Тема эффективности использования дизельного топлива только в последние десятилетия вошла в сферу пристального внимания крестьян, после того, как в прежние годы в центре внимания стояло, прежде всего, соответствующее срокам и качественное выполнение работ с помощью современных машин. Импульсом для актуальной до сих пор дискуссии стали, наряду с растущими ценами на топливо, политически закрепленные экологические нормативы по выбросам выхлопных газов, которые с момента принятия положения 97/68/EG в 1997 году распространяются и на мобильные машины.
Успешная техническая реализация требуемого законодательством сокращения эмиссий и параллельная оптимизация менеджмента двигателей с целью сокращения расхода топлива потребовала от производителей двигателей, тракторов и самоходных уборочных машин большого объема научно-исследовательских работ. Актуальные результаты сельскохозяйственных и сельхозмашиностроительных исследований и практики показывают, что только за счет дальнейшей оптимизации двигателя внутреннего сгорания заметного повышения КПД дизеля достичь больше не удастся. Для этого требуется всесторонний подход, который в ходе нескольких этапов как, например, оптимизация процессов в одном узле, во всей машине, в системе машин, в конечном итоге рассматривает процесс сельскохозяйственного производства полностью. Эта основополагающая мысль будет ниже подкреплена примерами актуальных разработок, удостоенных медалей выставки Agritechnica.
Показательным для удачной оптимизации процессов трансмиссии является гибридный телескопический погрузчик фирмы Merlo. Реализованная в этой машине гибридная электросистема позволяет, по данным производителя, редуцировать приводную мощность дизельного двигателя с >100 кВт до 56 кВт и, в зависимости от рабочего цикла, повысить КПД дизеля до 30%. Использование такого рода систем повышает не только КПД привода, но и всего процесса в целом благодаря лучшей регулируемости и управляемости привода.
Также золотой медали Agritechnica-2013 была удостоена система сепарации картофеля Airsep фирмы Grimme Эта новая разработка реализует оптимизацию рабочих процессов внутри одной машины. Представленная система для пневматического отделения примесей во время уборки картофеля обеспечивает, наряду с повышением пропускной способности, рост КПД дизельного топлива благодаря отказу от требующей больших энергозатрат сепарации почвы на пограничных участках.
Новая система Axmat, разработанная фирмой Rauch в сотрудничестве с фирмой-специалистом по измерительной технике MSO, является удачным примером оптимизации машины в целом (оптимизация разбрасывания удобрений). Система способна с помощью микроволнового сенсорного датчика онлайн регистрировать распределение удобрений дискового разбрасывателя удобрений и регулировать настройки в зависимости от сорта удобрений и ширины захвата. В результате достигается автоматическая оптимизация распределения минеральных удобрений. Вклад этой системы в сбережение энергии достигается за счет улучшения эффективности подкормки при одновременном повышении гарантии получения урожая за счет компенсации воздействия погодных условий и партии удобрений.
Еще одним шагом в сторону повышения КПД дизельного топлива является оптимизация системы сельхозмашина-трактор. Представленная фирмой CLAAS и удостоенная серебряной медали выставки Agritechnica система ICT (Implement Controls Tractor) оптимизирует как рабочие процессы, так и производительность сцепки трактор-машина. На примере системы машин, состоящей из тюкового пресс-подборщика и трактора, фирма CLAAS демонстрирует управление трактором на базе настроек прицепной сельхозмашины.
Многочисленные успешные разработки для оптимизации комбинаций трактор-машина, некоторые из которых удостаивались медалей Agritechnica, уже имелись и в прежние годы. Достаточно назвать «разумную сцепку с погрузчиком-кормоизмельчителем» фирмы Alois Pottinger Maschinenfabrik и John Deere Tractor-Implement Automation, получившие серебряные медали в 2009 году, или систему Potato Suite фирмы Grimme, удостоенную медали в 2011 году.
Эти разработки стали возможными благодаря созданию практичных приложений единого для всей отрасли стандарта передачи информации (ISOBUS – Standard ISO 11783). Многолетние споры в международном сельхозмашиностроении относительно конфигурации этого норматива увенчались беспримерным успехом на пользу всем потребителям.
Несмотря на весьма отрадное развитие в области приложений на базе ISOBUS в последние годы нам приходится здесь сталкиваться с промышленно-политической дилеммой: продукция малых и средних предприятий должна управлять продукцией концернов мирового масштаба, так сказать, Давид управляет Голиафом. Здесь скрыты шансы для сельхозмашиностроения, но одновременно и риски, в том случае, если «великаны» воспользуются своей силой и захотят помешать средним и малым фирмам, создавая искусственные электронные барьеры.
Наибольшего эффекта для повышения КПД дизельного топлива можно достичь за счет оптимизации отдельных производственных шагов или же производственных процессов в целом. Далее будут представлены некоторые примеры из растениеводства.
