Горива на бъдещето задвижват земеделски машини

 Дизелът поскъпва с всяка измината година и перспективата да запази още дълго монопола си е съвсем неопределена
 Шест нови метода за добиване на енергия – от слънцето, водата и въздуха до дървесината и рапицата, дават надежда на производителите на техника и на фермерите

Ангел Върбанов, по материали на чуждестранния печат
Вече повече от един век дизеловото гориво е избор номер едно за производителите на двигатели за земеделската техника. Първият дизелов трактор – Benz-Sendling, се появява на пазара през 1923 г. и оттогава производителите на транспортни машини са станали ултразависими от този енергиен източник. Но няма фермер на света, който да не е забелязал, че цените на дизела с всяка изминала година бъркат все по-надълбоко в джоба му. Това принуди доста от производителите на земеделска техника, които досега се съпротивляваха на всякакви промени, да заложат на изследователската дейност и да вложат значителни средства в откриването на нови източници на енергия за машините.
Прогнозите за цените на дизела за в бъдеще са мъгливи, но сигурното е, че те ще растат. В много страни от ЕС фермерите вече не получават субсидии за цената на червения дизел. И не е трудно да се пресметне, че ако в една ферма се харчат по 20 000 литра дизел всяка година, то те биха се зарадвали на всяка по-евтина алтернатива.
Какви са
възможностите?
Всъщност положението не е толкова драматично. Фермерите произвеждат огромно количество енергия – соларна, от вятър или от биомаса. Така че много от тях са енергийно независими. В статията ще ви представим шест от най-вероятните източници на гориво за тракторите на бъдещето. Много от производителите вече са пробвали някои от тях, а други са дошли на бял свят, създадени от самите фермери в задния им двор.
БИОГАЗ
Ако сте посещавали което и да е от големите европейски изложения на земеделска техника, то няма начин да не сте видели прототип на задвижван от биогаз трактор.
Австрийският производител Steyr (част от CNH Industrial) засега води в разработките с неговия модел 4135 Natural Power. Той има мощност от 136 к.с. и за първи път бе представен на Агритехника 2011. Но на Агритехника 2013 същият трактор се появи боядисан в синьо и наречен New Holland Т6.140.
Тракторът е задвижван от метан и отделя много малко вреден въглерод.
Само в Германия има 3500 инсталации за производство на биогаз, така че теоретично фермерите в Европа биха могли сами да задоволяват нуждата си от гориво. Излишната енергия, произвеждана от анаеробния процес от производството на биогаз, би могла да се продава по национална мрежа.
Как работи?
New Holland Т6.140 използва четирицилиндров, 3-литров двигател с мощност от 135 к.с. и 620 об/мин. Метанът се съхранява под високо налягане в стоманен резервоар, а 50 кг от него би трябвало да са достатъчни за половин ден работа. Има и резервоар за дизел с вместимост 15 литра, така че след като газът свърши, двигателят автоматично превключва в режим на работа с дизелово гориво.
Решението е много екологичносъобразно – вредните емисии на отработените газове се намаляват с до 80 на сто, частиците сажди – с 99 на сто. Икономията на разходите в сравнение с използването на дизел е 25 – 40 %, според New Holland. Освен това трактор, задвижван от метан, няма причина да е по-скъп от дизелова версия.
Но има и уловка – суровият газ трябва да бъде филтриран, преди да може да се използва на немодифициран дизелов двигател. Тази процедура прибавя няколко хиляди евро към разходите.
Освен това фермерите трябва да помнят, че ако възнамеряват да продават произведеният от тях биогаз в националната мрежа (каквато у нас няма), той трябва да има ниско ниво на влага и сяра, за да отговаря на търговските стандарти за природния газ.
Силни страни
 разходите за гориво намаляват с до 40 на сто;
 може да се произведе в стопанството;
 не изисква особена преработка в съществуващите двигатели – може да работи заедно с дизел;
 минимални загуби на конски сили (6 – 7 %).
Слаби страни
 изисква големи мощности за складиране – биогазът се компресира много трудно;
 филтриращите и компресиращите системи добавят значителни разходи;
 фермерите трябва да отглеждат царевица вместо други продоволствени култури.
ВОДОРОДНИ КЛЕТКИ
