Сахар производят в 113 странах мира, из них в 42 — из сахарной свёклы. В основном это страны с умеренным климатом, такие как страны Западной, Центральной и Восточной Европы, США, Китай и Япония. Во всём мире урожай сахарной свёклы собирают примерно с пяти миллионов гектаров.
Производство биоэтанола, требующее дополнительных площадей для выращивания сахарной свёклы, часто связано с производством сахара. С тех пор как начались дискуссии об «энергетической революции», к этому добавилось ещё одно направление, особенно популярное в Германии, — использование сахарной свёклы на биогазовых установках для разбавления субстрата с высоким содержанием кукурузы. Важную роль здесь играет тот факт, что сахарная свёкла даёт один из самых высоких урожаев сухого вещества среди всех культур в легко ферментируемой форме.
Сахарные компании и производители сахарной свеклы в ЕС подготовились к либерализации рынка в 2017 году. Однако спустя пять лет после либерализации рынка стало очевидно, что рентабельное производство для глобального рынка невозможно (без государственных субсидий). Конкурентоспособность также связана с оптимизацией затрат на использование существующих систем, что приводит к реструктуризации и закрытию заводов.
Неурожаи из-за погодных условий и болезней, вызывающих пожелтение ботвы, а в настоящее время ещё и нашествие тростниковой цикадки (переносящей такие заболевания, как столбур и/или SBR = синдром низкого содержания сахара), привели к сокращению посевных площадей, снижению производства сахара, дефициту на рынке и, как следствие, к росту цен на сахар и свёклу, который усугубляется резким повышением (энергетических) затрат на выращивание и переработку.
Несмотря на всё это, «аграрный бум», наблюдавшийся в последнее десятилетие, когда вырос спрос на надёжные технологии сбора урожая, похоже, уступил место «статус-кво», сохранявшемуся в течение последних двух лет: замене и обновлению использовавшихся машин.
Основной принцип «сбора урожая» по-прежнему актуален!
Необходимо собрать как можно больше сахара, выращенного на поле и пригодного для переработки на заводах, и хранить его в хранилищах — насколько это возможно с точки зрения климата и «фитосанитарных» условий. Кроме того, эксперты отмечают, что из-за прогресса в селекции и выращивании свекла теперь имеет значительно меньшую листовую основу и содержит меньше вредных веществ, не относящихся к сахарам, что позволяет эффективно извлекать из нее сахар. Также требуется техническая поддержка для быстрого повышения урожайности свеклы при выращивании: постоянно растущие объемы приходится вывозить с полей.
Эти взаимосвязи неизбежно влияют на требования к технологиям сбора урожая: бережное отношение к почве, минимальные потери, минимальное повреждение и (срезание) травмирования, отсутствие (зелёных) остатков листьев, простота — оптимально комфортная и автоматизированная — в эксплуатации и при этом экономичность и надёжность.
От 6 до 8 / от 9 до 12 рядов
В сегменте уборки свеклы, судя по всему, достигнуто определенное плато в рамках общей тенденции к ориентированной на производительность и стоимость полностью автоматизированной механизации в сельском хозяйстве. Крупные самоходные машины, обычно с шестью рядами, все чаще с девятью и даже 12 рядами, а также с (промежуточным) бункером, теперь являются стандартом во всем мире. То, что началось в 1974–1975 годах с появлением первых 6-рядных свеклоуборочных комбайнов с бункерами Südzucker-Betaking 3000 и Holmer-System Paintner, совершенствовалось и продолжает совершенствоваться в течение последних нескольких десятилетий. С тех пор не было выявлено какой-либо чёткой тенденции в отношении оптимального расстояния между рядами или посевных площадей. Оптимальное расстояние между рядами — 30, 45, 50, 56 или 60 см — зависит от ряда других факторов, связанных с сельскохозяйственным предприятием. Однако система сбора урожая должна обеспечивать правильный и чистый сбор 100 000 растений с гектара и их бережную транспортировку с поля.
