Innovative Verfahrenstechnik: Feller-Buncher-Technologie und ...
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Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft<br />
<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
<strong>Innovative</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong>:<br />
<strong>Feller</strong>-<strong>Buncher</strong>-<strong>Technologie</strong> <strong>und</strong> weitere Ansätze<br />
1
Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft<br />
<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Ergebnisse zweier Kooperationsprojekte:<br />
Forschungsanstalt für Waldökologie<br />
<strong>und</strong> Forstwirtschaft<br />
Rheinland-Pfalz<br />
• Gefördert von der FNR<br />
• Laufzeit 2 Jahre Dez 2006 – Okt 2008<br />
Thurn & Taxis Waldpflege,<br />
FoB Wasserburg BaySf,<br />
Forstunternehmer Erwin Kugler,<br />
Wittelsbacher Ausgleichsfonds,…<br />
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<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Ziele bzw. Fragestellungen<br />
• IST-Analyse & Stärken-Schwächen-Analyse<br />
– Quantitative <strong>und</strong> qualitative Anforderungsprofile der BMH(K)W<br />
– Was sind typische Organisationsformen/-strategien?<br />
– Lassen sich diese kategorisieren?<br />
– Welches sind die derzeitigen Bereitstellungskonzepte?<br />
– Wo liegen Stärken, wo gibt es Schwachstellen?<br />
• <strong>Innovative</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />
– Welche technischen Entwicklungen gibt es?<br />
– Was für Vor- <strong>und</strong> Nachteile bzw. welche Potentiale bieten diese?<br />
• Ökobilanz<br />
– Ökoinventar & Sachbilanz<br />
– Wie wirken sich die Wettbewerbsentwicklungen aus (z.B. Transportdistanzen)?<br />
• Verbesserungsansätze <strong>und</strong> Implementierung<br />
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Projektbausteine<br />
Ist-Analyse<br />
Rohstoffversorgung<br />
BMH(K)W<br />
• Umfrage bei<br />
geförderten<br />
BMH(K)W<br />
• Versorgung der<br />
BMH(K)W in<br />
Modellregion<br />
LWF<br />
Neue<br />
<strong>Verfahrenstechnik</strong><br />
TUM Forstliche<br />
Arbeitswissenschaft<br />
Ökobilanz<br />
TUM Holzforschung<br />
FH Salzburg<br />
BMH(K)W in Modellregion<br />
Schwächen- <strong>und</strong> Stärken-Analyse<br />
Workshop, Verbesserungsansätze<br />
Implementierung<br />
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Projektmodul <strong>Innovative</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />
• <strong>Feller</strong>-<strong>Buncher</strong> <strong>Technologie</strong> für die Energieholzernte<br />
• Forwarderaufbauten für die Energieholzrückung<br />
• Spezialpapier zur Abdeckung von Schlagabraum<br />
• Software für Lagermanagement<br />
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Neue Produkttypen<br />
• Technische Entwicklung v.a. in Skandinavien<br />
• Geringes Eigengewicht<br />
Anbau an Kran möglich<br />
• „Geringer“ Ölflussbedarf<br />
Schlepper, Forwarder, Minibagger<br />
Kreis- oder<br />
Kettensäge<br />
Prinzip Schere<br />
Sägeschwert<br />
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Technische Entwicklung – <strong>Feller</strong>-<strong>Buncher</strong>-Systeme<br />
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Technische Entwicklung – <strong>Feller</strong>-<strong>Buncher</strong>-Systeme<br />
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<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Besondere Funktionsweise<br />
• Fällen mehrerer Bäume direkt hintereinander<br />
