Infrarakennustyömaiden hiilidioksidipäästöt syntyvät pääasiassa työkoneista ja kuljetuksista. Vaikka tietyömailla kierrätetään, minimoidaan kuljetuksia ja valitaan ympäristöystävällisiä materiaaleja, rakentamisessa ollaan silti kärjessä hiilidioksidipäästöjen osalta. Suuret alan yritykset ovat asettaneet ilmastotavoitteita tulevaisuuteen, ja tilaajat suunnittelevat vähähiilisiä ratkaisuja tukevia hankintakriteereitä. Sähköllä ja akkuteknologialla lähes kokonaan päästötön infratyömaa on mahdollista toteuttaa. Vedystäkin puhutaan paljon.

Infrarakentamisessa on jo paljon uusiomateriaali- ja kierrätysosaamista. Tien- ja kadunrakennustyömailla on jo kauan käytetty uusiotuotteita ja teollisuuden jätettä, kuten teräskuonia ja tuhkaa, luonnonkiviaineksien tilalla. Myös erilaiset kierrätysmateriaalit ovat tien ja kadun rakenteissa tätä päivää. Esimerkiksi vanhat purettavat asfaltit uusiokäytetään täysin, kierrätyslasista tehdään tienrakennusmateriaalia ja puretusta betonista valmistetaan mursketta tien kerroksiin.

Infrarakennushankkeen päästölähteet

Infratyömaalla suurimmat hiilidioksidipäästöt syntyvät kiviaineksista, kuljetuksista ja työkoneista. Työkoneissa ja kuorma-autoissa käytetään vielä fossiilisia polttoaineita, vaikka jätteestä tehtävää uusiutuvaakin dieseliä on jo olemassa. Kiviainesottopaikat on keskitetty taajamien läheltä kauaksi asutuksesta, joten ne sijaitsevat usein kaukana työmaista. Ajomatkat ovat pitkiä, mikä taas lisää kuljetusten päästöjen määrää.

Merkittävä päästölähde on myös tien- ja kadunrakentamisessa yleisesti käytettävien luonnon kiviainesten jalostus. Kallion louhinnassa käytettävä kalusto ja kiviaineksen murskaamot käyvät pääosin dieselillä, mutta näihinkin on jo olemassa vaihtoehtoja.

Sähkökäyttöiset työkoneet tulevat jo työmaille

Sähkökäyttöinen henkilöauto oli vuonna 2023 Euroopan eniten ostettu automalli. [1] Myös Suomessa uusien henkilöautojen vuoden 2023 ensirekisteröinneistä 34 prosenttia oli sähköautoja. [2] Autojen sähköteknologia kehittyi todella nopeasti, ja nyt ovat vuorossa kuorma-autot ja raskaammat työkoneet. Akkuteknologia on kehittynyt, ja jännite sekä sähköteho kasvavat sarjaan kytkennässä. Jännite taas säädetään sillä, kuinka monta moduulia kytketään sarjaan ja kuinka monta rinnan. Niinpä akkuja voi raskaassa kalustossa olla useampia.

Hybridi- ja sähkökäyttöinen kaivinkone

Kaivinkone on infrarakentamisen pääresurssi. Ilman kaivinkoneita ei maata kaiveta. Koneet ovat automatisoituneet ja päästöt pienentyneet, mutta ne käyvät yhä pääosin fossiilisilla polttoaineilla. Pieniä kaivinkoneita on ollut jo jonkin aikaa ladattavina. Norjassa on ollut käytössä jo isompikin sähkökaivinkone kaapelikäyttöisenä. Tosi suuria sähkökäyttöisiä on myös kaivoksilla. Tällä hetkellä esimerkiksi Komatsulta on Suomessa saatavilla raskaaseen maarakentamiseen soveltuva hybridi kaivinkone (kuva 1). Komatsun hybriditekniikka auttaa vähentämään hiilijalanjälkeä ja polttoaineenkulutusta jopa 30 prosenttia. [3]

