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Dr. Udo Hans Sauter

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Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA)
Abteilungsleiter Waldnutzung

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Artikel

Autor(en): Uli Schweiß, Jörg Staudenmaier, Udo Hans Sauter
Redaktion: FVA, Deutschland
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Brennholz mit der Kranwaage vermessen

Ab der Einschlagsaison 2013/14 kann man im Landesbetrieb ForstBW mit dem Kranwaagen-Verfahren das Verkaufsmaß für Brennholz ermitteln. Um die Messgenauigkeit und Messstabilität des Verfahrens zu prüfen, führte die FVA gemeinsam mit ForstBW einen umfangreichen Praxistest durch.

Jeder Forstbetrieb, der Brennholz für Endverbraucher bereitstellt, weiß wie aufwändig es ist, die vielen kleinen Verkaufseinheiten zuverlässig zu vermessen. Bisher werden hierfür die einzelstammweise Vollvermessung und Stichprobenvermessungsverfahren angewandt. Die Vollvermessung liefert ein genaues Verkaufsmaß, ist aber zeitaufwändig und teuer. Stichprobenverfahren sind zwar weniger zeitintensiv, liefern jedoch qualitativ unsichere Maße, da sie nicht für die Vermessung von Laubholz entwickelt wurden. Das Vermessungsverfahren von Brennholz mithilfe einer Kranwaage stellt hier eine geeignete Alternative dar.

Inhalt

Mit einer im Kranarm des Tragschleppers eingebauten, geeichten Waage wird das Brennholz in Längen bis ca. 7 m beim Abladen zangenweise gewogen und zum Poltergesamtgewicht aufsummiert. Um daraus das forstübliche Verkaufsmaß in Festmeter abzuleiten, wird vor Ort ein Faktor zur Umrechnung des Gewichts (tlutro m. R.) in das forstliche Volumen (Fm o. R.) ermittelt. Dazu wird eine Stichprobe gezogen, für die neben dem forstüblichen Volumen das genaue Gewicht ermittelt wird. Dieser Umrechnungsfaktor gilt für den aktuellen Hieb und für die entsprechende Holzart der Stichprobe.

Ab der Einschlagsaison 2013/14 kann im Landesbetrieb Forst Baden-Württemberg mit diesem Verfahren das Verkaufsmaß für bereitgestelltes Brennholz ermittelt werden. Es wird im Landesbetrieb zunächst für eine zweijährige Praxisphase zur Anwendung freigegeben und evaluiert.

Das Verfahren geht auf die Revierleiter des Forstamts Rennerod in Rheinland-Pfalz Pantel und Esper zurück und wird seit 2008 regional angewandt. Seit Jahresanfang 2013 ist das Verfahren bei den Landesforsten Rheinland-Pfalz als Schätzhilfe zur Ermittlung des Verkaufsmaßes für Brennholz zulässig [2] und unter der Bezeichnung EsPan Verfahren in einem Merkblatt beschrieben [3].

Praxistest

Um wissenschaftlich fundierte Aussagen zur Messgenauigkeit und Messstabilität des Verfahrens treffen zu können, führte die FVA Baden-Württemberg im Auftrag von ForstBW einen umfangreichen Praxistest durch. Die Daten wurden an 1438 Laubbrennholz-Abschnitten von 6 m Länge in den Stärkeklassen L1a bis L3b erhoben. Diese wurden einzelstammweise gepoltert, sektionsweise stereometrisch vermessen, nummeriert und mit verschiedenen Waageneinstellungen gewogen. Anschließend wurden holzartenreine Polter zusammengestellt und beim Abladen die Poltergesamtgewichte ermittelt. Um den Einfluss anhaftenden Wassers zu bestimmen, wurden die Polter beregnet und erneut gewogen.

Kranarm mit Waage, eingekreist
Abb. 1: Kranarm mit Waage, eingekreist.

Die Ergebnisse des Praxistests bestätigten die grundsätzliche Eignung des Verfahrens zur Vermessung von Laubbrennholz. Sie flossen in ein ForstBW-Merkblatt ein, das für die Praxis detailliert das notwendige Vorgehen beschreibt, um ein zuverlässiges Verkaufsmaß zu bekommen.

