Energetické drevo - Zefektívnenie výchovných ťažieb harvardermi
Ján Ilavský, Juha Laitila, Yrjö Nuutinen
Pestovné zásahy v najmladších porastoch sú spojené s problémami technického a ekonomického charakteru. Používa sa pri nich namáhavá moto-manuálna práca a náklady vysoko prekračujú prípadné príjmy z predaja vyťaženého dreva. Preto sa drevo z prerezávok, v niektorých prípadoch aj z prvých prebierok, nevyužíva, ale zostáva v poraste. V súvislosti so široko podporovanými štátnymi programami, zameranými na zvyšovanie využitia dreva na výrobu energie, sa v Škandinávii sústredila pozornosť na vývoj ekonomicky efektívnych technológií a strojov na ťažbu a využitie dreva aj z najmladších porastov. Napríklad vo Fínsku sa v súčasnosti vyrába ročne 2,7 mil. m3 lesných štiepok na energetické využitie, z toho je okolo 25 % z najmladších výchovných ťažieb. Do roku 2010 sa objem výroby štiepok na energetické využitie takmer zdvojnásobí na 5 mil. m3. Na medziročnom náraste o vyše 400 000 m3 sa vo veľkej miere budú podieľať zdroje biomasy z najmladších výchovných ťažieb.
Riešením je integrácia viacerých ťažbových operácií
Zvyšovanie produktivity práce pri moto-manuálnej manipulácii s jednotlivými tenkými stromami má pomerne nízke limity vyplývajúce z fyzických daností človeka. Pri vysokej cene ľudskej práce to potom neumožňuje nájsť ekonomicky efektívne spôsoby ťažby dreva z výchovných ťažieb. Pri mechanizovanej výrobe sú zase problémom vysoké investičné náklady na používanie viacerých strojov špecializovaných na jednotlivé ťažbové operácie. Preto sa riešenie hľadalo v strojoch, ktoré integrujú viaceré ťažbové operácie a zároveň umožňujú súčasnú manipuláciu s niekoľkými stromami alebo ich časťami. Na mechanizáciu najmladších výchovných ťažieb sa ukázala najvhodnejším riešením integrácia jednoduchých ľahkých stínacích hlavíc s vývoznými súpravami. Pretože v podmienkach najmladších výchovných ťažieb sa nepočíta s výrobou klasických guľatinových sortimentov, na hlavici sa nevyžaduje zložité a drahé elektronické nameriavacie a registračné zariadenie. Hlavice sú preto technicky veľmi jednoduché a lacné. Nevyžadujú žiadne dodatočné úpravy hydraulických a elektronických systémov na vývozných súpravách. Tiež ich hmotnosť je oveľa nižšia. Môžu byť preto zavesené namiesto drapáka aj na hydraulické ruky s malým zdvihovým momentom. Plnia tiež funkciu drapáka pri nakladaní stromov, alebo ich častí, na vývoznú súpravu.
Jednými z najrozšírenejších stínacích hlavíc pre najmladšie výchovné ťažby vo Fínsku sú hlavice Narva-Grip. Vyrábajú sa v troch veľkostiach, s maximálnym priemerom stínaného dreva do
23 cm, 25 cm a 40 cm. Ich jednoduchosť spočíva v tom, že na stínanie a rozrez stromov nepoužívajú hydraulicky poháňanú reťazovú pílu, ale gilotínový stínací nôž. Okrem lacného a jednoduchého technického riešenia je ich výhoda aj v nízkych prevádzkových nákladoch, pretože nevyžadujú náklady na výmenu a ostrenie reťazí a oleje na ich mastenie.
Koncom roku 2005 vykonal Fínsky lesnícky výskumný ústav skúšky stínacej hlavice Narva-Grip 1000–23 na Slovensku v spolupráci s Odštepným lesným závodom Revúca a Strediskom Biomasa v Leviciach štátneho podniku Lesy SR. Cieľom skúšok bolo overiť technické parametre hlavice v podmienkach listnatých porastov, ako aj jej vhodnosť na prípravu energetického dreva z prerezávok a prvých prebierok v porastoch tvrdých listnatých drevín, hlavne hrabu, ceru a agátu, ktorých tenké sortimenty majú menší odbyt na trhu a pri vysokej pracnosti je ich cena nižšia ako výrobné náklady. Hlavica s maximálnym priemerom stínaného dreva 23 cm bola zvolená preto, lebo v porastoch s hrubšími stromami sa neuvažuje so štiepkovaním celých stromov na energetické štiepky.
