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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-61141
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/6114/


Cremer, Tobias

Bereitstellung von Holzhackschnitzeln durch die Forstwirtschaft : Produktivitätsmodelle als Entscheidungsgrundlage über Verfahren und Aushaltungsvarianten, entwickelt auf der Basis einer Metaanalyse

Supply of wood chips through the forest companies : productivity models as a decision tool about supply chains and sorting variants, based on a meta-analysis

Dokument1.pdf (1.708 KB) (md5sum: 1bccc442e0b2c9dfeb78e5dca96b8ec7)

Kurzfassung in Deutsch

In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach Holz zur Energieerzeugung, parallel zu einer verstärkten Nutzung von Stamm- und Industrieholz, in Deutschland eine starke Steigerung erfahren. Waldbesitzern stellt sich dabei immer mehr die Frage, welche Sortimente optimalerweise in einem Bestand ausgehalten werden sollen. Gleichzeitig gibt es keine allgemeingültigen Informationen darüber, welches Verfahren jeweils für die Bereitstellung am geeignetsten ist. Hier fehlt ein Decision Support System, mit dem Forstbetriebe auf einer rationalen Grundlage eine Entscheidung darüber treffen können, welche Sortimente in einem Bestand optimalerweise ausgehalten werden und welche Verfahren dabei zum Einsatz kommen sollten.

Im Rahmen der Arbeit wurden deshalb beispielhaft Holzerntemaßnahmen mit einem Harvester mit Fäller-Sammler-Aggregat und Kappmessern sowie mit einer kombinierten Fäll-Rückemaschine, einem so genannten Forwarder mit Fällgreifer durchgeführt. Diese Einsätze wurden mit detaillierten Zeitstudien begleitet, um so Hinweise auf die Produktivität, die Kosten und das optimale Einsatzgebiet der Maschinen zu erhalten.
Basierend auf eigenen Untersuchungen, Literaturstudien und Leistungsberichten für Forstmaschinen wurden außerdem im Rahmen einer Metaanalyse mittels (multipler) Regressionsrechnung modulare Produktivitätsmodelle für die einzelnen Verfahrensschritte bei der Bereitstellung von Rundholz und Hackschnitzeln abgeleitet. Darauf aufbauend wurden die einzelnen Verfahrenschritte zu Verfahren zusammengestellt und die Produktivität dieser Verfahren anhand konkreter Bestände und Aushaltungsstrategien berechnet. Dann wurden die Stückkosten für die jeweiligen Sortimente berechnet, um daraus die Nettoflächenerlöse der verschiedenen Verfahren und Aushaltungsvarianten abzuleiten.

Es zeigt sich, dass beim Einsatz eines Harvesters mit Fäller-Sammler-Aggregat (Vollbaumnutzung zur Hackschnitzelgewinnung) Hackschnitzel frei Waldstraße zu Preisen von durchschnittlich ca. 34,50 €/Efm bereitgestellt werden können. Dies scheint insbesondere im Vergleich zu einem Harvester mit einem konventionellen Aggregat vorteilhaft, wenn man berücksichtigt, dass in den untersuchten Beständen eine dichte Strauchschicht vorhanden war: Unter solchen Bedingungen weisen konventionelle Fällaggregate mit Kettensägen erfahrungsgemäß eine hohe Störungsanfälligkeit auf, so dass hier die einfachen Schneidaggregate offensichtlich die bessere Lösung sind. Beim Einsatz des Forwarders mit Fällgreifer in Buchendurchforstungen zeigte sich, dass eine wirtschaftliche Bereitstellung von Brennholz möglich ist. Bei der Bereitstellung von Hackschnitzeln war hingegen keine Wirtschaftlichkeit gegeben und es zeigte sich, dass hier konventionelle Systeme (Forwarder und Harvester) die kostengünstigere Lösung sind.

Im Rahmen der Metaanalyse zeigte sich, dass der BHD des ausscheidenden Bestands die mit Abstand wichtigste Einflussvariable auf die Produktivität ist. Als weitere Einflussvariablen auf die Produktivität wurden u.a. die Baumart, der Rund- bzw. Energieholzanfall je Hektar sowie der Rückegassenabstand und der Zopfdurchmesser der Rundholzsortimente identifiziert. Dabei ist zu beachten, dass nicht für alle Verfahrensschritte statistisch gut abgesicherte Produktivitätsmodelle erarbeitet werden konnten, da die Datengrundlage insbesondere bei Modellen für die Bereitstellung von Energieholz gering war. Wird Stamm- und Industrieholz bereitgestellt (Aushaltungsvariante 1), so stellt die Kombination von Harvester und Forwarder in der Mehrzahl der Bestände das wirtschaftlich optimale Verfahren dar. Werden zusätzlich Hackschnitzel bereitgestellt (Aushaltungsvariante 2), so ist in der Regel das Rücken des Energieholzes mit einem Forwarder und nachfolgendes Hacken an der Waldstraße am kostengünstigsten. Verzichtet man zugunsten der Hackschnitzel auf die Aushaltung von Industrieholz (Aushaltungsvariante 3), so steigen die Stückkosten für die Bereitstellung von Hackschnitzeln im Vergleich zu Aushaltungsvariante 2 an; das kostengünstigste Verfahren bleibt aber die Kombination aus Harvester, Forwarder und Hacken an der Waldstraße.
Vergleicht man die Aushaltungsvarianten, so können bei einem Hackschnitzelpreis von 25 €/Efm mit Aushaltungsvariante 2 die höchsten Nettoflächenerlöse erzielt werden. Der Mehrerlös durch die zusätzliche Bereitstellung von Hackschnitzeln ist im Vergleich zu Aushaltungsvariante 1 mit durchschnittlich ca. 60 €/ha aber gering. Aushaltungsvariante 3 ist keine wirtschaftliche Alternative und führt zu Mindererlösen gegenüber Aushaltungsvariante 2 von durchschnittlich 410 €/ha. Gleichbleibende Industrieholzpreise vorausgesetzt, müsste der Hackschnitzelpreis auf 55 €/Efm steigen, um einen Verzicht auf die Aushaltung von Industrieholz zu rechtfertigen. Steigen die Industrieholzpreise in gleichem Maße wie die Hackschnitzelpreise an, so ist dann Aushaltungsvariante 2 wieder die Variante, mit der die deutlich höchsten Nettoflächenerlöse erzielt werden können.