Kranwaage

Für die Vermessung von Brennholz nach diesem Verfahren ist ein Tragschlepper mit einer in den Kranarm eingebauten Waage erforderlich (Abb. 1). Damit wird das Holz im Greifer während des Entladens gewogen. Das Wiegen erfolgt automatisch. Der Abladevorgang muss nicht unterbrochen werden. Dieses sogenannte dynamische Wiegen lässt sich gut in den Entladevorgang integrieren und verringert die Leistung des Tragschleppers nur unwesentlich. Die Kranwaage besteht aus folgenden Komponenten:

  • der Wiegeeinheit, eingebaut in den Kranarm des Tragschleppers,
  • dem Fahrzeug-Computer, mit Anzeigeeinrichtung, Bedienfeld und Speicher,
  • eventuell einem externen Bedienknopf (z. B. Fußschalter), mit dem der Wiegevorgang gestartet wird.
  • Weitere Anforderungen an die Kranwaage sind im Themenkasten 1 zusammengestellt.

Themenkasten 1

Anforderungen an die Kranwaage

- geeicht für die dynamische Wiegung im halbautomatischen Wiegemodus

- empfohlener Wiegebereich bis 3 t

- robuste Bauart für den Einsatz im Wald

- drahtlose Übertragung der Messwerte an die Ableseeinheit empfehlenswert

- ausreichende Anzahl Speichermöglichkeiten zur getrennten Poltererfassung

Grundsätzlich müssen Messgeräte, mit denen ein Verkaufsmaß ermittelt wird, den eichrechtlichen Vorgaben entsprechen. Im Moment gibt es auf dem Markt keine dynamisch wiegende Waage zur automatischen Verwiegung, welche die in der Eichordnung geforderten Genauigkeitsvorgaben erfüllt. Die zuständige Eichdirektion hat das Verfahren und die Messergebnisse des Praxistests positiv begutachtet und dem Landesbetrieb ForstBW eine Duldungsgenehmigung erteilt. Danach dürfen in Baden-Württemberg im Rahmen einer Testphase bis auf weiteres für das Verfahren "Kranwiegen von Brennholz" selbsttätige Waagen der Klasse Y(b) im geschäftlichen Verkehr eingesetzt werden. Es besteht die Aussicht, dass mit Einführung der neuen Eichordnung, die im Moment überarbeitet wird, die Waage eichbar sein wird.

Vermessungsverfahren

Das Verfahren eignet sich grundsätzlich für alle Holzarten und Hiebe, in denen das Brennholz durch einen Tragschlepper gerückt wird. Die Brennholzstücke müssen im Kran frei manipuliert werden können, die verwiegbare Sortenlänge ist dadurch auf ca. 7 m begrenzt. Bei Eis- oder Schneeanhang kann nicht verwogen werden, Regen und anhaftendes Wasser hat auf die Gewichtsermittlung hingegen keinen relevanten Einfluss.

Um aus dem ermittelten Gesamtgewicht eines Polters dessen Volumen zu berechnen, ist ein Umrechnungsfaktor (tlutro in Fm o. R.) erforderlich. Einen pauschalen Umrechnungsfaktor kann es hierfür nicht geben. Das spezifische Gewicht des Holzes hängt von der Holzart, den wuchsspezifischen Eigenheiten, hauptsächlich aber vom Frischezustand und damit vom Wassergehalt des Holzes zum Zeitpunkt der Verwiegung ab. Daher werden für einzelne Hiebe bzw. darin enthaltenen Holzarten Umrechnungsfaktoren anhand einer repräsentativen Stichprobe ermittelt. Die Qualität dieser Umrechnungsfaktoren entscheidet über die Genauigkeit des späteren Verkaufsmaßes. Deshalb ist es unbedingt notwendig, die Stichprobe mit großer Sorgfalt zusammen zu stellen und zu vermessen. Fehler an dieser Stelle wirken sich auf das Verkaufsmaß aller verwogenen Polter aus.

