Home About Browse Search
Svenska


Improved harvesting technology for thinning of small diameter stands

impact on forest management and national supply of forest biomass

Sängstuvall, Lars (2018). Improved harvesting technology for thinning of small diameter stands. Diss. (sammanfattning/summary) Umeå : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2018:66
ISBN 978-91-7760-272-9
eISBN 978-91-7760-273-6
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
2MB

Abstract

Forest biomass is used as feedstock for forest products as well as for bioenergy. The current Swedish roundwood utilization is near the sustainable maximum. This implies that increased forest biomass consumption in Sweden must utilize additional parts of the trees already harvested, and/or that small trees not utilized today must be harvested, with current or novel methods, techniques and practices. This thesis explores thinning of small diameter forest stands with the removal of thinned trees including stems, tops, branches and needles – biomass thinning (BT) in Sweden. Major advances in BT were witnessed in the Nordic countries between the years 2005-2010. Harvesting in a geometrical pattern (boom-corridors), with a conventional harvester head or a specialized area-based felling device, was defined and conceptually evaluated. These evaluations showed potential BT harvester productivity gains, but the lack of generic productivity models for BT machines prevented further analyses. The overall objective of this thesis is to analyse the impact of such new BT harvesting technology with regards to recovery costs, forest management and national forest biomass supply.

Many of the scenarios analysed in this thesis include non-existing phenomena, a fact being one of the challenges for providing reliable BT assessments. A harvester simulation model was used to quantify BT harvester productivity benefits from geometrical harvest patterns and area-based felling devices. Deductive modelling boosted the conclusions that could be drawn from a limited and heterogeneous set of empirical observations on BT haulage with medium-sized forwarders. Derived generic BT harvester and forwarder productivity functions were implemented in the Heureka decision support system and thus available in the subsequent SweFor partial equilibrium model, which was examined for influences of assumptions regarding land owner behaviour and saw log supply models. Finally, SweFor was employed to quantify the forest impact, and national potential supply, of forest biomass from BT. Given the current energy market conditions, BT was the preferred management regime on about 15% of the managed Swedish forest area, and provided 15% of the total supply to heat plants. Market limitations aside, BT could increase with more than 300%, which could be seen as a potential for increased forest biomass utilization for other products.

In conclusion, this thesis demonstrates methods to address forest operations and management research questions including non-existing phenomena, and confirms BT as a viable major future option in Swedish forestry.

Authors/Creators:Sängstuvall, Lars
Title:Improved harvesting technology for thinning of small diameter stands
Subtitle:impact on forest management and national supply of forest biomass
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Biomassa från skogen används som råvara för såväl skogsprodukter (papper, massa, sågade trävaror) som bioenergi. Den svenska avverkningen av rundvirke ligger nära den högsta hållbara nivån. Detta innebär att ökat utnyttjande av biomassa från den svenska skogen till del måste baseras på andra delar av de träd som redan avverkas, och/eller småträd som inte tillvaratas idag, med hjälp av befintlig eller ny drivningsteknik. Denna avhandling undersöker gallring av klen skog med tillvaratagande av stamved, toppar, grenar samt barr och blad – biomassagallring – under svenska förhållanden. Stora utvecklingssteg togs inom biomassagallring i de nordiska länderna under åren 2005-2010. Gallring i ett geometriskt mönster (krankorridorer) som ett alternativ till selektiv gallring, med ett konventionellt skördaraggregat eller en specialbyggd arealbaserad fällningsutrustning, definierades och utvärderades konceptuellt. Utvärderingen visade på potentiella produktivitetsökningar i biomassagallring, men var för begränsad för att tjäna som underlag för mer generella slutsatser. Det övergripande syftet med denna avhandling är att analysera effekterna av nya tekniker och metoder för biomassagallring, med avseende på drivningskostnad, skogsskötsel och nationell biomassaförsörjning från den svenska skogen.

Flera av de analyserade scenarierna i denna avhandling innehåller icke-existerande fenomen (t.ex. den arealbaserade fällningsutrustningen), vilket utgör en extra utmaning i utvärderingen av biomassagallring. Skördarproduktivitet i biomassagallring med bl.a. geometrisk skörd och arealbaserad fällningsutrustning utvärderades med en simuleringsmodell. Skotarproduktivitet i biomassagallring kunde skattas med högre noggrannhet ur ett begränsat datamaterial tack vare deduktiv modellering. Funktioner för skattning av produktivitet i biomassagallring implementerades sedan i beslutsstödssystemet Heureka, för vidare användning i SweFor, en sektorsmodell över det svenska skogsbruket och den svenska skogsindustrin. SweFor kontrollerades med avseende på markägarbeteende vid föryngringsavverkning samt modellering av sågtimmerförsörjning. Därefter beräknades de skogliga och energiförsörjningsmässiga konsekvenserna av biomassagallring med nya tekniker och metoder. Med dagens marknadsförutsättningar blev biomassagallring optimal skötselregim på 15% av den brukade skogsmarksarealen och stod för 15% av skoglig biomassaförsörjning till värmeverken. Med obegränsad efterfrågan på skoglig biomassa, givet dagens prisnivåer, ökade den nyttjande volymen från biomassagallring med 300%. Denna ökning kan ses som en potential för ökad användning av skoglig biomassa till nya industrier eller produkter.

Sammanfattningsvis visar denna avhandling exempel på metoder för att analysera skogliga frågeställningar som inkluderar icke-existerande fenomen, och indikerar att biomassagallring kan få ett stort genomslag i svenskt skogsbruk.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :23 November 2018
Depositing date:23 November 2018
Volume:2018:66
Number of Pages:75
Papers/manuscripts:
NumberReferences
ISängstuvall, L.*, Bergström, D., Lämås, T. & Nordfjell, T. (2012). Simulation of harvester productivity in selective and boom-corridor thinning of young forests. Scandinavian Journal of Forest Research, 27(1), pp. 56-73.
IISängstuvall, L.*, Lämås, T. & Nordfjell, T. (2014). Application of a primarily deductive framework describing time consumption for hauling of logs to road-side. Annals of Operations Research 219(1), pp. 477-489.
IIIEriksson, L.O.* & Sängstuvall, L. Sensitivity of a Swedish forest sector model to assumptions regarding forest owner behaviour and saw log supply. Submitted manuscript.
IVSängstuvall, L.*, Lämås, T., & Eriksson, L.O. Analyzing bioenergy from young dense stands using a forest sector partial equilibrium model – optimal forest management and Swedish wood market consequences. Manuscript.
Place of Publication:Umeå
Publisher:Department of Forest Resource Management, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-272-9
ISBN for electronic version:978-91-7760-273-6
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:K Forestry > K01 Forestry - General aspects
K Forestry > K10 Forestry production
K Forestry > K11 Forest engineering
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Forest Science
Keywords:thinning, biomass, harvester, forwarder, simulation, deductive framework, forest planning, forest impact, sector model, partial equilibrium model
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-5122
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-5122
ID Code:15761
Faculty:S - Faculty of Forest Sciences
Department:(S) > Dept. of Forest Resource Management
(NL, NJ) > Dept. of Forest Resource Management
External funders:Brattåsstiftelsen för skogsvetenskaplig forskning
Deposited By: Lars Sängstuvall
Deposited On:23 Nov 2018 14:03
Metadata Last Modified:23 Nov 2018 14:03

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits