGÅENDE MASKINER I BRATT TERRENG Jørn Lileng ISBN 978-82-311-0095-9 Omslagsfoto: Fra Vines i Hardanger. Foto: Leif Kjøstelsen, Skog og landskap Norsk institutt for skog og landskap, Pb 115, NO-1431 Ås
FORORD Prosjektet Økt tilgjengelighet til skogsressursene på Vestlandet ble ledet av Norsk institutt for skog og landskap (Skog og landskap) mens Skogandelslaget Vestskog BA var prosjekteier. Prosjektet ble finansiert av Utviklingsfondet for skogbruket og Skogtiltaksfondet samt med egeninnsats fra de involverte partene. Jørn Lileng ved Skog og landskap har vært prosjektleder. Olav Taskjelle og Oddbjørn Helland i Vestskog har vært aktivt deltagende i prosjektet gjennom definering av aktuelle problemstillinger, utvelgelse av forsøksdrifter og skogsmaskinentreprenører samt å informere om prosjektet og resultatene ut til næringen og forvaltningen. Leif Kjøstelsen og Hans Nyeggen ved Skog og landskap har stått for feltarbeidet og bidratt i analysene av datamaterialet. Ås, august 2009 Jørn Lileng
SAMMENDRAG Skogandelslaget Vestskog BA har sammen med to av skogsmaskinentreprenørene på Vestlandet begynt å bruke helmekaniserte driftssystem (hogstmaskin og lassbærer) i bratt terreng. Målsetningen med dette prosjektet har vært å studere denne nye driftsmetoden. Hogstmaskinen jobber i kombinasjon med en gravemaskin der de bytter på å hogge og grave enkle driftsveier i det bratte terrenget. Hogstmaskinen og lassbæreren opererer bare på disse driftsveiene. De trærne som ikke nås med hogstmaskinen felles manuelt med motorsag ned mot driftsveiene slik at hogstmaskinen når dem uten å kjøre ut i terrenget. Alle enkeltoperasjonene (hogst, felling, graving og utkjøring) i driftssystemet ble tidsstudert av Skog og landskap. Studiene foregikk i to granbestand i hogstklasse IV på en skogteig i Vines i Hordaland. Resultatene av studiene viser at helmekaniserte driftssystem i kombinasjon med gravemaskin i bratt terreng klarer å holde forholdsvis høye dagsprestasjoner og lave enhetskostnader sammenlignet med taubanelagene som opererer i Norge. Med bakgrunn i produktivitetsstudiene og forutsatte timekostnader ble summen av enhetskostnadene for hogst, graving og utkjøring beregnet til 167 kr/m 3. Utfordringen med det helmekaniserte driftssystemet i bratt terreng er de store terrenginngrepene driftsveiene representerer, som blant annet øker faren for erosjon. Til sammenligning gir taubanedriftene minimale spor i driftstraseene. I det videre arbeidet med dette driftssystemet bør man se på forholdet mellom motormanuell felling med mot driftsveiene og tettheten av disse veiene, og mer detaljerte studier av hvordan dette påvirker hogstmaskinenes og lassbærernes produktivitet og kostnader. Lavere tetthet av driftsveiene vil eksempelvis være positivt med tanke på mindre inngrep i terrenget og lavere risiko for erosjon. Når trærne er forhåndsfelt med mot driftsveiene slipper hogstmaskinen å vente på gravemaskinen når de bytter på å grave og hogge. Derfor vil det være interessant å studere i hvilken grad den reduserte ventetiden veier opp for produktivitetstapet hogstmaskinen har ved å opparbeide de forhåndsfelte trærne sammenlignet med stående trær. Dette prosjektet studerte bare de kostnadsmessige sidene til dette driftssystemet sammenlignet med tradisjonelle systemer. Det er igangsatt et stort femårig driftsteknisk prosjekt ved Skog og landskap der miljøeffektene av denne driftsformen er et sentralt tema. Nøkkelord: Helmekanisert skogsdrift, bratt terreng, driftskostnader, produktivitet, enkle driftsveier