Въпреки че Allis-Chalmers има трактор с водородни клетки още през 1959 г., New Holland е лидер в днешните изследвания, насочени към създаването на трактор, задвижван от водород. Компанията тества второто поколение прототип във ферма, където се използват соларни панели и биогазови установки за производството на електричество, което генерира водород.
Системата е много ефективна и има само една слаба страна – цената. Водородните клетки засега са много скъпи, но икономиите, които създават, има вероятност да намалят стойността на технологията, ако тя стане популярна и в други индустрии.
В бъдеще електричеството може да се добива от вятъра, слънцето или биомаса, а водород да се генерира чрез електролиза на водата. Фермите биха могли да използват свои собствени възобновяеми източници на енергия, за да извличат водород от водата.
New Holland предположи, че трактор с водородно гориво би могъл да излезе на пазара през 2020 г., но всичко ще зависи от това дали цената на водородните клетки ще намалее.
Как работи?
Горивните клетки се състоят от два електродни сандвича около електролит. Кислородът (от въздуха) преминава над един електрод и водородът (в компресирана форма в резервоара) преминава над другия, генерирайки електричество.
Електричеството се складира в литиево-йонна батерия и се предава на колелата чрез електрически двигател. Единственият остатъчен продукт е водата, така че по отношение на нормите за отработените вредни вещества тази технология е лидер.
Задвижването на трактора от въглерод има поне 55 на сто ефективност по отношение на оползотворяване на енергията, докато двигателят с вътрешно горене оползотворява едва 40 на сто, в най-добрия случай.
Силни страни
 водород може да се произведе във фермата;
 много по-висока енергийна ефективност от двигателя с вътрешно горене;
 много малко остатъчни продукти.
Слаби страни
 скъп;
 нуждае се от източник на електричество.
ДЪРВЕСИНА
Фермерите днес може и да не са чували за трактори, задвижвани чрез изгаряне на дървесина, но точно дървесината е задвижвала много селскостопански машини от началото на 20-и век.
Недостигът на петрол направил тази алтернатива привлекателна по време на Първата световна война – във Франция и в Германия тя се използвала широко. Всъщност един от лидерите в съвременните технологии при производството на трактори – Fendt, е произвел 1600 машини, задвижвани от дървесина през годините.
Такива машини са произвеждани във Франция чак до 1980 г. за износ в развиващите се страни, но вече са минали 60 години, откакто не са правени никакви по-сериозни изследвания в тази насока.
Как работи?
Да управляваш трактор, задвижван на дърва, е все едно да караш стар локомотив. Това изисква много работа и ангажименти. Дори и след като огънят е запален, трактористът трябва да изчака 20 минути, преди в резервоара да се събере достатъчно газ, отделен в процеса на горенето, за да може да потегли.
Нарязаната дървесина (оптимален процент на влагата 15 %) се товари в голям изправен цилиндър. След като дървесината се нагрее до 1000 С, тя произвежда въглероден окис и азот. Нивата на кислорода внимателно се намаляват, за да се предотврати взрив на газа.
Газът се насочва през пречистваща система, която премахва частиците пепел и сажди, през охлаждаща система, за да се отделят субпродуктите на катрана. В противен случаи те ще запушат частите на горивната система.
Чистият газ, готов за изгаряне, преминава през специално създаден карбуратор, където се обогатява с кислород, за да може да гори в горивната камера. Fendt G25 с мощност 25 к.с. е изразходвал около 25 кг дървесина за час работа, при движение е имал нужда от пълнене с дървесина на всеки 3 часа.
Системата обаче има проблеми. Огромните резервоари значително ограничават видимостта, но не могат да поберат достатъчно дървесина за цял ден работа. Така че, след като петролът отново се намирал лесно, системите за задвижване на трактори с газ, произвеждан от дървесина, били забравени.
Силни страни
 ниска цена;
 относително екологично чисто;
 подходящо за гористи райони;
 със засаждане на подходящи за горене растения, фермерите много лесно могат да осигурят самозадоволяването си с гориво.
Слаби страни
 от 60 години никой не е правил изследвания в тази насока;
 15 % намаляване на мощността;
 изисква редовно изпразване на пепелта от трактора.
