Alternativni pogonski sustavi za traktore

Električni i vodikovi pogonski sklopovi samo su neki od alternativnih pogonskih sustava koji nalaze svoje mjesto u modernoj poljoprivredi. Jedan važan razlog povećanog interesa za alternativne pogone i goriva je nastojanje da se značajno smanje staklenički plinovi. Kako bi se postigli ciljevi Pariškog klimatskog sporazuma, emisije CO₂moraju se brzo i dramatično smanjiti.

Dizel je tradicionalno izvor energije za poljoprivredne strojeve – s povezanim štetnim učincima na okoliš. Međutim, emisije stakleničkih plinova iz strojeva ne mogu se dovoljno smanjiti samo poboljšanjima konvencionalne pogonske tehnologije. Prijelaz s fosilnih goriva na obnovljiva goriva je imperativ.

Pregled alternativne pogonske tehnologije

Na sajmu Agritechnika u studenom ove godine u Hanoveru predstavljeni su najsuvremeniji alternativni pogonski sustavi za poljoprivredne strojeve.

Vodik – proizvodnja je energetski zahtjevna

Vodik je moguća zamjena za dizel za poljoprivredna vozila. Budući da vodik ne sadrži ugljik, njegova uporaba ne proizvodi nikakve emisije CO₂ štetne za klimu. No, kako je njezina proizvodnja energetski intenzivna, preduvjet za njezino smisleno korištenje je da ta energija dolazi iz obnovljivih izvora. Korištenje vodika u gorivnoj ćeliji poseban je oblik električnog pogona. Za razliku od konvencionalnog električnog pogona gdje se baterija puni iz vanjskih izvora, električnu energiju za pokretanje vozila stvara goriva ćelija. Tijekom godina predstavljeno je nekoliko traktora s gorivnim ćelijama kao glavnim izvorom energije, ali nijedan još nije ušao u komercijalnu upotrebu.

Nekoliko važnih čimbenika stoji na putu gorivih ćelija u poljoprivredi: postoji izazov unosa oko unosa dovoljne količine energije u standardni traktor. Tlačne posude za stlačeni vodik zahtijevaju značajan prostor. Korištenjem trenutnih rješenja, traktor ne može raditi pod punim opterećenjem nekoliko sati. Dodatno, pogon s gorivnim ćelijama zahtijeva komponente koje zauzimaju prostor, poput rashladnog sustava, pretvarača i međuspremnika. Potonji je potreban za podršku relativno spore gorive ćelije. Osim toga, mora se stvoriti mreža stanica za punjenje vodikom, usmjerena na poljoprivredu. Posljednje, ali ne manje važno, troškovi proizvodnje cijelog sustava još uvijek su vrlo visoki.

Metan može biti dio rješenja za poljoprivredu

Metan je još jedno plinovito gorivo koje je u središtu pozornosti, budući da se tijekom izgaranja više ne oslobađaju staklenički plinovi koji su se koristili tijekom rasta biljaka. Cilj je cijeli procesni lanac, ali i proizvodnju metana učiniti CO₂ neutralnom.

Metan može biti dio rješenja za poljoprivredu. Sirovi bioplin, proizveden u bioplinskim postrojenjima, ne može se koristiti izravno kao gorivo, već se mora prethodno odsumporiti i CO₂ očistiti iz metana. Konačni proizvod je sličan čistom metanu, koji se zatim pretvara u tekućinu ili komprimira. Danas ukapljeni metan, koji se obično naziva “ukapljeni zemni plin” (LNG), nije posebno prikladan za upotrebu u poljoprivrednim strojevima.

Unatoč relativno visokoj gustoći energije, ima nekoliko nedostataka, uključujući tehnički zahtjevan i energetski intenzivan proces ukapljivanja i moguće emisije metana tijekom dužeg vremena mirovanja i na višim temperaturama. Komprimirani metan, poznat i kao “komprimirani prirodni plin” (CNG), praktičniji je, ali ima znatno nižu energetsku gustoću od dizela ili LNG-a. To rezultira većim dodatnim spremnicima, kao i kraćim dometom zbog ograničenog skladišnog kapaciteta.