Valokuva keltaisesta kaivinkoneesta.
KUVA 1. Komatsun kaivinkone ei sisällä akkuja, vaan sähköllä toimiva kääntömoottori-generaattori ottaa talteen ja regeneroi ylävaunun liikkeen hidastuessa syntyvää energiaa ja muuntaa sen sähköenergiaksi. [1]

Täysin sähkökäyttöisiä eli ladattavia ja painoluokaltaan maarakennukseen sopivia kaivinkoneita on jo tullut Euroopan markkinoille. Esimerkiksi Volvon tela-alustaisen kaivinkoneen painoluokka on 25 tonnia. Samankokoisen tela-alustainen kaivinkone on saatavilla myös Komatsulla. Kaivinkoneet ovat täysin vertailukelpoisia ominaisuuksiltaan dieselkäyttöisten kanssa, mutta ne ovat täysin päästöttömiä. [3]

Sähkökäyttöinen pyöräkuormaaja

Toinen infrarakennushankkeen tärkeä resurssi on pyöräkuormaaja. Sitä tarvitaan ainakin kuormien lastaukseen materiaalien tuotantopaikoilla, oli kyseessä kiviainesmurskaamo tai kierrätysmateriaalin valmistuspaikka. Pieniä ladattavia pyöräkoneita on ollut jo käytössä jonkin aikaa. Markkinoille on tullut myös sähkökäyttöisiä raskaan sarjan pyöräkuormaajia, jotka soveltuvat raskaiden kuorma-autojen lastaukseen. Esimerkiksi Volvo on kehittänyt muunnossarjan, jolla polttomoottorilla varustettu L120H 19 tonnin painoluokan pyöräkuormaaja voidaan muuttaa sähkökäyttöiseksi ja päästöttömäksi. [4]

Sähkökäyttöinen jyrä

Tien- ja kadunrakentamisen yksi tärkeä osa-alue on tiivistys. Kaikki rakennettavat kerrokset tulee tiivistää hyvin, jotta vaadittava laatutaso saavutetaan. Kaikki jyrät ovat tähän saakka olleet dieselkäyttöisiä. Nyt jyränkin saa sähkökäyttöisenä, ja sellaisia on ollut käytössä esimerkiksi päällystystöissä (kuva 2). Suomen ensimmäinen Hamm HD12e on ollut koekäytössä Porvoon kaupungilla 2023. Ensimmäiset käyttökokemukset ovat olleet erittäin positiivisia. Erityisesti äänettömyys on ollut käyttäjien mieleen. Kuulosuojamia ei tarvita lainkaan. [5]

Valokuvassa mies tasoittaa tietä jyrällä.
KUVA 2. Sähköjyrää ladataan noin neljä tuntia ja sen ajokapasiteetti on 8–10 tuntia [5].

Tulevaisuudessa suuremmatkin jyrät tulevat nopeasti kehittymään ladattaviksi eli niin sanotuiksi sähköjyriksi. Maarakennuksessa tarvitaan myös isompaa kalustoa eli noin 10 tonnin painoluokan jyrä soveltuu hyvin myös tien- ja kadun- sekä ratarakentamisen alemmille paksummille kerroksille. Hybridikäyttöisiä isompia jyriä onkin jo Euroopan markkinoilla. Niissä on sekä polttomoottori että akku.