СЛЪНЧЕВА ЕНЕРГИЯ
Соларните панели са популярни вече 15 години. Те не се поставят само на покривите на домовете, производителите вече пуснаха на пазара фуражораздаващи машини и малки косачки, задвижвани от слънчева енергия.
Но задвижването на мощен трактор от слънцето е вече друга работа. Вече 5 години австралийска компания, наречена Heliotrac, се е заела сериозно с решаването на тази задача.
Нейните планове за изцяло задвижван от слънцето трактор включват соларен панел с размер 26 кв. м, поставен на тавана на машината, който може да променя позицията си в зависимост от положението на слънцето. Така се повишава ефективността с 40 на сто в сравнение със стационарните панели.
Получаваната мощност е скромните 4 кW (5, 5 к.с.) и от компанията твърдят, че машината може да работи ден и половина при по-леки работи. Но изискващите повече мощност дейности имат нужда от по-голям акумулатор.
Няколко прогресивно мислещи американски фермери също са стигнали до идеята да поставят соларни панели на тавана на трактора, които да улавят слънчевите лъчи и да ги трансформират в електричество, което се съхранява в зарядни батерии и задвижва електрически двигатели.
Как работи?
Американецът Джон Хол е поставил 4 соларни панела с мощност 24 V на тавана на своя Farmall Club.
Панелите захранват девет 12-волтови батерии, монтирани на трактора. Те на свой ред захранват двигател с мощност 10 к.с., монтиран под седалката на водача, въпреки че тракторът може да се включи и в електрическата мрежа, за да се презаредят батериите.
Мистър Хол казва, че след зареждане тракторът може да работи около 5 часа, което прави машината перфектна за малки и семейни ферми.
Този подход е и много ефективен – електрическите двигатели са с до 90 на сто по-ефективни, така че соларните панели биха могли да произвеждат мощност за повечето от необходимите работи.
Няма напразен разход на гориво, както ако дизелов двигател работи на празни обороти например, а пък слънчевата светлина не струва и стотинка.
Задвижваните със соларни панели трактори имат две главни несъвършенства обаче. Първото е техният капацитет да складират енергия – необходими са много батерии, за да продължи тракторът да се движи. Съществува и проблемът на късите зимни дни, особено в северните страни, където самозареждането на батериите от слънцето се оказва трудно.
Силни страни
 малко допълнителни части;
 подобряване на видимостта;
 по-голяма мощност при потегляне;
 безстепенна скоростна кутия;
Слаби страни
 трудно складиране на необходимото количество енергия;
 соларните панели заемат място;
 технологията е ефективна само в места, където има дълги слънчеви часове;
 не е подходяща за големи стопанства с много обработваема земя.
Това е резултатът от усилията на американския фермер Тери Грифин да създаде соларен трактор. Той е поставил соларни панели с мощност 240 W на тавана на Ford 8N, произведен през 1950 г. Панелите поемат слънчевата светлина и я превръщат в енергия. С тази система тракторът постига скорост от 32 км/час и може да работи до 2 часа с 8 батерии. Пълното им презареждане трае от 8 до 10 часа.
ДИЗЕЛ И
ЕЛЕКТРИЧЕСТВО
Електричеството е енергиен сектор, в който човечеството е доста напреднало. Но електрическите коли все още бавно си пробиват път и популярност. Не може да се каже, че електричеството не е подходящо за пазара на земеделски машини – пръскачки, торовнасящи машини и сеялки, двигателите на които могат да се заменят лесно с електрически, вече са на пазара.
John Deere предлага трактора с електрическо задвижване 6210 RE. И други производители вече демонстрираха на изложенията дизелово-електрически прототипи.
Швейцарският дизелово-електрически Rigitrac EWD 120 е може би най-радикалният образец в жанра. Неговият двигател Deutz с мощност 120 к.с. е в състояние да произведе 85 kW (115 к.с.), които задвижват четири мотора на колелата и дават на трактора мощност от 65 к.с.
Как работи?
Няма необходимост от трансмисия или диференциал – монтирането на електрически двигател в колелата означава, че всяко колело се задвижва индивидуално и няма горещина, шум и неефективност, присъщи на двигателя с вътрешно горене. Така могат прецизно да се контролират функции, които обикновено се контролират хидравлично, например завиването на машината и прикачването на инвентар. Силоотводният вал може да се захранва с мощност, независимо от скоростта.
