KalendarzRolników.pl
Nie masz jeszcze konta?

Partnerzy portalu

Partner serwisu Kujawsko-Pomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego
Partner serwisu Województwo Podlaskie
Narodowy Instytut Kultury i Dziedzictwa Wsi w Warszawie
Krajowa Rada Izb Rolniczych
KRAJOWY OŚRODEK WSPARCIA ROLNICTWA
9 lipca 2021

Ciągniki rolnicze przyszłości?

Presja, by ograniczyć spalanie paliw kopalnych i zanieczyszczanie powietrza „pyłami zawieszonymi PM10 i PM2,5 oraz najbardziej toksycznymi dla zdrowia związkami, tj. węglowodorami, tlenkami azotu i węgla”1, powoduje konieczność poszukiwania nowych rozwiązań technologicznych w zakresie jednostek pociągowych także w rolnictwie.

Elektryczne ciągniki dla rolnictwa 

 

Od kilku lat na największych targach rolniczych w Europie pokazywane są elektryczne ciągniki dla rolnictwa i ogrodnictwa. 
J uż w 2017 roku na paryskich targach SIMA wyróżniony został ciągnik John Deere SESAM (fot. 1). Pisał o tym Grzegorz Szularz na łamach Farmera: „Elektryczny ciągnik to hasło, które nie jest tak oczywiste, jakim mogłoby się wydawać. W końcu do tej pory nie mieliśmy zbyt wielu projektów tego typu, nie licząc Fendta X, o którym wielu zapewne zapomniało z racji tego, że nic wokół tego modelu się nie dzieje. Tymczasem amerykański producent prezentuje, wydawać by się mogło, niemal kompletne rozwiązanie w postaci ciągnika z systemem SESAM (Sustainable Energy Supply for Agricultural Machines), który może znaleźć zastosowanie w segmentach mocy aż do 300 kW. System SESAM w zaprezentowanym prototypie składa się z baterii trakcyjnej (na ogniwach Li-ion) o pojemności 130 kWh, pracującej przy napięciu 670 V. 
Jak podaje producent system SESAM ma mieć możliwość odzyskiwania energii w trakcie hamowania czy zjazdu z wzniesienia. Jego największą zaletą ma być możliwość wykorzystania na tzw. „ekologicznej farmie”, gdzie oprócz wykonywania prac polowych bez emisji szkodliwych substancji, można wykorzystać go jako magazyn energii, który podłączony do sieci ładuje się w czasie pracy np. turbin wiatrowych, ogniw słonecznych czy niższej taryfy, aby posłużyć jako źródło energii w czasie zwiększonego zapotrzebowania. Co ciekawe, plany lub też koncepcje Amerykanów wykraczają daleko poza zastosowanie rozwiązania tylko w ciągnikach. 


Do napędu ciągnika John Deere SESAM przewidziano dwa silniki o mocy 150 kW każdy, które mają za zadanie napędzać zarówno układ jezdny (poprzez standardową przekładnię mechaniczną wraz ze zwolnicami), jak i WOM oraz pompy hydrauliki, układ chłodzenia, sprężarkę klimatyzacji i kompresor. W takiej konfiguracji ciągnik ma mieć możliwość przejechania około 55 km. Trzeba jednak powstrzymać entuzjazm, bowiem sam system, jak i wyposażony w niego ciągnik, były w fazie testów i prac projektowych. To, co w takich maszynach budzi najwięcej obaw, to ich funkcjonalność związana z możliwościami gromadzenia energii. 

- alt=

Oczywiście elektrycznym maszynom rolniczym można w tej chwili zarzucić wiele, podobnie jak ma to miejsce w przypadku samochodów czy autobusów elektrycznych. Przede wszystkim wysoką cenę, mały zasięg (możliwy czas pracy) czy w końcu ogromny koszt wymiany baterii trakcyjnej – ta w systemie JD ma wytrzymać co najmniej 3 000 cykli. Niemniej zaprezentowany przez John Deere’a prototyp będzie jedną z ciekawszych nowinek, które zagoszczą podczas francuskich targów”2.
Kolejnym przykładem poszukiwań alternatywnych rozwiązań w zakresie ciągników rolniczych jest przedstawiony w 2016 roku ciągnik autonomiczny John Deere GridCON. Został on zaprezentowany przez Rolniczy Przegląd Techniczny (RPT)3. Projekt GridCON jest finansowany przez Federalne Ministerstwo Spraw Gospodarczych i Energii i zarządzany przez Niemieckie Centrum Aeronautyczne eV (DLR) w Kolonii. Jest to wspólny projekt John Deere, Uniwersytetu Kaiserslautern i BAUM Consult GmbH. 