INNHOLD 1. Innledning... 1 2. Problemstilling... 1 3. Materiale og metode... 1 4. Resultat... 3 4.1. Maskinhogst stående trær... 3 4.2. Maskinhogst forhåndsfelte trær... 4 4.3. Utkjøring... 4 4.4. Graving av driftsveier... 6 4.5. Motormanuell felling... 6 4.6. Totale enhetskostnader... 6 5. Diskusjon... 7 6. Konklusjon... 7 i
1. INNLEDNING På 70 og deler av 80-tallet var hogst med motorsag og utkjøring med landbrukstraktorer og stammelunnere de dominerende driftsmetodene under normale skog- og terrengforhold i Norge. Utover 1990-årene tok profesjonelle skogsmaskinentreprenører med helmekaniserte driftssystemer (hogstmaskin og lassbærer) en stadig større andel av markedet, og i dag benyttes dette systemet på mer enn 90% av avvirkningen i Norge. I enkelte områder er andelen nær 100%. En vesentlig årsak til denne høye mekaniseringsgraden er at enhetskostnadene for manuelt skogsarbeid har steget raskere enn for den maskinelle arbeidskraften. Samtidig har det vært et relativt stort prispress på skogsvirke som har gitt stort fokus på produktivitet. Stadig skjerpede krav til ferskhet på skogsvirke og kortere lagringstid på velteplass har også gjort det vanskeligere å drive med motormanuell tømmerhogst og samtidig etterkomme disse ferskhetskravene. På Vestlandet har det i den senere tid skjedd en utvikling der hogstmaskinene og lassbærerne opererer i svært bratt terreng. Dette gjennomføres ved at en gravemaskin graver enkle driftsveier med stedegne masser. Hogstmaskinen og gravemaskinen bytter på å grave og avvirke etter hvert som driftsveiene opparbeides. Norsk institutt for skog og landskap har gjennomført produksjonsstudier av dette driftssystemet som omfatter hogstmaskin, lassbærer, gravemaskin og manuell hogst. 2. PROBLEMSTILLING Denne rapporten presenterer resultater fra målinger og analyser av produktivitet, kostnadsnivå og effektivitet for et driftssystemet på Vestlandet, der hogstmaskiner og lassbærere opererer i bratt terreng i kombinasjon med enkle driftsveier som opparbeides med gravemaskin, samt manuell felling av trærne som ikke nås med hogstmaskinen. 3. MATERIALE OG METODE Feltarbeidet og tidsstudiene i dette prosjektet foregikk i Vines i Hordaland (Hogstene som ble studert foregikk i to 50 år gamle granbestand (avmerket i Figur 1) med et stående volum på 61 m 3 ub per dekar. Hele skogsdriften utgjorde et kvantum på 1736 m 3 ub med en gjennomsnittlig trestørrelse på 420 liter. Terrenghelningen på prøveflatene var i gjennomsnitt på 59%. Det var eksisterende traktorveier på under- og oversiden av de avvirkede bestandene (Figur 1). Det ble foretatt tidsstudier av alle operasjonene som inngår i det helmekaniserte driftssystemet som opererer i kombinasjon med gravemaskin bratt terreng. Det vil si opparbeidelse av stående og forhåndsfelte trær med hogstmaskin, motormanuelle felling, graving av driftsveier samt lasting og lossing og utkjøring med lassbærer. Maskinene som ble brukt under skogsdriften var en Valmet 911.3 hogstmaskin, Valmet 840.3 lassbærer og Caterpillar 317B gravemaskin. Tidsstudiene av hogstmaskinen omfattet 580 stående trær og 81 forhåndsfelte trær. Gjennomsnittlig nyttbart volum for disse trærne var 0,406 m 3 ub for stående og 0,39 m 3 ub for forhåndsfelte. Dette utgjør et totalvolum under bark på henholdsvis 235 m 3 (stående) og 32 m 3 (forhåndsfelte). Etter at hogstmaskinen og gravemaskinen har opparbeidet driftsveiene og trærne som nås med kranarmen, skjer den manuelle hogsten av trærne ned mot driftsveiene. I denne driften ble omtrent 10% av trærne avvirket manuelt. Lassbærerstudiene omfatter seks lass med en gjennomsnittlig transportavstand på 650 m. Tidsstudiene av den manuelle hogsten omfatter 32 trær. Med utgangspunkt i tidligere kostnadsstudier ved Skog og landskap er kostnadene per effektiv time (E 0 ) satt til 1000 kr for hogstmaskinen, 700 kr for lassbæreren og 200 kr for den manuelle hogsten. 1