Продуманная организация севооборота и использования гербицидов: крестьянину следует основательно взвесить стоит ли краткосрочная экономия дизеля путем повышенного внесения гербицидов образования долгосрочной резистентности посевов. Борьба с сорными травами путем адаптированного севооборота и обработки почвы снижает опасность возникновения резистентности, в том числе и на селективные гербициды. Резистентность в будущем приведет к увеличению необходимого числа обработок почвы, а, значит, и к повышению использования дизельного топлива в том случае, если не появятся новые действующие вещества. Включение в производственную палитру именитых фирм плугов можно считать индикатором осознания этой проблемы.
Эффективное обращение с данными прецизионного земледелия с обеспечением информационной безопасности. Завершенный несколько месяцев назад многолетний исследовательский проект iGreen создал сеть для стандартизированного обмена данными и знаниями в сельском хозяйстве. Консорциум в составе 24 партнеров по проекту, представлявших науку и госучреждения, пришел, в частности, к выводу, что следует стремиться к открытым портам и контентам вместо отдельных частных решений. Не зависящая от фирмы-производителя коммуникация в парке машин является важным компонентом для целостного подхода к (сельскохозяйственной) производственной цепочке. Цель при этом – оптимизация всего производства в целом, а не создание локальных оптимумов.
Основополагающим условием для всеобъемлющего использования собираемых сегодня в большом количестве данных с целью повышения КПД дизельного топлива является уверенность крестьян в безопасности своих данных. В свете последних разоблачений злоупотреблений международных разведывательных служб понятно, что крестьяне выражают опасения относительно размещения своих экономически важных данных в «облаке» на принадлежащих частным фирмам серверах.
Значительный потенциал для повышения эффективности использования дизельного топлива скрывается в оптимальном комбинировании тракторов и сельхозмашин по мощности. Исследовательский проект берлинского технического университета на примере обширных массивов данных показывает множество случаев чрезмерной (до 119 кВт) или недостаточной (до 45 кВт) моторизации в производящем пшеницу предприятии. Эти результаты должны стать стимулом для более пристального внимания к обеспечению мощностей для отдельных рабочих процессов в будущем, как со стороны руководителей хозяйств, так и со стороны производителей сельхозтехники.
Использование спутниковой навигации создает особенно в растениеводстве основу для дальнейшего развития сберегающих дизельное топливо технологий. Назовем здесь два примера:
Технология «полосной обработки почвы» (Strip-Till) сочетает на рядковых культурах преимущества прямого высева и интенсивной прикорневой обработки. Это позволяет не только достичь экономии дизельного топлива, но и повысить эрозионную защиту. Технологию можно использовать как отдельно, так и в комбинации. Хороший многолетний опыт имеется в Северной Америке, здесь при использовании мульчирующей технологии получают сравнимые с традиционными системами урожаи при одновременном заметном снижении эрозии. Многочисленные технические решения для внедрения технологии Strip-Till в Европе были представлены на выставке Agritechnica-2013.
Еще одну возможность экономии дизельного топлива с использованием спутниковых систем вождения представляет из себя Controlled Traffic. Эта техника дает возможность осуществлять менеджмент проездов по производственным площадям. Цель при этом – образование постоянных колей, которые наряду с расширением доли продуктивных площадей приводят к улучшению структуры почв и, тем самым, к сокращению использования плуга. Сегодня в Западной Европе возможно сокращение доли проездных площадей до 25-40%. Первым шагом на пути практического внедрения могут стать постоянные обработочные и проездные колеи для критических рабочих проходов во время уборки, внесения органических удобрений и транспортировки, такой вариант называют также Controlled Traffic light. Условием для реализации технологии Controlled Traffic является наличие машин с одинаковой или адаптированной к соответствующей системе колей рабочей шириной. Здесь промышленность должна дополнить свое предложение.
В завершение остановимся на возможных будущих технологиях, позволяющих экономить дизельное топливо. Одной из концепций могло бы стать возрождение тросового (канатного) привода с использованием современных технических возможностей. Основавший впоследствии Немецкое сельскохозяйственное общество Макс Айт во второй половине XIX века весьма успешно распространяло эту технологию во многих странах мира. В свете постоянно растущей собственной массы тракторов основной аргумент тросового (канатного) привода приобретает новое значение. Поля во время обработки не подвергаются проезду тяговой техники. Это дает экономию дизельного топлива в результате отсутствия сопротивления качению и потерь при пробуксовке. Арифметически возможна экономия дизеля до 30% при комбинировании с дизель-электрическим гибридным приводом. Концептуальная модель, разработанная Высшей школой прикладных наук Кёльна, была представлена на выставке Agritechnica в 2013 году.
СХВ
