L'eco-efficienza delle utilizzazioni forestali in scenari complessi e il ruolo dei sistemi di taglio-esbosco e trasporto sul bilancio carbonico

L'interesse per la gestione forestale sostenibile è aumentato negli ultimi decenni. La gestione sostenibile delle foreste è un elemento cruciale per raggiungere l'ambizioso obiettivo di neutralità climatica dell'Unione Europea entro il 2050. I materiali a base di legno e i biocombustibili legnosi sono i prodotti che si possono ottenere da una gestione forestale attiva. Concentrandoci sulla gestione delle foreste montane, i risultati del cambiamento climatico sono sempre più evidenti in termini di frequenza e magnitudo dei disturbi biotici e abiotici. Se, da un lato, la sfida è quella di ridurre le emissioni delle operazioni forestali, dall'altro è più frequente operare in condizioni straordinarie rispetto al passato e recuperare gli alberi danneggiati a seguto di un disturbo abiotico o biotico fosrestale. Sono disponibili nuovi strumenti e tecnologie per lavorare in condizioni straordinarie e nelle aree forestali montane. Inoltre, sono stati realizzati sistemi di propulsione basati su motori elettrici o ibridi per le macchine specializzate per l’utilizzazione forestale. Questa tesi, basata su una raccolta di sei diverse pubblicazioni scientifiche, si concentra sull'analisi dell’eco-efficienza delle operazioni forestali in scenari di cambiamento climatico, in particolare nelle operazioni di taglio di recupero dopo un colpo di vento. Inizialmente, è stato condotta una revisione dello stato dell'arte sull'impatto delle tempeste di vento sulle foreste europee per fornire una panoramica generale del collegamento causa-effetto a seguito di una tempesta di vento. Concentrandosi sulle operazioni di taglio di recupero dopo la tempesta Vaia in Italia, è stato condotta un’analisi per comprendere la relazione tra la pendenza del terreno e l'inclinazione delle macchine forestali durante il taglio e l’esbosco del legname. Inoltre, è stata condotta un'analisi della produttività e dell'efficienza energetica per comprendere meglio l'effetto delle operazioni di salvage logging sulla produttività e il ruolo dei nuovi sistemi di propulsione nella riduzione delle emissioni carboniche. Le attività cippatura sono state considerate per tenere conto di tutte le operazioni legate al salvage logging (utilizzazione forestale principale e valorizzazione energetica dei residui legnosi di bassa qualità). La valutazione del consumo di combustibile delle attività di cippatura del legno relative al legno residuo di bassa qualità è stata effettuata in base alla rete stradale e all'accessibilità forestale. Infine, è stata applicata una metodologia di raccolta automatica dei dati per valutare l'efficienza dei sistemi di raccolta completamente meccanizzati e valutare la fattibilità del monitoraggio a lungo termine utilizzando i sensori delle macchine.The interest in sustainable forest management has increased in recent decades. Sustainable forest management is a crucial element in reaching the ambitious climate-neutral goal of the European Union by 2050. Wood-based material and wood-based biofuel are the products that can be obtained by active forest management. Focusing on mountain forest management, the results of climate change are increasingly evident in terms of frequency and magnitude of biotic and abiotic disturbance. If, on one side, the challenge is to reduce the emissions of forest operation, on the other side is more frequent to operate in extraordinary conditions than before and salvage damaged trees after abiotic or biotic forest disturbance. New tools and technology are available to work in extraordinary conditions in mountain forest areas. Furthermore, propulsion systems based on electric or hybrid engines for forest operation machines have been produced. This thesis, based on a collection of six different scientific publications, focuses on the eco-efficiency analysis of forest operations under climate change scenarios, particularly in salvage logging operations after windthrow. A state-of-the-art about windstorm impact on European forests was completed to give a general overview of cause-effect linkage after a windstorm. Focusing on salvage logging operations after Vaia storm in Italy, a case study was conducted to understand the relationship between ground slope and machine tilt when harvesting and extracting timber. Furthermore, productivity and energy efficiency analysis was carried out to better understand the effect of salvage logging on productivity and the role of new propulsion systems in reducing carbon emissions. Wood-chipping activities were considered to take into account all the operations related to salvage logging (harvesting and wood-chipping low-quality wood residues). The evaluation of fuel consumption of wood-chipping activities related to residual low-quality wood was performed according to the mountain road network and forest accessibility. Finally, automatic data collection methodology was applied to assess the efficiency of fully mechanized harvesting systems and evaluate the feasibility of long-term monitoring using machines’ sensors