Дальнейшие разработки в области бережного обращения с сахарной свеклой и снижения содержания почвы при сохранении низких потерь урожая — и все это при максимальной защите почвы — теперь обычно применяются только в многорядных самоходных машинах, которые собирают урожай силами одного оператора. Для 12-рядных версий всегда требуется дополнительная сложная технология/логистика вывоза с поля. Однако основное внимание всегда уделяется снижению нагрузки на почву. Перевозимые 6-, 8- и 12-рядные варианты (толкатель + комбайн-погрузчик) используются только на обширных равнинах Северной Америки и в черноземных регионах Восточной Европы, где решающее значение имеет максимальная эффективность в кратчайшие сроки — из-за коротких периодов сбора урожая, обусловленных погодными условиями, — а ширина транспортного средства на дороге не регулируется никакими специальными правилами. Обязательным условием для этого являются стандартизированные условия эксплуатации (большие, абсолютно ровные площади; однородные, гумусные, супесчаные почвы и т. д.). Из-за локальных различий в уклонах, типах почв и рельефе местности эти простые в конструкции машины быстро выходят из строя.
Системы помощи водителю
Меняющиеся требования к внешнему виду свеклы (очистка от ботвы/целая свекла) для использования в биогазовых установках и длительного хранения также стимулируют инновации. Высокая мобильность, маневренность, быстрая готовность к работе и надежность в эксплуатации — параметры, необходимые для эффективной работы на участках любого размера (с уклоном/без уклона). Большое внимание необходимо уделять эргономике и обучению персонала работе в удобных высокотехнологичных кабинах.
Мониторинг с помощью камер, в том числе для целых узлов машины, и управление с помощью сенсорного экрана через интерфейсы на мониторе или на нём требуют максимального внимания от водителя, который благодарен за любую автоматизацию. Системы помощи водителю остаются основным трендом. Однако это не должно приводить к пренебрежению базовыми знаниями о почве и собранном урожае, то есть к отказу от высококачественной работы в приемлемых почвенных условиях. Также были протестированы проекты, предлагающие помощь в навигации и определении оптимального времени развёртывания крупногабаритных машин. Чтобы упростить сложный процесс сбора урожая, особенно при работе с более чем шестью рядами, производители машин вкладывают значительные средства и трудовые ресурсы в разработку систем помощи водителю, автоматизированных систем, зависящих от производительности, и необходимых для этого датчиков. Часто компании сотрудничают с учёными (например, для адаптации скорости машины в зависимости от скорости работы подъёмных и очистительных механизмов).
Использование новейших технологий шасси с балансировкой и стабилизацией крена для 2- и растущего числа 3-осных машин не только повышает эксплуатационную гибкость на наклонных участках. Это также является целью использования удлиненных складных бункерных стрел для создания более крупных захватов для 10-метровых погрузчиков или землеройных установок, на которых подъемные инструменты (вибрационные рыхлители и колеса Oppel) устанавливаются по отдельности и автоматически, точно и независимо друг от друга адаптируются к (неровной) поверхности почвы. Эта функция, вероятно, будет становиться все более востребованной, особенно при большей ширине захвата, а для 12-рядных машин она является обязательной. Что касается веса, то все чаще используются более легкие, но при этом прочные материалы, а тяжелые полозья или сенсорные колеса заменяются «легкими» датчиками. Профессиональные машины можно не только обслуживать (дистанционно) с помощью смартфонов и/или планшетных ПК, но и оптимизировать их настройки (телематика), что сокращает время и затраты на работу и делает вождение еще более комфортным.
Минимальная скарификация или дефолиация
Распространённая в США практика удаления ботвы сахарной свёклы с помощью валов с резиновыми и стальными молотильными барабанами, скорость вращения и рабочая высота которых должны подбираться индивидуально в зависимости от культуры, также привела к дальнейшему развитию скальпирования с помощью датчика контакта с поверхностью. В то же время все производители предлагают эффективные и недорогие решения для удаления ботвы, которые называются «минимальным скальпированием».
Фермеры быстро освоили методы скарификации и минимальной скальпизации, так как они позволяют повысить урожайность на 3–4 %. В большинстве стран/компаний партнёры по переговорам в сахарной промышленности договорились о «целевой свёкле без листьев» — и у технологии есть подходящее решение.