Treslag Hogstklasse Terrenghelling Veier Figur 1. Oversikt over skogsteigen Vines i Hordaland der studiene foregikk. De to granbestandene som ble avviket ligger innenfor det markerte rektanglet. Gravemaskinen ble tidsstudert under opparbeiding av to driftsveier sammen med hogstmaskinen. Registreringene omfattet tidsforbruket til opparbeidelse av driftsveitrasen, kjøring mellom drifts- 2
veiene, ventetiden på hogstmaskinen samt maskin-, arbeids-, person- og forsøkstapstider. I tillegg ble kjøreavstandene mellom driftsveiene og i selve graveprosessen registrert. Tidsstudien omfatter til sammen 139 enkeltobservasjoner fordelt over 7 timer. Med utgangspunkt i gjennomsnittlig kostnader for gravemaskiner med samme størrelsen som Catterpillar 317B (ca 18-19 tonn), ble kostnadene per effektiv time (E 0 ) satt til 650 kr. 4. RESULTAT 4.1. Maskinhogst stående trær Når hogstmaskinen opparbeider stående trær i bratt terreng skjer dette i kombinasjon med gravemaskinen fordi de bytter på å hogge og grave seg frem i terrenget. I dette systemet venter hogstmaskinen på gravemaskinen i 43% av den effektive tiden. Mesteparten av hogstmaskinen produktivitet kan forklares med utgangspunkt i trestørrelsen. Når det tas hensyn til ventingen på gravemaskinen var hadde hogstmaskinen en produktivitet på 18 m 3 /E 0 -time, ved en gjennomsnittlig trestørrelse på 400 liter. Ser man bort fra ventingen på gravemaskinen, som dermed viser hogstmaskinens kapasitet, var produktiviteten 33 m 3 /E 0 -time (Figur 2). Dette gir en hogstkostnad med og uten venting på gravemaskinen på henholdsvis 56 kr/m 3 og 30 kr/m 3 (Figur 3). Når hogstmaskinen jobbet i kombinasjon med gravemaskinen ble deloperasjonene for opparbeidelsen av trærne delt inn i gripe, felle, kviste, rydde og flytte. Fordelingen av tidsforbruket mellom disse deloperasjonene var henholdsvis 23% (gripe), 16% (felle), 42% (kviste), 14% (rydde) og 5% (flytte). Denne tidsfordelingen mellom de ulike deloperasjonene skiller seg ikke ut sammenlignet med tilsvarende studier som er gjennomført av Skog og landskap under normale terrengforhold. 60 50 40 m 3 /E0-time 30 Uten gravemaskin Med gravemaskin 20 10 0 0 200 400 600 800 1000 Trestørrelse (liter) Figur 2. Trestørrelsenes betydning for hogstmaskinens produktivitet per effektiv time (m 3 /E 0 -time) både med og uten venting på gravemaskin. 3
140 120 100 kr/m 3 80 60 Med gravemaskin Uten gravemaskin 40 20 0 0 200 400 600 800 1000 Trestørrelse (liter) Figur 3. Trestørrelsenes betydning for hogstmaskinens enhetskostnader(kr/m 3 ) både med og uten venting på gravemaskin. 4.2. Maskinhogst forhåndsfelte trær Når trærne forhåndsfelles ned på driftsveier som allerede er opparbeidet blir det ingen ventetid på gravemaskinen. Hogstmaskinens gjennomsnittlige produktivitet ved opparbeidelsen av de forhåndsfelte trærne var på 29 m 3 /E 0 -time, noe som gir en kostnad på 34 kr/m 3. Under tidsstudiene ble felleoperasjonen erstattet med en lunneoperasjon. Fordelingen av tidsforbruket mellom de ulike deloperasjonene var med denne metoden 14% (gripe), 38% (lunne), 33% (kviste), 3% (rydde) og 12% (flytte). Dette viser at hogstmaskinen bruker en større andel av tiden til å lunne (38%) i dette systemet sammenlignet med fellingen (16%) av de stående trærne. 