Sähkökäyttöinen kuljetuskalusto

Kuljetusten hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi on tehty akkusähkökuorma-autoja ja uusiutuvilla polttoaineilla, kuten biokaasulla, toimivia kuorma-autoja. Muutaman vuoden päästä voi tiellä näkyä jo kolmas hiilineutraali vaihtoehto – vedyllä toimiva polttokennosähkökuorma-auto. Vetyteknologia vaatii kuitenkin vielä paljon kehittämistä. [6]

Sähkökuorma-autoja on ollut Euroopassa jo vuodesta 2019 lähtien ja ne ovat Suomessakin jo arkipäivää. Pääsääntöisesti niitä käytetään vielä kaupungeissa tavarankuljetuksissa, mutta alkaako niitä näkyä pian yhä enemmän myös tavallisilla tie- ja kadunrakennustyömailla? Esimerkiksi Scanialla on tuotannossa täyssähkökuorma-auto. Se on varustettu 165–300 kWh:n akkupaketilla ja 230 kWh:n sähkömoottorilla, mikä vastaa noin 310 hevosvoimaa. Asiakkaat voivat valita autoon viiden tai yhdeksän akun paketin. Jälkimmäisellä ajomatka yhdellä latauksella on enimmillään 250 kilometriä. [7]

Myös monia muita kuorma-automerkkejä on saatavilla sähköisenä versiona. Näitä ovat muun muassa Volvo, Daimler, DAF, Lion Electrics ja MAN. [7] Sähkökuorma-auton hinta voi kuitenkin olla yli kaksinkertainen dieselkäyttöiseen kuorma-autoon verrattuna. Vaa’an toisella puolella ovat kuitenkin maapallo, jossa elämme, ja fossiilisten polttoaineiden käytön aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt. Kysymys onkin suurelta osin siitä, mitä me jätämme tuleville sukupolville.

Latausinfrastruktuurin puutteellisuus ja energian varastointiin liittyvät ongelmat ovat toistaiseksi vaikeuttaneet pitkien matkojen kuljetusten suorittamista sähköajoneuvoilla. Akkuteknologian uusimmat edistysaskeleet näyttävät kuitenkin mahdollistavan sähkötoimisten ajoneuvojen käytön myös pidempiin kuljetuksiin. Akkutekniikka kehittyy nopeasti, joten ajettavat matkat pitenevät latausten välillä ja latausaika lyhenee. Tulevina vuosina sähkökuorma-autoja on saatavilla myös pidempiin kuljetuksiin ja maansiirtoon. [7]

Suuret sähkökäyttöiset työkoneet

Rakennustyömailla tarvitaan monesti myös raskaita työkoneita, kuten ajoneuvonostureita ja paalutuskoneita. Niitäkin on jo sähkökäyttöisinä Suomen markkinoilla ja käytössäkin muutamia. Maailmalla on myös käytössä hybridikäyttöisiä, diesel- ja sähkömoottorisia asfaltinlevittimiä. Tulevaisuudessa hybridiasfaltinlevittimiä nähdään myös Suomessa.

Sähkökäyttöinen ajoneuvonosturi

Suuria ajoneuvonostureita sekä nosturilla varustettuja kuorma-autoja tarvitaan lähes kaikissa rakennustöissä niin talonrakentamisessa kuin infrassakin. Nosteltavaa materiaalia on paljon. Suurempia elementtejä nostettaessa tarvitaan ajoneuvonosturia ja pienempiin, kuten kaivonrenkaat ja pylvään jalustat, riittää kuorma-auto nosturilla.

Sähkökäyttöiset nosturit (kuva 3) ovat paras vaihtoehto työmaille, jotka arvostavat ekologisuutta, turvallisuutta ja melutonta työympäristöä. Päästöttöminä ja hiljaisina työkoneina niitä voidaan käyttää myös sellaisissa paikoissa, joissa polttomoottorilla käyvien nostureiden käyttäminen aiheuttaa häiriötä ympäristölle. Nostotöissä täysin päästöttömät sähkönosturit mahdollistavat työmaiden kokonaishiilijalanjäljen pienentämisen. [8]

Valokuva, jossa nosturi hallissa.
KUVA 3. E. Helaakoski Oy:n 80 tonnin sähkökäyttöinen ajoneuvonosturi Tadano AC 4.080-1 [8].

Sähkökäyttöinen kallioporavaunu

Kallionlouhinnassa käytettävät poravaunut ovat kaikki olleet dieselkäyttöisiä, kunnes vuonna 2023 Epiroc toi markkinoille maailman ensimmäisen sähkökäyttöisen kallioporavaunun. Epiroc AB on ruotsalainen kaivos- ja infrastruktuurilaitteiden valmistaja, jonka pääkonttori sijaitsee Tukholmassa. Epirocilla on tuotantolaitoksia Ruotsissa, Saksassa, Japanissa, Yhdysvalloissa, Kanadassa, Australiassa, Kiinassa ja Intiassa. [9]

Epirocin SmartROC T35 E on kaikkien aikojen ensimmäinen akku- ja sähkökäyttöinen poravaunu (kuva 4). Tämä ensimmäinen akku- ja sähkökäyttöinen pintaporauslaite esiteltiin lokakuun lopulla 2022. Se on tärkeä askel siirtymisessä kohti päästötöntä poraamista pintakaivoksissa ja louhoksissa ympäri maailmaa. Akku- ja sähkökäyttöinen SmartROC T35 E on suunnittelu parantamaan louhosten ja suurien rakennustyömaiden ympäristöstandardeja. [9]

Valokuva, jossa poravaunu poraamassa.
KUVA 4. SmartROC T35 E -laite on varustettu sekä akulla että sähkökaapelilla. Haluttaessa voidaan porata sijaintiin ja tilaisuuteen sopivimmalla vaihtoehdolla. [9]

Vielä yksi merkittävä kehitysaskel, hybridi kiviainesmurskaamo

Kiviaineksen tuotanto on myös suuri päästölähde rakentamisessa ja varsinkin infrarakentamisessa. Kun tietä tai katua rakennetaan, rakennekerroksiin tarvitaan paljon kiviaineksia. Porattu ja louhittu kalliokiviaines pienennettään murskaamalla se sopivan kokoiseksi murskauslaitoksessa. Murskaimet toimivat myös pääasiassa fossiilisella polttoaineella.

Suomalaisen Metso Outotecin dieselsähköiset Lokotrack e-Power murskaus- ja seulontalaitteet (kuva 5) ovat olleet käytössä jo useita vuosia. Valikoima on laajentunut, ja nyt liikuteltavien hybridimurskainten ja -seulojen valikoimaan kuuluu 15 murskainta ja kuusi seulaa. [10]

Valokuvassa murskaus- ja seulontalaite työssä.
KUVA 5. Hybridikäyttöiset e-Power-mallit toimivat sekä sähköllä että dieselillä. Virtalähteen vaihto sujuu nopeasti ja helposti vain vipua kääntämällä. [10]

Lokotrack e-Power kiviainesmurskaamo toimii siis dieselillä tai sähköllä. Kun sähköä on saatavilla, yhdistetään se kaapelilla murskaamoon ja näin murskaamosta tulee täysin päästötön. (Kuvio 1.)

Kaavio ja tekstiä. Tekstissä lukee: Polttoainekustannukset ovat korkeat ja pysyvät sellaisina. Vaikka maiden välillä on eroja, voidaan sanoa, että sähkö on aina halvempaa kilowattia kohden kuin dieselpolttoaine. Tässä on esimerkki siitä, miten voi säästää pelkästään polttoainekustannuksissa. Kaaviosta näkee, että jos kaksi vaiheinen murskauslaitos on käynnissä sähköllä 2000 tuntia, se kulutta sähköä noin 70 000 euron verran. Jos se käy saman ajan dieselillä, se maksaa noin 150 000 euroa.
KUVIO 1. Murskauslaitoksen säästöt sähkökäytöllä ovat jopa 40 prosenttia pienemmät kuin dieselillä. [10] Kuvio avautuu isommaksi klikkaamalla.