Очистка от ботвы с помощью двух независимо работающих передних валков является полноценной альтернативой для самоходного свеклоуборочного комбайна с бункером как для свеклы, предназначенной для производства биогаза, так и для свеклы, предназначенной для сахарного завода. Перевозимый трехвальный очиститель от ботвы с/без скальпера продается или эксплуатируется в двухфазных системах (например, за рубежом/в Восточной Европе). Его можно использовать даже в 12-рядной версии с той же скоростью, что и отдельно перевозимый комбайн-погрузчик.
Логистика очистки почвы от свеклы
Эффективная переработка свеклы на сахарных заводах (или биогазовых установках) требует управления большими потоками сырья. При продолжительности кампании 120 дней и более свеклозагрузочные устройства должны работать круглосуточно. Ключевую роль в этом играет (самоходный) очистной погрузчик Maus. Все производители перешли на «10-метровую ширину захвата» с запатентованной особенностью — гибким рабочим углом подъемного стола.
Более широкие и высокие захваты требуют адаптации технологии сбора урожая (а также технологии забора на очистительных погрузчиках) и логистических цепочек, которые поддерживаются и объединяются в сеть с помощью различных программных продуктов. Одним из препятствий является работа в сложных условиях повышенной влажности с высоким содержанием влажной, липкой почвы в захватах. Большинство производителей перешли на использование семи (вместо шести) роликов на входе после подъемного узла, что обеспечивает на 15 % большую площадь очистки. В любом случае, в споре между экспертами о преимуществах турбинной и/или роликовой очистки верно следующее: всё зависит от настроек! Турбинная технология, похоже, задаёт тон среди производителей комбайнов в том, что касается гибкости, снижения веса, расхода топлива и затрат. С другой стороны, роликовый захват и очистка входят в стандартную комплектацию производителей 'Maus'.
Стационарные погрузчики теперь используются только в особых случаях (с подъёмным столом для больших захватов). Дальнейшее развитие в этой области практически не ведётся.
Чистый и без камней
Для поставщиков сахарной свеклы на сахарный завод сбор урожая завершается предварительной очисткой и оценкой внешнего качества (в первую очередь наличия почвы/посторонних предметов/листьев). На биогазовых установках ситуация иная: в зависимости от местоположения и типа почвы требуется сухая или влажная очистка и, прежде всего, удаление камней. В связи с растущим интересом со стороны операторов биогазовых установок все больше известных производителей оборудования предлагают технические решения для соответствующей подготовки (сахарной) свеклы. Потенциальная процедура определяется способом длительного хранения свекольного сырья. В данном случае был выбран силосование свеклы целиком из соображений минимизации потерь и затрат. Инновационные компактные машины, работающие в стационарном или мобильном режиме, используют механические и физические свойства сахарной свеклы, например ее статическую плавучесть в воде. В конце этого процесса можно промыть свеклу, но это не обязательно.
Телеметрия — электроника — производительность
Развитие технологий сбора и транспортировки сахарной свеклы характеризуется широким использованием электроники для регулирования и контроля — будь то на сахарном заводе или в ферментере на биогазовой установке. Технология сенсорных экранов призвана еще больше облегчить работу оператора машины. Операции все больше автоматизируются, чтобы поддерживать или повышать качество работы и сокращать время настройки при смене водителей в режиме круглосуточной работы. Производители могут предложить полный пакет сетевых услуг: управление сбором урожая, видеодокументацию всего рабочего процесса с точностью до секунды или транспортную логистику до сахарного завода/биогазовой установки. План транспортировки запускает процесс сбора урожая для сообщества сборщиков урожая или подрядчика. В Германии большая часть урожая собирается на межфермерской основе. По завершении работ это, в свою очередь, становится основой для последующего механизированного раскрытия и снятия зажимов — без ручного вмешательства, вплоть до предоставления данных, необходимых для выставления счетов.
Более строгие нормы по выбросам выхлопных газов в ЕС (установлен стандарт по выбросам выхлопных газов Евро-5) требуют внедрения новых технологий в двигателях (с добавлением AdBlue) без потери мощности, но это «не обязательно» при продаже в страны Востока. Работа автомобилей на более низких оборотах двигателя позволяет снизить расход топлива и уровень шума при использовании все более мощных машин.