4.3. Utkjøring I dette prosjektet beskrives lassbærernes produktivitet ved hjelp av terminaltid, transportavstand, lasstørrelse og kjørehastighet. Lassbærerens gjennomsnittlig lasstørrelse var 17,3 fm 3. Gjennomsnittlig terminaltid per lass var på 46 minutter. Lasting og lossing utgjorde henholdsvis 65% og 27% av terminaltiden. Den resterende terminaltiden (8%) bestod av å vente på de andre maskinene i forbindelse med forbipasseringer, tilrettlegging av velteplassen og merking av tømmeret. Gjennomsnittlig kjørehastighetene på de ulike driftsveiene varierte fra 1 km/t til 2,7 km/t med et gjennomsnitt på 1,5 km/t. Gjennomsnittlig transportavstand var 650 meter. Med en kjørehastighet på 1,5 km/t gir dette en gjennomsnittlig produktivitet på 10 m 3 /E 0 -time (Figur 4) og en utkjøringskostnad på 81 kr/m 3 (Figur 5). Dette gir gjennomsnittlig transportkostnad på 12,5 kr/m 3 /100m. 4
120 100 kr/m 3 80 60 1 km/t 2 km/t 3 km/t 40 20 0 0 200 400 600 800 1000 Terrengtransport (meter) Figur 4. Lassbærernes produktivitet per effektiv time (m 3 /E 0 -time) med hensyn til transportavstand og kjørehastighet. 24 20 16 m 3 /E0-time 12 3 km/t 2 km/t 1 km/t 8 4 0 0 200 400 600 800 1000 Terrengtransport (meter) Figur 5. Lassbærernes enhetskostnader per effektiv time (kr/e 0 -time) med hensyn til transportavstand og kjørehastighet. 5
4.4. Graving av driftsveier Alle driftsveiene ble anlagt med gravemaskin. I gjennomsnitt var driftsveiene 4,3 meter brede, skjæringshøyden 1,7 meter og fyllingene 1,6 meter. Det ble bare brukt stedegne jordmasser og hogstavfall under anleggingen av driftsveiene. Gravemaskinen ble tidsstudert under opparbeidelsen av to driftsveier på henholdsvis 85 og 95 m. Totalt brukte gravemaskinen henholdsvis 3,3 og 3,7 E 0 -timer på å grave disse to veiene. Dette gir en gjennomsnittlig gravehastighet på 26 m vei per E 0 -time. Flytting mellom de to driftsveiene og venting på gravemaskinen inngår i E 0 -tiden (effektiv tid). Til sammen opparbeidet gravemaskinene selve driftsveitrasen i 60% av E 0 -tiden. Av den resterende effektive tiden gikk 25% med til å vente på hogstmaskinen og 15% til å kjøre mellom de to driftsveitrasene. Den gjennomsnittlige flytteavstanden til gravemaskinen mellom driftsveiene var 51 m. Erfaringene så lagt antyder at driftsveiene kan anlegges i opp til 75% terrenghelning. Med tanke på lassbærernes fremkommelighet bør de maksimale stigningene på selve driftsveiene ikke overstige 40%. Gjennomsnittlig stigning på driftsveiene i denne studien lå på 25-30%. Fordelt på det totale avvirkningskvantumet for driften utgjorde kostnaden for disse driftsveiene 30 kr/m 3, basert på den gjennomsnittlige gravehastigheten på 26 m/e 0 -time og kostnad på 650 kr/e 0 -time. 4.5. Motormanuell felling Den motormanuelle hogsten av trærne mellom driftsveiene hadde en produktivitet på 10 m 3 /E 0 - time. Dette gir en kostnad på 20 kr/m 3. 4.6. Totale enhetskostnader For å beregne totalkostnaden (kr/m 3 ) for hele driftssystemet volumveies kostnadene for hver enkelt operasjon opp mot hogstkvantumet. Den total avvirkning var på 1735 m 3. Omtrent 10% av trærne ble felt manuelt med motorsag og resten med hogstmaskin. Totalkostnadene for hele driftssystemet ble kalkulert til 167 kr/m 3. Hogstene, utkjøringen og gravingen utgjorde henholdsvis 33%, 48% og 18% av de totale enhetskostnadene (Tabell 1). Tabell 1. Volumveide enhetskostnader og totalkostnad for hele det hjulgående driftssystemet i bratt terreng. m 3 kr/m 3 Volumveid kr/m 3 Maskinhogst stående trær 1562 56 51,1 Maskinhogst forhåndsfelte trær 174 31 3,1 Manuell hogst 174 20 2,0 Utkjøring 1735 81 80,7 Graving - driftsveier 1735 30,4 Sum 167 6