John Deere opracował ciągnik z napędem elektrycznym o mocy do 400 KM. Pojazd ten jest efektem projektu badawczego GridCON, dotyczącego elektryfikacji maszyn rolniczych. Zdaniem firmy jest to kolejna z wielu możliwości wykorzystania energii elektrycznej do zasilania pojazdów i maszyn rolniczych. Swój pierwszy elektryczny ciągnik John Deere zaprezentował już w 2016 r. Nowy projekt – ciągnik GridCON (fot. 2) – nie ma kabiny operatora czy zestawu akumulatorów. Jest to pierwszy pojazd elektryczny, zasilany wyłącznie za pomocą przewodu elektrycznego, zdolny do autonomicznej pracy w polu. Ciągnik GridCON jest zasilany przewodem elektrycznym prowadzonym od granicy pola do ciągnika. Przewód przekazuje do maszyny w sposób ciągły prąd o mocy 300 kW. Zasięg kabla to około 1 000 m, ale w razie potrzeby można go wydłużyć. W trakcie pracy w terenie przewód jest automatycznie wysuwany i zwijany, a system prowadzenia kabla i ciągnika wyklucza przejechanie po kablu i jego uszkodzenie. Prędkość polowa ciągnika wynosi do 20 km/h. Wymaga on zasilania o napięciu 2,5 kV, zaś do efektywnego rozdziału energii elektrycznej wykorzystano szynę 700 V prądu stałego. GridCON został wyposażony w system chłodniczy dla osprzętu elektrycznego, a ogólna wydajność układu napędowego wynosi około 85%. Oczywiście sposób zasilania jest dość kontrowersyjny, bo moc 300 kW i zasilanie z kabla o długości 1 000 m, to raczej nie jest rozwiązanie dla naszych gospodarstw. Póki co, trudno sobie wyobrazić sposób zasilania bez spalinowego agregatu prądotwórczego, a to mija się z celem. Ale pamiętamy o wizji Nicoli Tesli, że energia będzie przesyłana bezprzewodowo. 


„Całkowita masa własna ciągnika, łącznie z bębnem i ramieniem kabla to około 8,5 tony, czyli tyle samo co tradycyjny ciągnik John Deere 6195R, przy dwa razy wyższej mocy – choć jak podaje John Deere – inżynierowie są gotowi zmniejszyć masę o jedną tonę. Oprócz korzystnego stosunku mocy do masy, koncepcja GridCON zapewnia cichą pracę bez emisji spalin. W porównaniu z ciągnikami akumulatorowymi, koszty eksploatacji GridCONa są mniejsze o 50%.”

Nowoczesne modele na światowych rynkach 

alt=

Nie tylko John Deere zamierza produkować ciągniki elektryczne dla rolników. Z powodzeniem próbują to robić Hindusi. Na targach Agritechnica 2017 w Hanowerze zaprezentowano ciągnik Farmtrac 26E (na fot. 3 przedstawiono nowszy model ciągnika elektrycznego Farmtrac 26G). Jest to pierwszy indyjski ciągnik elektryczny dla ogrodnictwa. Jego charakterystykę przedstawił Tomasz Bujak z RPT4. Ciągnik ma silnik o mocy 15 kW, czyli ok. 20 KM. Bateria ciągnika znajdująca się w miejscu typowego silnika, ma pojemność 200 Ah i jest wykonana w technologii Li-Ion, czyli litowo-jonowej znanej z nowoczesnych telefonów komórkowych oraz wysokiej jakości akumulatorów dla m.in. elektronarzędzi. Zastosowany silnik trójfazowy, przy zasilaniu prądem przemiennym o częstotliwości 135 Hz, może uzyskać 3 960 obr./min. Prąd znamionowy pracy silnika to 257 A, a uzyskiwany przy tym znamionowy moment obrotowy osiąga wartość 36 Nm. Z kolei maksymalny moment obrotowy wynosi aż 92 Nm. Napęd ciągnika stanowi układ elektryczny. Zastosowana przekładnia to przekładnia o stałym zazębieniu i trzech trybach prędkości wybieranych poprzez sterownik. Hamulce są tarczowe, pracują w kąpieli olejowej. Hydraulika ciągnika pozwala na obsługę tylnego podnośnika kat. I i II, o maksymalnym udźwigu 750 kG. Jego pompa ma pojemność 8 cm3. Traktorek ma WOM o prędkości 540 i 540 E, osiąganych przy obrotach silnika wynoszących odpowiednio 2 504 i 2 035/min. Ciągnik gotowy do pracy waży ok. 1 tony; posiada napęd także na przedni most.