Ermittlung des Umrechnungsfaktors

In einem Hieb werden aus den anfallenden Brennholzstücken einer Holzart, abhängig von der geschätzten Gesamtstückzahl je Holzart, 25 bis 35 Einzelstücke ausgewählt. Damit die Stichprobe repräsentativ für die tatsächlich vorkommenden Verhältnisse in einem Hieb ist, werden Stücke aus verschiedenen Stammteilen (Erd-, Mittel- und Kronenstücke), mit verschiedenen Durchmessern und aus verschiedenen Orten des Hiebes ausgewählt.

Um ein möglichst genaues Messergebnis zu erzielen, werden vollholzige, gerade und wenig astige Stücke ausgewählt und das Zylindervolumen aus dem gekluppten Mittendurchmesser und der Länge bestimmt.

Die Rinde wird entsprechend des tatsächlichen Zustands abgezogen. Die Stücke werden nummeriert und die Messwerte in einem Messprotokoll dokumentiert.

Die Stämme sorgfältig zangenweise verwogen. Auf eine technisch maximal mögliche Auslastung der Ladekapazität des Greifers ist zu achten (siehe Themenkasten 2) und die Ergebnisse im Messprotokoll notiert. Aus dem Verhältnis des Gesamtvolumens zum Gesamtgewicht berechnet sich der Umrechnungsfaktor (U) für den Hieb:

Umrechnungsfaktor

Themenkasten 2

Zulässige Abweichung der Waage

Die geeichte Waage hat eine Fehlertoleranz, in deren Rahmen die Ergebnisse bei wiederholtem Verwiegen schwanken dürfen. Diese zulässige Abweichung richtet sich nach der Genauigkeitsklasse, dem Eichwert "e" und dem Wiegebereich. Die eingesetzte Waage gehört zur Klasse y(b). Der Eichwert e ist der kleinste, bei der Eichung geprüfte Ziffernschritt und ist an der Waage angegeben. Für den Wiegebereich zwischen 50e und 200e beträgt die zulässige Abweichung das Dreifache des Werts von e. Bei einem Wert von e = 10 kg beträgt die zulässige Abweichung ± 30 kg im Bereich zwischen 500 kg und 2000 kg.

Die Fehlertoleranz gilt für den einzelnen Wiegevorgang und es ist im ungünstigsten Fall möglich, dass sich der Fehler mit der Anzahl der Wiegungen eines Polters aufsummiert. Dies ist eine theoretische Annahme. Es ist viel mehr zu erwarten, dass die einzelnen Wiegungen nicht den maximal möglichen Fehler aufweisen und der Fehler in beide Richtungen streut. Auf jeden Fall sollte die Greiferkapazität maximal ausgenutzt werden, um eine möglichst geringe Anzahl Wiegungen je Polter zu bekommen.

Um die Messwerte der Stichprobenvermessung während des gesamten Rückevorganges eines Hiebs nachvollziehen zu können, bleibt das Stichprobenpolter bis zum Abschluss der Holzaufnahme unverändert liegen.

Ein Umrechnungsfaktor gilt nur für Polter, die vergleichbar zusammengesetzt sind, wie das Stichprobenpolter. Es wird empfohlen, holzartenreine Polter zu bilden.

Fallen neben der Hauptholzart weitere Holzarten in ausreichendem Umfang an, wird für jede eine separate Stichprobe vermessen und ein eigener Umrechnungsfaktor ermittelt. Es werden in der Regel holzartenreine Polter zusammengestellt. Marginale Mengen anderer Holzarten werden handvermessen.

Polter zusammenstellen und verwiegen

Die Ermittlung des Umrechnungsfaktors anhand der Stichprobe und die Zusammenstellung der Polter zu Verkaufseinheiten müssen zeitnah erfolgen, um einen vergleichbaren Feuchtezustand der Hölzer zu gewährleisten.