Full-mechanized CTL production data in Scots pine forest in Poland

Dataset related to two harvesters and two forwarders machine working in Scots pine forest in Poland. the dataset consider a period of 18 months including machine engine parameters, STANFORD data and forest stand information. Data were acquired in the frame of CARE4C - Carbon smart forestry under climate change - H2020-MSCA-RISE-2017 Grant Agreement Number 778322

Cippatrice Jenz HEM 583 R Cobra

A poco pi\uf9 di due anni dalla tempesta Vaia (Ottobre 2018), il volume di biomassa forestale residuale destinabile alla trasformazione in cippato ha raggiunto volumi elevati. La conseguenza \ue8 quella di un incremento di cantieri di cippatura sia localizzati in piazzali facilmente raggiungibili, sia lungo viabilit\ue0 forestale pi\uf9 complessa per gli autocarri e situata in piazzole a bordo strada con limitati spazi di manovra. Oltre alla variabilit\ue0 in termini logistici per la localizzazione dei depositi di biomassa e per la modalit\ue0 di accesso, \ue8 anche da aggiungere la variabilit\ue0 in termini di quantit\ue0 di biomassa da cippare e quella della dislocazione (ravvicinata o dispersa) dei depositi di biomassa. Questo contesto attuale, che si contraddistingue per elevati volumi di biomassa forestale da lavorare e per l'elevata variabilit\ue0 nella organizzazione dei cantieri, ha portato alcune imprese ad investire su cippatrici con elevata capacit\ue0 di lavorazione e una buona versatilit\ue0 in grado di adattarsi a cantieri localizzati in siti scomodi, per spazi e caratteristiche delle infrastrutture di accesso. In questo articolo si riporta l'esperienza di un'impresa forestale altoatesina che si \ue8 attrezzata con una nuova macchina, la Cippatrice Jenz HEM 583 R Cobr

Il progetto LogistiCiPlus - Logistica ed efficienza applicate alla filiera legno-energia

Il progetto LogistiCiPlus, da poco concluso, finanziato dal PSR 2014-2020 della Provincia Autonoma di Trento con la Misura 16.1.1, tra le attività previste ha svolto un’analisi della situazione settoriale trentina ed ha lavorato su più fronti portando a termine diversi approfondimenti e completando molteplici task progettuali. Questo contributo riporta i principali risultati ottenuti dal progetto con un dettaglio sui possibili sviluppi futuri

Effetti dei sistemi di utilizzazione e modalità di esbosco : studio preliminare sul rilascio di biomassa ed efficienza del cantiere forestale