Metodika skúšok
Skúšky sa vykonali v troch rozdielnych porastoch z hľadiska veku, drevinového zloženia, sklonitosti terénu, objemu ťažených stromov a ďalších ukazovateľov.
Dreviny v prvých dvoch porastoch boli zmiešané v pásoch po spádnici. Na skúšky boli vybraté také pracovné polia, kde bola zastúpená len jedna drevina. V prvom poraste to bol buk a v druhom smrek. V treťom poraste boli v pracovných poliach jednotlivo zmiešané dreviny cer, dub a hrab. Pri skúškach sa sledovali jednotlivé parametre zvlášť pre každú drevinu. Merali sa prsné hrúbky stínaných stromov a hrúbky v mieste rezu, čas na stínku každého stromu, jeho rozrez na kratšie dľžky vhodné na vývoz (obyčajne na polovicu), naloženie na vývoznú súpravu a presuny medzi jednotlivými ťaženými stromami. Merala sa tiež vzdialenosť a čas jazdy s nákladom na odvozné miesto a späť do porastu. Na vyhodnotenie nameraných údajov sa použili bežné metódy matematickej štatistiky.
Výsledky skúšok
Hlavným cieľom skúšok bolo overiť splnenie technických parametrov stínacej hlavice pri ťažbe tvrdých listnatých drevín z hľadiska maximálnych priemerov stínaných stromov a manipulácie s nimi v hustých porastoch vzniknutých prirodzenou obnovou alebo koreňovými a pňovými výmladkami. Skúšky preukázali splnenie projektovaného parametra stínania stromov do 23 cm v smrekových porastoch. Zvýšený rezný odpor naprieč vlákien u tvrdých listnáčov znížil hrúbku, do ktorej môže hlavica zvládnuť prerezanie stromu, na maximálne 17–18 cm pri buku a na 18–19 cm pri hrabe, dube a ceri. So zvyšujúcou sa hrúbkou stromu rýchlo stúpal aj čas potrebný na zoťatie a skrátenie stromov na vývozné dľžky a ich naloženie na vývoznú súpravu. Táto závislosť bola oveľa výraznejšia u listnatých drevín. Pri spracovaní najtenších stromkov do prsnej hrúbky 7 cm bol čas u všetkých drevín približne rovnaký. Čas na spracovanie jedného stromu sa zdvojnásobil v smrekovom poraste pri hrúbke stromov okolo 15 cm. Pri spracovaní stromov listnatých drevín bola však rovnaká spotreba času na spracovanie jedného stromu už pri prsnej hrúbke okolo 11 cm. Pri najväčších stínaných hrúbkach nad 16 cm bol priemerný čas na spracovanie jedného stromu listnatých drevín takmer dvojnásobný pri porovnaní so smrekom tej istej hrúbky. Hlavným dôvodom tejto skutočnosti však nebol zvýšený rezný odpor, ale predovšetkým rozložitá koruna listnatých drevín a dľžka stromov. Kým stromy tenšie ako 8 cm sa naložili po zoťatí priamo na vývoznú súpravu, hrubšie stromy museli byť prerezané na polovicu dľžky, aby sa mohli naložiť na ložnú plochu vývoznej súpravy. Pri rozložitých korunách listnatých stromov sa museli odrezávať aj jednotlivé konáre, čiže na jeden strom bolo potrebných viac rezov a niekoľkonásobné prechytávanie jednotlivých častí do drapáka, čo spôsobovalo výrazné predľžovanie pracovných operácií na jeden strom. Celková výkonnosť harvardera však pri spracovaní listnatých dreví neklesala tak prudko, pretože pri rovnakej prsnej hrúbke majú listnaté stromy väčší objem stromovej hmoty v dôsledku rozložitej korunovej časti. Okrem toho jednotlivé konáre listnatých stromov sa lepšie ukladali na vývoznú súpravu čím sa dosiahlo zvýšené využitie ložnej plochy a nosnosti vývoznej súpravy a zvýšila sa výkonnosť v celom pracovnom cykle stínky, manipulácie a sústreďovania stromov na odvozné miesto.