Die Verkaufseinheiten werden nach den Vermarktungsoptionen vor Ort zusammengestellt. Das Brennholz in Längen bis ca. 7 m wird an den Fahrweg gerückt und beim Abladen aus dem Rungenkorb zur Polterbildung erfolgt die Verwiegung der Greiferladungen. Zu Beginn jedes einzelnen Abladevorganges betätigt die Bedienperson einen Fußschalter und setzt den Wiegevorgang in Gang. Nach Ablauf eines definierten Zeitraumes von z. B. fünf Sekunden erfolgt die Wiegung automatisch. In diesem Moment des Entladens sollte die Ladung möglichst waagerecht und frei hängen. Die Waage zeigt der Bedienperson nach dem Abladen an, ob das richtige Gewicht ermittelt werden konnte. Kommt ein Fehlerhinweis, muss die Greiferladung wieder in den Rungenkorb zurückgelegt und der Abladevorgang wiederholt werden. Fehlwiegungen können minimiert werden, indem beim Abladen darauf geachtet wird, dass der Kran ruhig und gleichmäßig bewegt wird und das Holz im Greifer frei hängt.

Jedes Brennholzpolter wird vom Bordcomputer unter einer eindeutigen Nummer gespeichert. Das an der Anzeigeeinheit der Waage ablesbare Gewicht wird unter der Nummer des jeweiligen Polters gespeichert. Es empfiehlt sich bereits zu Beginn des Abladevorganges die Polter dauerhaft zu nummerieren, um eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Greiferladungen zu den Verkaufseinheiten zu gewährleisten. Über den USB Anschluss der Wiegeeinheit können die Daten ausgelesen werden. Ein digitaler Aufnahmebeleg, in den der Umrechnungsfaktor, die einzelnen Polter mit Nummer und dazugehörigem Gesamtgewicht (in tlutro m. R.) eingetragen werden, sind die Basis zur Berechnung des Volumens (in Fm o. R.).

Nach Abschluss eines Hiebes erhält die Einsatzleitung das Messprotokoll für die Stichprobe und den Aufnahmebeleg mit den Hiebsdaten und erstellt daraus eine Holzliste.

Aufgaben der Bedienperson des Tragschleppers

Die Waage muss entsprechend der Herstellervorgaben gewartet werden.

Täglich vor Beginn der Rückearbeiten tariert die Bedienperson die Waage im Ruhezustand des Krans, so dass bei frei hängendem, leerem Greifer die Waage "0 kg" anzeigt. In regelmäßigem Abstand überprüft die Bedienperson die Funktionstüchtigkeit der Waage indem sie einen Prüfkörper mit bekanntem Gewicht wiegt (Kalibrierung) und das Ergebnis dokumentiert. Weicht das angezeigte Gewicht mehr als zulässig vom tatsächlichen Gewicht des Prüfkörpers ab, muss die Waage vom Eichamt neu justiert und anschließend neu geeicht werden (siehe Themenkasten 2).

Die Bedienperson führt das Verfahren weitgehend selbständig durch. Dadurch kommen neue Aufgaben und zusätzliche Verantwortung auf sie zu, da jetzt Rohholz für Verkaufszwecke vermessen wird und die Maßqualität in ihrer Hand liegt. Sorgfältiges und besonnenes Arbeiten ist Voraussetzung für ein gutes Ergebnis. Durch einen festen Ablauf der verschiedenen Prozessschritte können Fehler weitgehend vermieden werden.

Qualitätssicherung

Das Verfahren ist wie beschrieben durchzuführen (s. ForstBW-Merkblatt). Die Revier- oder Einsatzleitung ist verantwortlich für die korrekte Durchführung des Vermessungsverfahrens durch die Bedienperson des Tragschleppers, insbesondere für die korrekte Ermittlung des Umrechnungsfaktors und die korrekte Maßermittlung der Verkaufseinheiten. Dies wird im Zuge der Erstellung der Holzliste bestätigt.

Zur Überprüfung des Umrechnungsfaktors wird empfohlen, die Stichprobenpolter regelmäßig nachzumessen und nachzuwiegen. Zur Beurteilung der Verwiegegenauigkeit wird empfohlen, fallweise ein zufällig ausgewähltes Brennholzpolter nachzuwiegen. Dazu wird es dreimal gewogen und der Mittelwert der drei Wiegungen berechnet. Für diesen Wert wird die eichrechtlich zulässige Abweichung ermittelt und geprüft, ob das ursprünglichen Gewicht innerhalb dieser Abweichung liegt (siehe Themenkasten 3 und 4).