5. DISKUSJON Dette prosjektet studerte effektiviteten og kostnadene for alle maskinene og operasjonene i det hjulgående driftssystemet i bratt terreng. I dette systemet inngår hogstmaskin, lassbærer, gravemaskin og motormanuelle felling. Når skogsdriften var gjennomført, pyntet gravemaskinen på driftsveiene. Dette reduserer faren for erosjon ved utsatte steder i bestandet. Tilslutt ble hele bestandet, inkludert driftsveiene, tilplantet med gran. I det videre arbeidet med dette driftssystemet er det viktig å inkludere miljøeffektene. På Vestlandet der disse driftene foregår, er det store nedbørsmengder og svært næringsrikt jordsmonn. Dette gjør disse driftene svært utsatt for erosjon og avrenning av næringsstoffer. I tillegg er disse skogsdriftene svært synlige ettersom de ligger i bratt terreng. Det er igangsatt et femårig prosjekt ved Skog og landskap, GrennWood: Increased Wood Deliveries and Environmental Quality, der erosjon og miljøeffektene av denne driftsformen inngår i problemstillingene. Studiene viste at det hjulgående driftssystemet har en stor produktivitet og lavt kostnadsnivå sammenlignet med andre driftsmetoder i bratt terrenget. I løpet av et arbeidsskift på 8-10 timer produserte driftssystemet opp mot 150 m 3. Studier ved Skog og landskap viser at denne dagsprestasjonen er over det dobbelte av det taubanelagene i Norge presterer i dagens situasjon. Når man ser bort i fra ventingen på gravemaskinen hadde hogstmaskinen noenlunde samme produktivitet som hogstmaskiner som tidligere er tidsstudert ved Skog og landskap under normale terrengforhold. Hogstmaskinen ventet på gravemaskinen i over førti prosent av opparbeidingstiden. Studiene viste at det sannsynligvis er et potensial for å øke hogstmaskinens utnyttelse og produktivitet gjennom å redusere denne ventetiden. I den sammenheng vil det være interessant å studere forholdet mellom opparbeiding av stående trær, forhåndsfelte trær som nås fra driftsveiene og graving av driftsveiene. Med tidsstudiedataene kan man eksempelvis med to senarioer teste ut ytterpunkter i forhold til driftsmetode. Senario en der driftsveinett er så tett at hogstmaskinene når alle trærne fra veiene, og senario to der avstanden mellom driftsveiene økes maksimalt slik at andelen av den manuelle hogsten blir så stor som mulig. Med dette kan man se på effekten av å øke avstanden mellom driftsveiene. Det vil være en fordel med størst mulig avstand mellom driftsveiene fordi dette reduserer inngrepene i terrenget som igjen vil bidra positivt med tanke på blant annet erosjon og det visuelle inntrykket. Generelt sett kan man si at fordelen med driftssystemet som presenteres i dette prosjektet er at skogeierne oppnår en positiv rotnett med hogst i bratt og vanskelig terreng uten å motta tilskudd. Utfordringen med dette driftssystemet er de forholdsvis store inngrepene i terrenget når man opparbeider driftsveiene med gravemaskin. Til sammenlignet påfører taubanedrifter minimale skader på terrenget i driftstraseen. I det videre arbeidet bør kostnadene for å grave igjen driftsveiene studeres og evalueres. Det ville være en styrke for dette driftssystemet dersom man kan finne lønnsomme metoder får å pynte opp i driftstraseene etter endt drift. 6. KONKLUSJON Dette arbeidet har vist at det hjulgående driftssystemet med hogstmaskinen, lassbærer, gravemaskin og motormanuell felling i bratt terreng har en høy produktivitet og lave enhetskostnader sammenlignet med dagens taubanedrifter. Utfordringen med dette driftssystemet, i motsetning til taubanesystemene, er de store terrenginngrepene i driftstraseene og de potensielt negative miljøeffektene dette representerer. Hvis det hjulgående driftssystemet i bratt terreng som er studert i dette prosjektet består i framtiden, vil det være behov for å videreutvikle driftssystemet, både i forhold til å heve produktiviteten og redusere erosjonsfaren som følge av driftsveiene. 7