Effetti dei sistemi di utilizzazione e modalit{\`{a}} di esbosco: studio preliminare sul rilascio di biomassa ed efficienza del cantiere forestale Alberto Cadei, Alberto Udali, Mihail Bacescu, Stefano Grigolato Nel contesto alpino, i sistemi di utilizzazione forestale si distinguono in processi di lavoro semimeccanizzati e completamente meccanizzati. In entrambi i casi, i sistemi di lavoro possono essere a pianta intera e legno corto. A seguito della tempesta Vaia, per garantire il recupero di ingenti volumi di legname danneggiato in superfici anche estese, si {\`{e}} fatto ampio ricorso a sistemi di utilizzazione completamente meccanizzati o sistemi semi-meccanizzati con l'impiego di macchine e attrezzature avanzate. I principali sistemi di utilizzazione impiegati sono stati quello del sistema con esbosco a legno corto completamente meccanizzato con l'impiego di harvester e forwarder e quello con esbosco con albero intero o parzialmente intero con gru cavo e l'allestimento del legname a bordo strada tramite processore. Questi due sistemi, dunque, possono avere un diverso effetto sulla quantit{\`{a}} di biomassa rilasciata in bosco a seguito dell'abbatimento, sramatura, allestimento ed esbosco: nel caso di harvester e forwarder, l'intera biomassa, che comprende ramaglie e parte del cimale, {\`{e}} rilasciata in bosco, mentre nel caso dell'utilizzo di gru a cavo, ramaglia e cimali vengono accumulati a bordo strada all'imposto in cui avviene l'allestimento del legname. Inoltre, l'attuale contesto operativo nelle Alpi orientali ha evidenziato il vantaggio, in termini di sicurezza per gli operatori, nell'impiego di sistemi di utilizzazione a completa meccanizzazione e l'impiego di macchine e attrezzature avanzante anche nel sistema di lavoro a pianta intera. Per meglio comprendere l'effetto della meccanizzazione in questi contesti, occorre per{\`{o}} anche valutare l'efficienza economica ed ecologica dei diversi sistemi di utilizzazione considerati, sia in termini di produttivit{\`{a}} che in termini di consumi di carburante per unit{\`{a}} di legname lavorato In questo contesto, il presente lavoro si pone due obbiettivi: a) valutare se l'adozione di un sistema di lavoro (pianta intera e legno corto) influenza in modo significativo i quantitativi di biomassa forestale presenti in bosco; b) valutare l'efficienza economica ed ecologica dei diversi sistemi di utilizzazioni e di lavoro considerati. I due obbiettivi sono stati verificati analizzando tre tipologie di cantieri: sistema di utilizzazione completamente meccanizzato a legno corto (cantiere harvester - forwarder) , sistema di utilizzazione semi-meccanizzato a pianta intera (cantiere gru a cavo - processore) e cantiere tradizionale semi-meccanizzato di tipo terrestre a legno corto (allestimento in bosco ed esbosco con trattore e verricello). La quantificazione e valutazione della biomassa rilasciata in seguito all'utilizzazione {\`{e}} avvenuta tramite transetti di campionamento. L'analisi della produttivit{\`{a}} e dei consumi {\`{e}} avvenuta utilizzando i dati di dettaglio forniti dalle macchine utilizzate sia in termini di consumi che di produttivit{\`{a}} (cantiere harvester e forwarder), o tramite cubatura manuale del legame esboscato (cantiere gru a cavo e trattore e verricello)

Valutazione dell'efficienza dei cantieri di cippatura in ambito forestale montano

Nell'ambito del progetto LogistiCiPlus, che mira ad implementare una logistica dei cantieri forestali ad alta eco-efficienza per la produzione di cippato e la successiva valorizzazione energetica, {`{e}} stato condotto uno studio che ha messo a confronto due situazioni di cantieri forestali montani. In entrambi {`{e}} stata valutata la produttivit{`{a}} in termini di metri steri orari e di consumi unitari (litri/ mst di carburante). Il contributo riporta i risultati dello studio dando spunti agli imprenditori forestali su come migliorare la produttivit{`{a}} e l'efficienza del cantiere in cui operano

Energy efficiency of a hybrid cable yarding system: A case study in the North-Eastern Italian Alps under real working conditions

In order to reduce greenhouse gas emissions, low emission or zero-emission technologies have been applied to light and heavy-duty vehicles by adopting electric propulsion systems and battery energy storage. Hybrid cable yarders and electrical slack-pulling carriages could represent an opportunity to increase the energy efficiency of forestry operations leading to lower impact timber harvesting and economic savings thanks to reduced fuel consumption. However, given the limited experience with hybrid-electric systems applied to cable yarding operations, these assumptions remain uncertain. This study assessed an uphill cable yarding operation using a hybrid cable yarder and an active slack-pulling electric power carriage over thirty working days. A total of 915 work cycles on four different cable lines were analysed. Longterm monitoring using Can-BUS data and direct field observations were used to evaluate the total energy efficiency, total energy efficiency (%), and fuel consumption per unit of timber extracted (L/m(3)). The use of the electric-hybrid system with a 700 V supercapacitor to store the recovered energy made it possible to reduce the running time of the engine by about 38% of the total working time. However, only 35% to 41% of the Diesel-based mechanical energy was consumed by the mainline and haulback winches. Indeed, the remaining energy was consumed by the other winches of the cable line system (skyline, strawline winches and carriage recharging or breaking during outhaul) or dissipated by the system (e.g., by the haulback blocks). With reference to all work cycles, the highest net energy consumption occurred during the inhaulunload work element with a maximum of 1.15 kWh, consuming 70% of total net energy consumption to complete a work cycle. In contrast, lower energy consumption was recorded for lateral skid and outhaul, recording a maximum of 23% and 32% of the total net energy consumption, respectively. The estimated recovered energy, on average between the four cable lines, was 2.56 kWh. Therefore, the reduced fuel need was assessed to be approximately 730 L of fuel in the 212.5 PMH15 of observation, for a total emissions reduction of 1907 kg CO2 eq, 2.08 kg CO2 eq for each work cycle