Защита почвы является обязательным условием
Самоходный свеклоуборочный комбайн с бункером — обычно с шестью или девятью рядами, но часто и с 12 рядами — является эталоном во всем мире. В сочетании с новейшими технологиями в области шин, смещенным гусеничным приводом в 3- или 2-осных машинах обеспечивается эффективная уборка урожая без ущерба для почвы, а также «передышка» в работе в периоды плохой погоды осенью. Прогресс в области шин (снижение давления в шинах до 1,4 бар и, как следствие, увеличение площади контакта с поверхностью) в первую очередь благоприятно сказывается на почве. Устойчивость в продольном направлении, пригодность для работы на склонах и распределение нагрузки на оси были улучшены благодаря сложным (гидравлическим) системам подвески. Простые прицепные 6-, 8- и 12-рядные уборочные системы (с отдельной дефолиацией), разработанные исключительно для повышения эффективности и минимизации затрат, теперь используются только на обширных равнинах России и Северной Америки. Транспортные средства с гусеничным ходом, например, для защиты почвы, теперь также используются со свеклоуборочными комбайнами с бункерами для промежуточной транспортировки на поле, где это необходимо из-за большой протяжённости полей и высокой урожайности. Значительно увеличилось разнообразие поставщиков в сегменте (полевых) транспортных услуг.
Заключение и перспективы
Очистка и погрузка с помощью 'Maus' играют ключевую роль в логистической цепочке, связанной с организацией сбора урожая свеклы. В странах, где предварительная очистка проводится на краю поля, самоходный очиститель-погрузчик 'Maus' с 10-метровым всасывающим устройством теперь является частью стандартной процедуры. В странах с большими коллективными хранилищами (например, во Франции) всасывающее устройство заменено бункером, который загружается с помощью колесного погрузчика/экскаватора. Небольшие самоходные или прицепные машины сейчас разрабатываются только для решения специальных задач (в частности, для работы с камнями!). Механизация ухода за ботвой, особенно на основе нетканых материалов, получила широкое распространение в результате длительных кампаний. Цифровое объединение в сеть процессов посева, культивации, сбора урожая, ухода за ботвой и транспортировки обеспечивает оптимизацию всей технологической цепочки. В то же время все больше процессов становятся цифровыми благодаря высокопроизводительной бортовой электронике, которая связывает мониторинг процесса сбора урожая и последующую логистику транспортировки свеклы. В качестве дополнительных ключевых факторов, влияющих на качество работы и производительность уборочной машины, не стоит упускать из виду комфорт оператора и условия его рабочего места.
Поддержка телеметрии и интегрированные системы взвешивания оптимизируют технологическую цепочку вплоть до дальнейшей переработки сахарной свеклы, обеспечивают мониторинг и помогают в техническом обслуживании и сервисе. Тем не менее содержание почвы в собранном урожае остается неизвестным фактором. Все производители работают над усовершенствованием деталей, уделяя особое внимание снижению веса транспортных средств, увеличению срока службы изнашиваемых деталей и, в конечном счете, экономии средств. Благодаря техническим инновациям конкурентоспособность свеклы, используемой на сахарных заводах или биогазовых установках, стабилизируется и повышается. В глобальном масштабе это по-прежнему необходимо. Остальные производители машин в настоящее время работают во всех важных регионах выращивания свеклы по всему миру. После дорогостоящих разработок в области автоматизации подъемных механизмов с помощью датчиков (например, в зависимости от скорости подъема) для облегчения работы оператора за последние два года на рынок были выпущены первые результаты проектов с участием независимых исследовательских институтов.
Для регионов, где выращивают свёклу, по всему миру остаётся актуальным сообщение о том, что новейшие надёжные технологии в поле (с оптимально подготовленными водителями) значительно повышают конкурентоспособность свёклы и сахара!
Авторы: By Dr Klaus Ziegler, Eibelstadt; Christoph Ott, Eibelstadt; Dr Oliver Schmittmann, Bonn, Germany.
автоматический перевод с английского языка
Фото: архив СХВ