• Ablegen mehrerer Bäume in einem Arbeitsschritt<br />
• Einsparung von Kranzeiten<br />
Gefederte<br />
Bündelzangen<br />
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Problemstellung<br />
Durchforstungsrückstände<br />
„Stückmasse Gesetz“<br />
(hohe Holzerntekosten)<br />
Keine Differenzierung, Zuwachseinbußen & Stabilitätsrisiko<br />
• Kostendeckende Waldhackschnitzelbereitstellung ?<br />
• Neue Verfahren mit geringeren Fixkosten ?<br />
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<strong>Feller</strong>-<strong>Buncher</strong> Einsatz - Verfahrensvarianten<br />
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NaarvaGrip 1500-25 an Valtra Schlepper<br />
12
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Maschinensystem<br />
Schlepper<br />
Motorleistung<br />
Max. Geschwindigkeit<br />
Dieselverbrauch<br />
Ölleistung<br />
Gesamtgewicht<br />
Valtra 120e<br />
115 PS<br />
40 km/h<br />
5 – 7 l<br />
Ca. 80 l/min<br />
7,5 t<br />
Kran Kronos 5000<br />
Reichweite<br />
Hubkraft<br />
7,5 m<br />
50 kNm<br />
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Bestandesdaten<br />
• Alter: 15 – 30 a<br />
• Fi-Reinbestand<br />
• Schälschäden<br />
• BHD = 8,6 cm<br />
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Ausscheidender Bestand<br />
500<br />
Anzahl<br />
Bäume<br />
400<br />
300<br />
200<br />
N = 1092 Bäume<br />
BHD = 8,6 cm<br />
100<br />
0<br />
6,0<br />
8,0<br />
10,0<br />
12,0<br />
14,0<br />
16,0<br />
18,0<br />
20,0<br />
22,0<br />
BHD<br />
BHD [cm]<br />
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Verfahrensablauf<br />
Fällen<br />
Vorkonzentrieren auf<br />
Rauhbeigen<br />
Rücken<br />
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Produktivität <strong>und</strong> Kosten<br />
PRODUKTIVITÄT:<br />
Fällen <strong>und</strong> Vorkonzentrieren:<br />
Rücken:<br />
11,7 Srm/MAS<br />
30,5 Srm/MAS<br />
KOSTEN:<br />
Fällen <strong>und</strong> Vorkonzentrieren:<br />
Rücken:<br />
Hacken:<br />
Transport:<br />
SUMME:<br />
5,1 €/Srm<br />
2,0 €/Srm<br />
3,0 €/Srm<br />
3,1 €/Srm<br />
13,2o €/Srm<br />
Basisdaten für die Kalkulation:<br />
17Gesamtleistung = 300 Srm; Maschinenkosten = 60,00 €/Mas 15<br />
; Rüstzeit <strong>und</strong> Umbauzeiten berücksichtigt
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Naarva Grip 1500-40 an Neusson 8002<br />
Harvester Neuson 8002<br />
Gewicht<br />
8,3 t<br />
Motorleistung<br />
44 kW<br />
Förderlesitung<br />
80+80+49 l/min<br />
Betriebsdruck<br />
250-300 bar<br />
Dieselverbrauch 5-7 l/h<br />
Kran<br />
Neuson<br />
Reichweite<br />
9,3 m<br />
Hubmoment<br />
133 kNm<br />
Fällkopf NaarvaGrip 1500-40e<br />
Gewicht<br />
420 kg<br />
Max. Fälldurchmesser 32 cm<br />
Benötigter Ölfuß 100 – 160 l/min<br />
Greifervolumen 92 cm²<br />
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VORHER<br />
NACHHER<br />
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Naarva Grip 1500-40 an Neusson 8002<br />
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Verteilzeiten<br />
Schlepper<br />
Raupenharvester<br />
Arbeitsfahrt<br />
7%<br />
Ablegen auf<br />
Rauhbeige<br />
24%<br />
Sonstige<br />
Kranarbeiten<br />
2%<br />
Unterbrechungen<br />
4%<br />
Positionieren &<br />
Trennschnitt<br />
37%<br />
Arbeitsfahrt<br />
6%<br />
Ablegen<br />
Rauhbeige<br />
19%<br />
Unterbrechungen<br />
1%<br />
sonstige<br />
Kranarbeiten<br />
3%<br />
Positionieren &<br />
Trennschnitt<br />
43%<br />
Baum kürzen<br />
12%<br />
Zu Fall bringen<br />
14%<br />
Kürzen<br />
16%<br />
