Video: Konevalmistajat maalaavat globaalit mahdollisuudet suomalaiselle osaamiselle – työkoneiden sähköistämisen vaihtoehdot esillä Proforestin paneelikeskustelussa

Proforest-näyttelyssä Koneviesti oli vetämässä paneelia koneurakoitsijoiden lisäksi myös konevalmistajille. Keskustelijat konevalmistajien paneelissa olivat Jukka Kivipelto, Tero Järveläinen, Juho Könnö ja Jyri Kylä-Kaila. Paneelin veti Koneviestin päätoimittaja Eemeli Linna.

Suomi on johtava maa globaalisti metsäkonetekniikassa, mutta mihin se perustuu? Jukka Kivipelto taustoitti, että Suomessa koneita on kehitetty jo 1950-lopulta alkaen. Yritykset ovat hyödyntäneet yliopisto- ja ammattikorkeakoulututkimusta. Metsäteollisuudessa on haluttu panostaa teknologiaan, mikä osaltaan on pakottanut myös metsäkonevalmistajat kehittämään koneita vaatimusten mukaisesti. Metsäteknologian kilpailukyky perustuu siihen, että Suomessa on kokonaisuutena erityisosaajien verkosto, jossa on hyvin mukana erityyppisiä yrityksiä.

Metsäteknologian hyödyntäminen tehokkaammin vientimaihin vaatisi tehokasta myynnin ja jälkimarkkinoinnin organisointia eri maiden erityisolosuhteisiin.

Juho Könnö analysoi, että sähköistäminen ja automaatio hämärtävät perinteisiä koneenvalmistamisen rajoja, jossa mekaniikkaan, sähkön ja automaation erityisosaajien on otettava kokonaisuus huomioon työssään.

Kivipelto määritteli, että konevalmistuksessa mekaniikan ja hydrauliikan suunnitteluun kuluu resursseja noin 40 prosenttia ja loput 60 prosenttia tarvitaan automaatioon, ergonomiaan ja kuljettajan työympäristöön. Jyrki Kylä-Kaila tarkensi, että eri järjestelmien integraatio yhteen on hyvin oleellinen osa automaatiota ja sähköjärjestelmiä.

Könnö määritteli, että sähköistämisessä on erilaisia vaihtoehtoja. Voidaan valmistaa täyssähköinen tai sähköistää hydrauliikka. Sähköistämisessä on oleellista analysoida käyttötapaukset, mihin sähköistäminen toimii. Tätä voidaan selvittaa simuloinnilla etukäteen rakentamatta koneita fyysisesti. Sähköistämisellä voidaan myös pudottaa absoluuttista energiankulutusta. Dieselsäiliötä vastaavaa energiamäärää ei siis tarvitse ottaa mukaan metsään täyssähköisessä koneessa.

Kylä-Kailan mukaan Ponssen metsäkoneen sähköistämiskonseptissa saavutettiin yli 20 prosentin säästö kokonaisenergiankulutuksessa. Niinpä dieselmoottori käy vain puolet ajasta, mikä harventaa huoltovälejä. Tulevaisuuden komponenteilla ja ohjelmistoilla voidaan säästää vielä lisää ja nostaa lisäksi automaation osuutta.

Kylä-Kaila totesi, että sähköinen voimansiirto on kallis, mikä johtuu pitkälti akkujärjestelmästä. Auto- ja rekkaliikenteen sähköistäminen siirtää miljardien kehityspanoksia sähköistämiseen, mikä jatkossa halventaa sähköisen voimansiirron komponentteja myös muihin käyttötarkoituksiin.

Kylä-Kaila määritteli, että sähköistämisen mahdollisuudet kytkeytyvät koneen käyttösykliin. Kyntämisessä voimaa tarvitaan jatkuvasti paljon, mutta metsäkoneessa vain hetkellisinä piikkeinä, jolloin energiankulutus pysyy keskimäärin kohtuullisen pienenä.

Kivipelto kuitenkin uskoi, että sähköistämisen kehitys tulee olemana samantyyppistä kuin viimeisen 35 vuoden kuluessa, kun polttoainekulutus on pudonnut 1,1 litrasta 0,4 litraan korjattua kuutiota kohden. Komponenttien hinnanlasku on hyvin oleellisessa osassa.

Kivipelto järkeili, että sähköistämistä metsässä vaikeuttaa se, että sähkö on toistaiseksi tuotettava dieselillä eikä metsäkoneissa ole samanlaista volyymiä kuin autoteollisuudessa. Vetykään ei ole helppo metsäkoneiden polttoaineina, sillä 700 bariin paineistettu metalli-komposiittiastia on vaikea siirtää metsässä. Lisäksi nestemäinen varastointi vaatisi vedyn jäähdyttämistä energiaa kuluttamalla 253 asteiseksi. Könnö myöhemmin palasi tähän ja totesi, että kaasumaisen vedyn ongelmaksi muodostuu myös suuri säiliötilavuus eli kovasta paineesta huolimatta noin kuution säiliö pitäisi jakaa eri puolille konetta.