Chińskie ciągniki elektryczne 

alt=


Także Chińczycy mają swoje pierwsze elektryczne ciągniki rolnicze, o czym poinformował w 2019 r. Kurier Lubelski5: „To pierwszy w pełni elektryczny i w pełni zautomatyzowany traktor konstrukcji made in China, który rozpoczął pracę na chińskich polach. Maszynę, nazwaną „SuperTraktor I”, można zobaczyć w Luoyang w prowincji Henan”. Jego rozwinięciem jest ciągnik ET504 (fot. 4). Szczegóły tego projektu opisał Arkadiusz Dziermański6 w artykule „Autonomiczny-traktor-z-5g-i-napedem-wodorowym”, ET504-H to prawdziwy pokaz technologicznej siły. „Wzorowany na ciągniku Super Tractor 1, ET504-H dodaje do jego konstrukcji obsługę sieci 5G. To pozwala na całkowicie autonomiczne poruszanie się. Szereg czujników dokładnie monitoruje otoczenie i dostosowuje tryb poruszania się do panujących warunków. Ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby pojazdem sterować zdalnie. Zastosowany napęd wykorzystuje wodór do generowania energii elektrycznej. Niezależnie napędzany jest silnik, podnośnik oraz układ kierowniczy. Dodatkowo litowo-jonowy akumulator gromadzi energię, która jest wykorzystywana w momencie pojawienia się potrzeby wykorzystania większej mocy. Co ważne, na jednym ładowaniu ciągnik może pracować przez cztery godziny, a samo ładowanie trwa zaledwie kilka minut.”

Polski ciągnik elektryczny?

alt=

Jeżeli chodzi o polskie próby z elektrycznymi ciągnikami rolniczymi, to jest w internecie tylko informacja z 1 kwietnia 2019 r. pt. „Powrót legendy. Ursus C-330 będzie produkowany z silnikiem elektrycznym”7. Biorąc pod uwagę datę publikacji, należy traktować to jako żart. Natomiast nie są wykluczone prace w tym kierunku w przyszłości. 
W innym kierunku, bardziej tradycyjnym, jeżeli chodzi o źródło energii – wyposażony w silnik Diesla, poszła firma Case IH, która zaprezentowała na odbywających się targach Farm Progress Show w Boone w stanie Iowa8, swój najnowszy pojazd koncepcyjny Magnum Autonomous Tractor Case IH (fot. 5), który ma spore szanse, aby zaistnieć na wielu rynkach. W Europie ciągnik ten miał swoją premierę na targach SIMA w Paryżu w 2017 roku, o czym napisał w „Farmerze” Karol Hołownia9. „Widać za to, że duży nacisk producenci maszyn kładą na precyzję pracy. W trudnych czasach poszukuje się elementów, które pozwolą jeszcze bardziej wykorzystać sprzęt i zaoszczędzić na środkach produkcji. Stąd też duży postęp w rozwiązaniach rolnictwa precyzyjnego oraz telemetrii.” Ciągnik Magnum Autonomous Tractor jest maszyną mogącą pracować autonomicznie. Dlaczego Case IH wybrał ten kierunek przedstawił Andreas Klauser, dyrektor marki Case IH: – „W wielu częściach świata znalezienie wykwalifikowanej siły roboczej w szczytowym momencie sezonu stanowi wyzwanie dla naszych klientów. Pomimo że obecnie oferujemy możliwość zainstalowania w naszym sprzęcie układów automatycznego prowadzenia oraz systemów telematycznych do zdalnego zarządzania maszynami rolniczymi oraz pracownikami, ten autonomiczny ciągnik koncepcyjny demonstruje, w jaki sposób nasi klienci oraz ich pracownicy mogliby bezpośrednio monitorować i kontrolować maszyny w sposób zdalny. Technologia ta zapewni naszym klientom większą wydajność operacyjną przy pracach, takich jak orka, sadzenie, opryski czy zbiory.”


„Póki co Konwencja Wiedeńska, pomimo zmian, jakie zostały wprowadzone w tym roku wciąż uniemożliwia całkowicie autonomiczne poruszanie się pojazdów po drogach publicznych. Ponadto, koncepcja całkowicie autonomicznych maszyn ma w dużej mierze więcej przeciwników niż zwolenników, dlatego też inżynierowie z Case IH uznali, że ich bezkabinowy ciągnik, powinien przypominać drona, którego oprogramowanie umożliwiałoby bardzo szeroki zakres programowania różnych czynności, pozostawiając maszynę całkowicie poddaną użytkownikowi.”


Czy ciągniki bez silników Diesla i/lub bez operatora wkroczą do rolnictwa?

Odpowiedź na to pytanie jest pozytywna: TAK. Kiedy? Jak alternatywne rozwiązania, także dla środowiska będą tańsze. Czy będą to ciągniki elektryczne? Niekoniecznie. Są prowadzone badania nad innymi źródłami energii, niż trudna w magazynowaniu energia elektryczna. Zmiany nastąpią i zachęcam do śledzenia informacji na ten temat, bo energia i związana z nią siła pociągowa jest jednym z ważniejszych składników materialnych dla funkcjonowania gospodarstwa rolnego i domowego. 

 

 
Marek J. Nowacki 
"Wieś Kujawsko-Pomorska", czerwiec 2021 r. Kujawsko-Pomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Minikowie 
 
Zainteresował Cię ten artykuł? Masz pytanie do autora? Napisz do niego tutaj
drukuj  
REKLAMA
Redakcja

Wydawca

WDR
ul. Modra 23
87-807 Włocławek
www.wydawnictwodr.pl

 
Tu nas znajdziesz
Napisz do nas

pozycje oznaczone * muszą być wypełnione