Themenkasten 3

Beispiel für das Nachwiegen eines Polters

Ein zufällig ausgewähltes Polter wurde erstmalig beim Zusammenstellen der Polter mit einem Gesamtgewicht von 2.150 kg verwogen, und so im Wiegeprotokoll dokumentiert.

Es wird nun dreimal nachgewogen, jeweils mit zwei Greiferladungen und der Mittelwert der drei Wiegungen berechnet.

Wiegedurchgang   Gewicht 1. Greifer  Gewicht 2. Greifer   Gesamtgewicht

Nr. 1                            1.120 kg                     1.050 kg                          2.170 kg

Nr. 2                            1.080 kg                     1.100 kg                          2.180 kg

Nr. 3                            1.020 kg                     1.110 kg                          2.130 kg

Mittelwert                                                                                                2.160 kg

Bei einem Eichwert e = 10 kg und für den Wiegebereich von 500 kg bis 2.000 kg beträgt die zulässige Abweichung der Einzelwiegung ± 30 kg (= 3 e), und damit ± 60 kg für den ganzen Wiegedurchgang bestehend aus zwei Einzelwiegungen.

Die Prüfwiegung ergibt 2.160 kg. Das ursprüngliche Gewicht von 2.150 kg liegt innerhalb der zulässigen Abweichung, d. h. im Bereich von 2.160 kg ± 60 kg, also zwischen 2.100 kg und 2.220 kg.

Zum weiteren Vorgehen beim Kontrollwiegen siehe Abb. 2.

 
Ablauf der Kontrollwiegung
Abb. 2: Ablauf der Kontrollwiegung.

Maschineneinsatz

ForstBW stattet die im Brennholzrücken eingesetzten Regie-Tragschlepper mit einer geeichten Kranwaage aus.

Unternehmermaschinen, die eine geeignete Kranwaage eingebaut haben, können beim Einsatz im Staatswald damit das Vermessungsverfahren mit Vergütungszuschlag durchführen.

Folgerungen

Mit der Brennholzverwiegung steht ein Vermessungsverfahren zur Verfügung, das unter den beschriebenen Voraussetzungen ein verlässliches und sehr genaues Verkaufsmaß liefert. Die dynamische Verwiegung kann sehr gut in den bisherigen Ablauf integriert werden und sichert einen rationellen Arbeitsablauf. Es entlastet die Revier- bzw. Einsatzleitung und verlagert Teile der Vermessungstätigkeit auf die Bedienperson des Tragschleppers.

Zunächst durch die Regiemaschinen wird das Verfahren in den jeweiligen Einsatzgebieten Verbreitung finden. Es muss abgewartet werden, wie viele Unternehmen bereit sein werden, sich eine geeignete Waage zu beschaffen. Die grundsätzlich positiven Erfahrungen aus Rheinland-Pfalz und denjenigen während der Versuchsphase in Baden-Württemberg lassen jedoch eine rasche Etablierung des Verfahrens in der Praxis erwarten.

Um das Verfahren nicht mit einer Duldung der Eichverwaltung weiter betreiben zu müssen ist eine Anpassung der Eichvorschrift nötig. Abzuwarten bleibt, ob die sich gerade in Überarbeitung befindliche Eichordnung dies ermöglicht.

Literaturhinweise

  • [1] ESPER, O.; PANTHEL, J. (2009): Bad Marienberger Vermarktung, Forstinfo 01/09, Landesforsten Rheinland-Pfalz.
  • [2] Anweisung für die Vermessung von Rundholz (Rundholz Vermessungsanweisung RV-A), Landesforsten Rheinland-Pfalz, Stand 01.08.2013.
  • [3] Merkblatt zum Einsatz der Kranwaage zur Brennholzvermessung, Landesforsten Rheinland-Pfalz.

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