zu Fall bringen<br />
12%<br />
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Vergleich Zeitbedarfsmodelle<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
Schlepper Ebersberg<br />
Raupenharvester<br />
Münchsmünster<br />
Zeitbedarf [s]<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18<br />
BHD [cm]<br />
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Vergleich Bündeln<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
NG 25e [BHD=10cm]<br />
NG 40e [BHD=10cm]<br />
NG 25e [BHD=12cm]<br />
NG 40e [BHD=12cm]<br />
NG 25e [BHD=14cm]<br />
NG 40e [BHD=14cm]<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
23<br />
0%<br />
einzeln zwei Bäume drei Bäume vier Bäume
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Produktivität <strong>und</strong> Kosten<br />
PRODUKTIVITÄT:<br />
Bagger<br />
Schlepper<br />
Fällen <strong>und</strong> Vorkonzentrieren: 16,4 Srm/h 11,7 Srm/h<br />
Rücken: 26,6 Srm/h 30,5 Srm/h<br />
KOSTEN:<br />
Bagger<br />
Schlepper<br />
Fällen <strong>und</strong> Vorkonzentrieren: 4,3 €/Srm 5,1 €/Srm<br />
Rücken: 2,3 €/Srm 2,0 €/Srm<br />
Hacken: 3,9 €/Srm 3,0 €/Srm<br />
Transport: 2,8 €/Srm 3,1 €/Srm<br />
SUMME: 13,30 €/Srm 13,20 €/Srm<br />
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Kommentare zum Vergleich der beiden Systeme<br />
• Die höhere Fällleistung wurde z.T. durch einen Rückgang der<br />
Rückeleistung im Vergleich zum Ebersberger Versuch „erkauft“.<br />
Ursächlich dafür war die Qualität der Vorkonzentration der Rauhbeigen<br />
(Länge, Ausrichtung zur Gasse). [* Bekannter Vorteil wenn ein <strong>und</strong> dieselbe Person<br />
Fällung <strong>und</strong> Rückung durchführt, siehe Ebersberg]<br />
• Das größere Aggregat hat im Bezug auf die Leistungsgrenze <strong>und</strong> das<br />
Bündeln i.V.m. dem stärkeren Basisfahrzeug einen deutlichen Unterschied<br />
ausgemacht.<br />
• Aggregat könnte noch kompakter gebaut sein (Schläuche; scharfe<br />
Kanten), um Wartungen/Reparaturen <strong>und</strong> Bestandesschäden zu<br />
vermeiden. [*Schäden <strong>und</strong> Reparaturen waren im Versuchseinsatz aber kaum ein Problem]<br />
• Bedarfsgerechte Auszeichnung (am besten „Krantrassen/-wege“ für<br />
künftige Eingriffe) <strong>und</strong> Qualität der Vorkonzentration haben erheblichen<br />
Einfluss auf die Gesamtleistung des Systems.<br />
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FAZIT – <strong>Feller</strong>-<strong>Buncher</strong>-<strong>Technologie</strong><br />
• kostendeckende Pflegemaßnahme ist möglich<br />
• Leistung ist steigerungsfähig (Übungsschwelle; technische Verbesserungen)<br />
• Schäden abhängig von Hiebsvorbereitung, Einschlagszeitpunkt, Arbeitsverfahren<br />
<strong>und</strong> Maschinenführer<br />
• hohe Rückeleistung durch Vorkonzentration möglich<br />
• Vollbaumnutzung führt zu Nährstoffentzug<br />
• ohne zusätzlichen Vermessungsaufwand ausschließlich Hackschnitzelproduktion<br />
möglich<br />
• Einsatzbereiche neben dem Forst:<br />
– Landschaftspflege (Strassenbegleitgrün, Hecken)<br />
– Rodungen<br />
– Freischneiden von Hochspannungsleitungen, o.ä.<br />
• neben Holzmarktsituation gibt es weitere Entscheidungskriterien für den Einsatz im<br />
Forst:<br />
– Waldbauliche Situation <strong>und</strong> Ziele<br />
– Nährstoffsituation (Vollbaumernte)<br />
26
Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft<br />
<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Technische Trends – wie kann Schlagabraum effizient<br />
vorgeliefert werden?<br />
27
Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft<br />
<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Technische Trends – wie kann Schlagabraum<br />
effizient vorgeliefert werden?<br />
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Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft<br />
<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Energieholzernte – Rücken, Vorkonzentrieren, Bündeln<br />
Energieholzbündel –<br />
die Lösung der Logistikprobleme?<br />
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<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Effektivität des Bündlereinsatzes ?<br />
30<br />
PRoduktivität (Bündel/h)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
2,50 – 3,50 €/SRM<br />
0<br />
Österreich Frankreich Italien Deutschland Finnland<br />
30<br />
Quellen: CUCHET, KANZIAN, KÄRHÄ,<br />
LECHNER, SPINELLI
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<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Energieholzernte – Walki Wisa Energy Wrap<br />
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Spezialpapier zur Energieholztrocknung<br />
• Potenziale:<br />
– Verbesserung des Trocknungsverlaufs (10-20% höherer Trocknungsgrad)<br />
– Qualitätssicherung<br />
• Kosten<br />
– Rahmenbau (ca. 1.000 – 1.500 €)<br />
– Material (Grube: 0,75 €/m² bei 4m Breite, 250m Rolle)<br />
– Abdeckung (Erfahrungen aus Skandinavien: Ab einem Unterschied des Trocknungsgrades<br />
von 5% ist die Ausbringung kostendeckend)<br />
• Einsatzbereiche<br />
– wenn Preisstaffelung in den Lieferverträgen integriert sind<br />
– wenn es die Waldschutzsituation zulässt<br />
– in schneereichen Regionen<br />
– in Regionen, wo bei plötzlichen Wintereinbruch kein Flächenzugang mehr gewährleistet ist<br />
– bei der Zwischenlagerung an Terminals<br />
32<br />
Quellen: HILLEBRAND, NURMI
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Energieholzernte – Lagermanagement<br />
Ein Blick nach Finnland – MHG POWER<br />
• Entwickelt für:<br />
– Forst- <strong>und</strong> Hackerunternehmer<br />
– FBG <strong>und</strong> Forstbetriebe<br />
– BMH(K)W<br />
• Ziele:<br />
– Übersicht über Lagerorte, -mengen, -qualität (in Echtzeit)<br />
-> Brennstoffverfügbarkeit<br />
– Optimierung der Hackgutqualität<br />
– Optimierung des Hackereinsatzes (z.B. Reihenfolge des Hackens)<br />
– Digitaler Informationsaustausch über den Server (Echtzeit - Statusmeldungen)<br />
– Direkte Schnittstelle zur bzw. Anbindung an Buchhaltung<br />
– Vergabe von Prioritäten oder Restriktionen<br />
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MHG Power (FIN) - Lagermanagement<br />
Polterdaten<br />
Aufträge, Liefertermin,<br />
Restriktionen,<br />
Qualitätsanforderungen,<br />
Lagerzeitraum,…<br />
Statusmeldungen über Auftragsfortschritt, Restmengen, …<br />
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35<br />
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<strong>und</strong> Angewandte Informatik
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<strong>und</strong> Angewandte Informatik
Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft<br />
<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
Kontakt<br />
Alexander Eberhardinger<br />
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<strong>und</strong> Angewandte Informatik<br />
TU München<br />
Am Hochanger 13<br />
85354 Freising<br />
Tel.: 08161 / 71-4759<br />
Mob.: 0171 144 05 78<br />
Fax: 08161 / 71-4767<br />
Email: eberhardinger@wzw.tum.de<br />
37
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