Но е почти невъзможно да се задвижат големи трактори (над 50 к.с.) само от електричество. Няма проблем със захранването, но машините са толкова големи и тежки, че литиево-йонните батерии не могат да ги помръднат.
Има и проблем с високия волтаж на батериите и двигателите, необходими на трактора – създавайки напрежение от 100 kW, 500-волтовата система при мокри условия в средата на полето е предпоставка за беда. Далеч по-безопасна алтернатива е комбинирането на електрическата система с дизелов двигател.
Силни страни
 електрическите двигатели генерират висок въртящ момент при ниски обороти – ниска скорост, мощен инвентар;
 лесно окомплектоване;
 безстепенни скорости;
 няма празен ход, пести енергия.
Слаби страни
 високият волтаж е потенциално опасен;
 ремонтът на машините става по-сложен;
 струва скъпо.
БИОДИЗЕЛ
Биогоривото е най-очевидната алтернатива на дизела сред разгледаните варианти. То се произвежда от рапица и може да работи с повечето дизелови двигатели, без да се налага те да се модифицират. Биодизелът се използва или самостоятелно, или по-често като смес с дизел и е нещо обичайно на пазара от около 5 години. Съдържанието му в резервоарите на всяка земеделска машина е около 10 на сто. Но има и няколко недостатъка. Биодизелът привлича влагата от въздуха, което увеличава съдържанието на вода в резервоара. Той осигурява хранителна среда за бактериите, които вече се намират в горивото, и благоприятства тяхното размножаване, което може да запуши филтрите на двигателя. Това може да повлияе негативно върху работата на двигателя.
Как работи?
Биодизелът работи почти така, както и дизелът. Изгарянето му намалява въглеродния окис, твърдите частици и и въглеводородните емисии, но увеличава азотните окиси. От своя страна модерните двигатели със системи за намаляване на отработените вредни газове не са много толерантни към биодизела.
С въвеждането на Директивата за възобновяеми енергийни източници, която изисква 10 на сто от енергията за транспортните средства до 2020 г. да се осигурява от възобновяеми източници, изглежда, че биодизелът ще е единственият източник на енергия, който ще може да изпълни това изискване.
Но дали биодизелът е дългосрочната алтернатива на петрола, е сложно да се каже, тъй като световните нужди от храна непрекъснато нарастват и е трудно да се отделят толкова големи площи земеделска земя за отглеждането на достатъчно маслодайна рапица, от която да се произвеждат необходимите количества биогориво.
Силни страни
 може да се използва на съществуващите двигатели;
 достъпно;
 налично.
Слаби страни
 10 % по-малко мощност;
 2-3 % по-висока консумация на гориво;
 склонност към окисляване и абсорбиране на вода – ограничен срок на складиране;
 отглеждането му заема значителни площи, необходими за отглеждането на продоволствени култури.
Дори след като последният етап от екологичните норми за отработените газове вече е в сила, изглежда, че производителите на земеделска техника не могат да въздъхнат с облекчение. Сега те ще трябва да насочат бюджетите и ресурсите си към откриването на енергиен източник на бъдещето. След биодизела, биогазът изглежда като най-вероятната алтернатива. Другите варианти също имат своите привлекателни страни, но твърде много закони на физиката трябва да се преодолеят, за да станат реалност. Водородните клетки са много ефективни, но са твърде скъпи, за да получат масово разпространение във фермите.
Отговорът ще дойде, когато цената на дизела стане толкова висока, че вече ще бъде непосилна за фермерите. Това ще принуди производителите на земеделска техника да излязат на пазара с работеща алтернатива. Но дотогава, изглежда, че дизелът ще си остане най-разпространеното гориво.

Прочетена 4711 пъти
Оценете
(0 гласа)

Оставете коментар

Моля, попълнете всички полета означени със звездичка (*). Не се допуска HTML код.

logo naz

 

 

гр. София 1124, ж.к. Яворов, бл.8, вх.В, ет.1, ап.1
Е-мейл: Този имейл адрес е защитен от спам ботове. Трябва да имате пусната JavaScript поддръжка, за да го видите.
Телефон: +359 895 451 986
Факс: +359 895 451 986

  Фейсбук страница на "Гласът на земеделеца"
  Фейсбук страницата на "Пчела и кошер"


Контакти | За реклама | За нас | Условия

Етикети Kaрта на сайта