Kurzfassung in Englisch

Simultaneously to a growing demand for stem wood and pulpwood, the demand for wood chips in Germany has strongly increased. Therefore, forest owners have to deal with the question of the optimal sorting variant, i.e. if wood chips are produced additionally or instead of a pulpwood assortment. Additionally, it is not known which supply system should be used optimally in a concrete stand to gain highest net revenues. Here, a decision support system is missing, that allows forest enterprises to decide on a rational basis on the supply chain with which a harvesting measure is realized and on the assortments that are produced ideally.

Therefore, harvesting measures were organized using a harvester with a collecting felling head and cutting knives instead of a chain saw on the one hand and using a combined felling-skidding machine that was equipped with a light felling-grapple head that had no debranching function on the other hand. All harvesting measures were supervised using detailed time studies. With that, the machines’ productivities could be derived as well as their optimal operating area. Furthermore, information about possibilities to improve the machines itself and the logistical organisation of the measure could be gained.
Based on own studies, a broad literature research and on machine data, a meta-analysis was additionally conducted, using (multiple) regressions. Therewith, productivity models for different supply chains when supplying round wood and wood chips could be derived. Following this, productivities, costs and net revenues per hectare could be calculated for different supply chains, varying sorting criteria and in different stands.

Using the harvester with the collecting felling head, average costs at roadside for wood chips from whole trees of 34,50 €/m3 can be expected. These costs seem to be advantageous in comparison to the costs using a harvester with a conventional felling head. This comes from the pronounced brushwood zone in all stands that would cause continuous malfunctions when using a highly susceptible conventional felling aggregate in contrast to a rather robust collecting felling head with its cutting knives. Furthermore, it could be shown that costs for the provision of firewood in young beech stands using the combined felling-skidding machine lie between 24,20–29,20 €/m3, so an economic supply of firewood seems to be possible. In opposite to this, costs for the provision of wood chips are very high (40,10–47,40 €/m3). Therewith, this system is obviously not the probable solution for the provision of wood chips.

When deriving the productivity models it could be shown that the DBH of the trees to be taken out is generally the most important predictor variable for the productivity. Other important predictor variables are the distance of the strip roads, the top end diameter and the round- and energy wood volume per hectare. It has to be mentioned, that the number of cases that could be included into the meta-analysis was varying strongly between the respective models. Therefore, some of the models rather show trends than statistically highly significant results.
After doing the exemplary calculations it can be stated, that stem wood and pulpwood (sorting variant 1) is ideally provided using a fully mechanized supply chain (harvester and forwarder). If would chips are supplied in addition to stem wood and pulpwood (sorting variant 2), lowest costs for wood chips are reached when skidding the energy wood with a forwarder and chipping at roadside. If no pulpwood is produced (sorting variant 3), costs per piece for wood chips increase; Still, felling the energy wood with a harvester, skidding with a forwarder and chipping at roadside remains the favourable supply chain in most of the stands.
Assuming a price for the wood chips of 25 €/m3, it can be shown, that net profits per hectare are highest with sorting variant 2. Still, the additional net profit per hectare through the supply of wood chips is comparably low (approx. 60 €/ha in average). With sorting variant 3, net profits per hectare in the same stand are approx. 410 €/ha lower in comparison to sorting variant 2. Assuming constant prices for pulpwood, prices for wood chips would have to rise up to 55 €/m3 to justify a waiving on the production of pulpwood. If prices for pulpwood rise, too, then again sorting variant 2 is the variant with which the highest net profits per hectare can be gained.


SWD-Schlagwörter: Bioenergie , Bioenergieerzeugung , Metaanalyse , Arbeitsproduktivität , Hackschnitzel , Holzernte , Forstwirtschaft , Ernteverfahren
Freie Schlagwörter (englisch): bioenergy , meta-analysis , wood chips , supply chain , forest harvesting
Institut: Inst. f. Forstbenutzung u. Forstliche Arbeitswiss.
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Becker, Gero (Prof. Dr. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.12.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 09.12.2008
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