Kivipelto jatkoi, että dieselmoottorin rinnalle tulee paljon sähköjärjestelmiä, mutta metsäkoneen liikenopeutta ei voi muuttaa energiaksi. Hän totesi, että nosturin laskuenergian hyödyntäminen vie toistaiseksi kontrollin nosturista, jonka vuoksi kuljettajat eivät tällä hetkellä halua sellaista käyttää.

Metsäkoneiden hydrauliikka on energiankulutuksen kannalta oleellisessa roolissa osana kokonaisenergiankulutusta.

Tero Järveläinen kertoi, että nyt tehdään töitä sähkön ja hydrauliikan yhteenintegroinnissa, millä saadaan pienempiä komponentteja ja kustannussäästöjä. Keskitetyssä hydrauliikkajärjestelmässä virtauksia ohjataan sähköisesti tai rakennetaan hajautettu hydrauliikkajärjestelmä, jossa toimilaitteissa on oma riippumaton hydrauliikkapiirinsä. Tällöin letkutukset korvautuvat sähköjohdoilla, vaikka voimantuotossa on edelleen hydraulijärjestelmä. Tällöin öljytilavuudet pienentyvät ja hukkateho pienenee. Kummassakin tapauksessa elektroniikan ja ohjelmistojen kehittäminen vaatii paljon resursseja.

Jos työlaite muutetaan toimimaan sähköllä, voimanlähteenä toimiva moottori saattaa pienentyä jopa puoleen. Sähköisen järjestelmän kannalta on samantekevää, onko voimaa tuottava moottori diesel- vai vetymoottori.

Suomalainen sähkötekniikan ja elektroniikan osaaminen antaa Järveläisen mielestä mahdollisuuden ottaa haltuun globaalisti merkittävä osa sähköisten voimalinjojen kehittämisessä.

Kylä-Kaila analysoi, että sähköinen voimansiirto on erittäin tarkka. Se vaatii laadukkaat komponentit ja hyvin tehdyn ohjausohjelmiston, jonka päivittäminen parantaa koneen ominaisuuksia vielä toimituksen jälkeenkin. Sähköisen voimansiirron kehittyminen hydrostaattisen tasoiseksi tapahtuu vääjäämättä yleistymisen myötä. Järveläinen sanoi, että sähköjärjestelmän etuna on energian talteenoton helpottuminen, kunhan sähkön ja hydrauliikan integraatio kehittyy. Lisäksi sähköjärjestelmät ovat äänettömiä.

Könnö nosti, että koulutuspuolella simulointi kehittyy. Simulointi tulee kytkeä koneen säätöjärjestelmiin, jolla kone saadaan jo toimivaksi.

Könnö totesi, että koneen absoluuttista energiankulutusta voidaan tuoda alaspäin, ja myös nestemäisen polttoaineen käyttäminen polttomoottorissa paranee, kun absoluuttinen energiankulutus laskee. Könnö pohdiskeli, että polttoainekentässä ei ole yhtä oikeaa ratkaisua, mutta metsäkoneisiin vety on järkevämpää tuoda nestemäisenä, ja absoluuttinen energiankulutuksen lasku on välttämätöntä.

Järveläinen määritteli, että vaihtoehtoisissa polttoaineissa on tarpeellista saada lyhyt jalostuskierto. ”Paras olisi, jos metsäkone voisi suoraan poimia raaka-aineet puutavarasta polttoaineeksi”, Järveläinen teoretisoi.

Kivipelto ennusti, että vaihtoehtoisia polttoaineita tulee saataville muitakin. Suomessa on valmistettu rypsiöljyäkin jo vuosia. Kivipelto vielä ihmetteli, miksi viherryttämisen nimissä maksetaan kukkapelloista, kun saman peltopinta-alan voisi käyttää vaihtoehtoisten polttoaineiden tuotantoon, vaikka elintarviketuotanto onkin etusijalla.

Lopuksi Kylä-Kaila totesi, että Suomi voi olla konevalmistuksessa globaalistikin johtava, mutta yhteistyö käyttäjien, komponenttitoimittajien, konevalmistajien ja yliopiston kesken on välttämätöntä. Könnö tähdensi, että eri osa-alueiden yhteispeli ratkaisee, onnistutaanko siinä, sillä kone on kompleksi kokonaisuus. Järveläinen jatkoi, että koulutuksen osalta yhteistyössä on oltava yliopiston lisäksi myös alemman asteen koulutus. Kivipelto kiteytti vielä, että se vaatii myös poliittista päätöksentekoa, sillä tuotekehitys on pitkäjänteistä, ja aikaa saattaa mennä kymmeniä vuosia.