Već postoji traktor koji u potpunosti radi na metan. Metan se u obliku CNG-a ubrizgava u usisnu granu 6-cilindričnog klipnog motora sa 180 KS. Ispušni plin treba se tretirati samo pomoću trosmjernog katalizatora. Tehnologije kao što su recirkulacija ispušnih plinova, filtri čestica ili SCR katalizatori s reducentom, kao što je Adblue, nisu potrebne. Proizvođač je predstavio i predprodukcijski model s motorom od 270 KS na LNG.

Biogorivo – mogućnost postoji i dalje

Rješenja za motore koja koriste biogoriva poput uljane repice ili metil estera uljane repice postoje desetljećima. Mogu poslužiti kao tehnologija premošćivanja. S gustoćom energije od 93 posto u odnosu na dizel, ulje uljane repice zanimljiva je alternativa bez fosilnih goriva. Uljana repica ima prednost jer se široko uzgaja.

Svaka farma koja se bavi proizvodnjom uljane repice mogla bi koristiti ekstrahirano ulje kao gorivo, dok pogača uljane repice proizvedena kao nusproizvod daje hranu bogatu proteinima. Za korištenje ulja repice i drugih biogoriva pogonski sustavi traktora moraju biti prilagođeni snagom motora i podmazivanjem te drugim značajkama. Višegorivni traktor koji je najavio jedan proizvođač na Agritechnici, a koji osim dizela može koristiti i biodizel, biljna ulja i mješavine tih biogoriva, još nije stigao na tržište.

Električni pogon na baterije

Na prvi pogled naizgled inovativna tehnologija, poljoprivredni strojevi na električni pogon nisu povijesno ništa novo. Prva rješenja s kabelskim ili baterijskim napajanjem bila su dostupna već u 19. stoljeću, ali su sva izgubila u odnosu na motor s unutarnjim izgaranjem. Sektor osobnih automobila sada ponovno usmjerava pozornost na poljoprivredne strojeve s električnim pogonom, kod kojih je motor s unutarnjim izgaranjem zamijenjen jednim ili više elektromotora.

Električni pogon ima manju težinu i manji prostor za ugradnju od motora s unutarnjim izgaranjem. Osim toga, nema emisija, stvara značajno manje otpadne topline i radi gotovo nečujno.

Međutim, glavna slabost potpuno električnog sustava je niska gustoća energije baterija, što rezultira velikom težinom i volumenom baterije kako se povećavaju zahtjevi za napajanjem.

To još nije problem za manje traktore s umjerenim zahtjevima za snagom za korištenje na farmi, za održavanje travnjaka ili u komunalnom sektoru. Oni se mogu jednostavno puniti na farmi ili u građevinskom dvorištu kada se ne koriste. Situacija je, međutim, sasvim drugačija za traktore s velikim učinkom i dugim radnim vremenom. Da se koristi sadašnja tehnologija za veće traktore, potrebne baterije bi jednostavno bile preteške – 25 tona za veliki traktor sa zglobnim upravljanjem – s dugim vremenima punjenja. Oba čimbenika čine baterije nepraktičnima za današnje korištenje na terenu.

Revolucionarni swarm koncept za velike strojeve razvio je poznati proizvođač poljoprivredne mehanizacije u kojem više dron traktora vuče priključke, a napajanje se dovodi kabelom s ruba polja preko sustava spajanja kabelskog tornja. Vozilo za distribuciju električne energije ima ukupnu snagu od 1000 kilovata. Međutim, takav koncept zahtijeva veliki napredak uz odgovarajući dizajn.

Solarni pogon – nisu pogodni za veće terenske strojeve

Roboti za sjetvu i okopavanje na solarni pogon već postoje.

Poljoprivredni roboti upravljani GPS-om mogu se koristiti kao autonomni strojevi za vrlo lagane radove s malim zahtjevima za napajanjem u uzgoju korjenastih usjeva i povrća. Napajaju se baterijama, a potrebnu električnu energiju proizvode solarne ćelije koje se nalaze na stroju. Solarna energija koristi se za punjenje baterija, što omogućuje strojevima kontinuirani rad tijekom dana. Međutim, solarni pogoni nisu prikladni za veće terenske strojeve zbog potrebnih velikih površina modula.

Izvor: https://www.agritechnica.com/