Lähes päästötön infrakennustyömaa

Infran rakentamiseen tarvitaan siis koneita ja kuljetusvälineitä sekä tietenkin kiviaineksia. Käytännössä lähes päästötön infrarakennustyömaa onnistuisi jopa nyt, jos saataisiin sähköiset mallit kaikissa koneissa ja ajoneuvoissa käyttöön. Kun kaikissa työvaiheissa kallion porauksesta murskeen levitykseen ja lopulta päällystämiseen olisivat käytössä sähkökäyttöiset koneet ja kuljetusvälineet, pienentäisi se infratyömaan päästöjä huomattavasti.

Tämän lisäksi kaikki tien kerrokset voidaan rakentaa kierrätys- ja jätemateriaalista sekä käyttää poistettavat pinta- ja kaivumaat rakennuskohteen lähellä uudelleen. Pintamaista saadaan multaa nurmetusta varten, ja ylijäämämaista voidaan muotoilla esimerkiksi meluvalleja tai lapsille pulkkamäkiä. Näillä keinoilla maarakennustyömaan päästöt pienenevät päässä laskettuna lähes kokonaan. Muutaman vuoden päästä tämä on ihan varmasti totta, mikäli ilmastotavoitteista halutaan pitää kiinni.



Jarmo Erho
lehtori
Tekniikka
Oulun ammattikorkeakoulu

Lähteet

[1] KuljetusNet. (24.1.2024). Euroopan myydyimmät uudet autot Top 50 -lista. https://kuljetusnet.fi/euroopan-myydyimm%C3%A4t-uudet-autot-top-50-lista.html

[2] Autoalan tiedotuskeskus. (2.1.2024). Uusia autoja rekisteröitiin vuonna 2023 hieman edellisvuotta enemmän. [Tiedote.] https://www.aut.fi/ajankohtaista/tiedotteet/uusia_autoja_rekisteroitiin_vuonna_2023_hieman_edellisvuotta_enemman.3508.news

[3] Suomen Rakennuskone. (Julkaisuaika tuntematon). Tela-alustaiset kaivinkoneet. https://sr-o.fi/tuotekuvasto/kaivinkoneet/telaalustaisetkaivinkoneet/hb365lc-3

[4] Suominen, E. (24.2.2023). Volvo L120H muunnossarjalla sähkökoneeksi. Konepörssi. https://koneporssi.com/tyokoneet-2/volvo-l120h-muunnossarjalla-sahkokoneeksi/

[5] Tulus, A. (8.6.2023). Hammilta 8 täysin sähköistä jyrää pikkuluokkaan. Europörssi. https://europorssi.com/fi/hammilta-8-taysin-sahkoista-jyraa-pikkuluokkaan/

[6] Konepörssi. (20.6.2022). Volvo Trucks esittelee uuden päästöttömän kuorma-auton [uutiset]. https://koneporssi.com/kuljetuskalusto/volvo-trucks-esittelee-uuden-paastottoman-kuorma-auton/

[7] Autotie.fi. (17.9.2020). Sähkökuorma-autojen markkinoille vyöry on alkanut. Sähköautoileva motoristi -blogi. https://www.autotie.fi/tien-sivusta/sahkoautoileva-motoristi/sahkokuorma-autojen-markkinoille-vyory-on-alkanut

[8] E. Helaakoski Oy. (26.1.2023). Sähkönosturit ovat nyt täällä! https://www.helaakoski.com/ajankohtaista/sahkonosturit-valikoimassamme/

[9] Epiroc Finland Oy. (Julkaisuaika tuntematon). Epiroc SmartROC T35 E – kaikkien aikojen ensimmäinen akku- ja sähkökäyttöinen pintaporauslaite [Newsroom]. https://www.epiroc.com/en-fi/newsroom/2022/sahkokayttoinen-smartroc-t35e

[10] Metso. (Julkaisuaika tuntematon). Lokotrack® e-Power ratkaisut. Parempaa liiketoimintaa diesel-sähköhybridikoneilla. https://www.metso.com/fi/kiviainesala/tuotteet/lokotrack/lokotrack-e-power/

Post Views: 95