Produktivita práce s hrúbkou stromov veľmi rýchlo stúpa a už pri hrúbkach okolo 12 cm je viac ako štvornásobná v porovnaní so stromami 7 cm hrubými. Z celkovej smenovej spotreby času pripadá podiel času na spracovanie stromov (stínka, rozrez na vývozné dľžky a naloženie na vývoznú súpravu) pri smreku 75 % a pri listnatých drevinách je to v priemere až 82 %. Aj z týchto údajov je vidieť, že spracovanie je u listnatých drevín časove náročnejšie ako u ihličnatých drevín. Je to spôsobené hlavne nevyhnutnosťou odrezávať bočné konáre z rozložitých korún listnatých drevín a ich ukladaním na korbu vývoznej súpravy. Celková výkonnosť harvardera pri spracovaní listnatých drevín je tým asi o 25–30 % nižšia v porovnaní so smrekom takých istých hrúbok.
Skúšky sa nevyhodnocovali z hľadiska dosiahnutej smenovej výkonnosti a nákladov na ťažbu. Jedným z dôvodov bola skutočnosť, že obsluha nemala ešte dostatočnú prax a osvojené všetky pracovné návyky. Druhým bol malý dosah hydraulickej ruky, ktorý neumožňoval optimálne využitie harvardera. Maximálny bočný dosah od vonkajšieho obrysového rozmeru harverdera bol len 3,5 m. Preto bolo treba pomerne často posúvať harvarder pozdľžne po linke, čím sa znižovalo jeho efektívne časové využitie. Pretože hydromanipulátor je namontovaný na zadnej časti vývoznej súpravy a ponad kabínu nemá dosah pred seba, harvarder nemohol ani robiť pred sebou rozčleňovacie linky, kde je najväčšia koncentrácia dreva, čím by sa podstatne zvýšila výkonnosť a zlepšila ekonomika.
Pre porovnanie uvádzame výkonové a základné ekonomické údaje takýchto strojov vo Fínsku, kde ich už dlhšie obdobie pracujú desiatky. Priemerná smenová výkonnosť je 3,0–3,5 m3 v prepočte na efektívny pracovný čas, pri priemernej objemnosti stínaných stromov 0,025 m3, výbere 50 m3 dreva z hektára a vývoznej vzdialenosti 250 m. Náklady na ťažbu a vývoz sú okolo 22 eur/m3. Náklady na prípravu energetického dreva z najmladších výchovných ťažieb sú aj tu vyššie ako z ťažbových zvyškov po obnovných holorubných ťažbách plne mechanizovanou harvesterovou technológiou. Výchovné ťažby v najmladších porastoch sú však podporované ako pestovná operácia štátnou dotáciou 11 euro za m3 energetického dreva z nich, čím sa aj využitie takejto suroviny stáva pre majiteľov lesov ekonomicky efektívnym.
Efektívnosť v spojení s podporou ukazujú možnosti
Technické a ekonomické problémy bránili doteraz využívať drevo z najmladších výchovných ťažieb. Nové technické riešenia ťažbových strojov integrujúcich niekoľko pracovných operácií však ukazujú možnosti, ako túto prácu zefektívniť. Napriek tomu náklady na ťažbu veľmi tenkých stromkov sú pomerne vysoké. Preto je veľmi dôležité podrobné plánovanie a precízna organizácia práce. Veľký význam má tiež zručnosť a zapracovanosť posádky. Dôležitá je však tiež podpora rôznymi nástrojmi štátnych politík (lesníckej, energetickej, environmentálnej) zameranými aj na využívanie vyťaženého dreva. Získali by sa tým značné zdroje biomasy na energetické využitie.
Adresa autorov:
Doc. Ing. Ján Ilavský, CSc.
M.Sc. Juha Laitila
M.Sc. Yrjö Nuutinen
Finnish Forest Research Institute (Fínsky lesnícky výskumný ústav), Joensuu Research Unit
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Foto: J. Ilavský