Obecnie główny nacisk na elektromobilność kierowany jest w stronę transportu drogowego osobowego i dostawczego. Jednak jest on coraz bardziej poważany również w innych sektorach rynku np. w rolnictwie. Choć nie jest to proces aż tak szybki jak w przypadku samochodów, to bez wątpienia jest to krok w dobrą stronę.

Wartość rynku maszyn ciężkich określana jest na około 292 miliardy dolarów. Jest to sektor, który ma duży potencjał, zwłaszcza jak weźmie się pod uwagę fakt, że w Polsce produkcja roślinna odpowiadała za 40 proc. upraw, a zboża za 35 proc. Zgodnie z tym można przyjąć, że trzon polskiego rolnictwa opiera się na uprawach, a tym samym wykorzystaniu kombajnów, ciągników czy traktorów. Nie są to jednak tanie sprzęty. W pełni wyposażone kombajny wyceniane są na kwoty siedmiocyfrowe. To one w głównej mierze napędzają sprzedaż. Jednak również ciągniki są poważane na rynku. John Deere informował, że spośród 305 000 ciągników zakupionych w Ameryce Północnej w ubiegłym roku, około 68 proc. stanowiły warianty o mocy poniżej 40 koni mechanicznych. Te o mocy 100 KM osiągnęły pułap 6605 sztuk.

Pojazdy rolnicze to jednak nie tylko gigantyczne pieniądze jakie są wydawane na ich zakup. To również emisyjny horror. W samych Stanach Zjednoczonych Ameryki, ciągniki zużywają 5,3 miliarda galonów paliwa (ponad 20 miliardów litrów) rocznie. Jak wskazuje Agencja Ochrony Środowiska (EPA), rolnictwo odpowiada za 10 proc. emisji gazów cieplarnianych w kraju. Dla porównania za 1/3 emisji odpowiadają samoloty, pociągi i samochody razem wzięte.

Proces już trwa

Rozwiązaniem tego problemu może być elektromobilność. Od jakiegoś czasu pracuje się już nad wariantami elektrycznymi pojazdów rolniczych. Przykład może stanowić firma Monatch, która postanowiła stworzyć wariant elektryczny ciągnika rolniczego. W odróżnieniu od samochodów, tutaj nie ma płaskich baterii niczym w Tesli. Są one ułożone w bloki i umiejscowione w przedniej części pojazdu, by stanowić przeciwwagę dla podczepionego sprzętu do obróbki z tyłu. Producent nie zdradza jakiej pojemności akumulator w nim zastosował, ale deklaruje, że jest w stanie pracować przez około 10 godzin średniej intensywności – np. oprysk lub 5 godzin cięższych zadań – np. orka. Zaletą tej konstrukcji jest też łatwa wymiana akumulatorów, co jest niemożliwe (przynajmniej na razie) w samochodach np. osobowych. Dzięki dwóm bateriom i stosunkowo szybkiej ładowarce, Monarch twierdzi, że jego maszyna może pracować 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.

Na baterię albo kabel

Swój elektryczny produkt ma również John Deere. Kompaktowy elektryczny ciągnik oparty jest na znanych modelach John Deere serii 1. Kluczową jego cechą jest duża moc WOM, która pozwala kosić ponad 10 000 metrów kwadratowych trawnika na jednym ładowaniu, trwającym 4,5 godziny. Innym przykładem od Jophn Deere’a jest ciągnik elektryczny SESAM. Posiada dwa silniki o mocy po 150 kW. Pojemny akumulator pozwala natomiast na 4-godzinną pracę lub przejechanie około 55 km. Z kolei czas ładowania to 3 godziny.

– John Deere już w 2007 roku wprowadził seryjnie produkowane ciągniki ze zelektryfikowanym układem napędowym, model 7430 oraz 7530 E Premium. Rozwinięciem tych konstrukcji był model 6210 RE w 2011 roku. Kolejną seryjnie produkowaną maszyną była wprowadzona w 2013 ładowarka 644K z układem spalinowo-elektrycznym. Następnie John Deere zaprezentował koncepcyjne konstrukcje, w 2016 w pełni elektryczny o zasilaniu bateryjnym, ciągnik SESAM oraz w 2018 elektryczny ciągnik zasilany przewodem, GridCON. W 2019 w pełni elektryczne, również bateryjne 1RE oraz Joker. Najnowszym seryjnie produkowanym ciągnikiem ze zelektryfikowanym układem napędowym, w tym wypadku przekłądnią, jest zaprezentowany w 2019 model 8370 eAutoPowr. W 2021 zaprezentowano również koncepcyjną koparko-ładowarkę 580 EV o zasilaniu bateryjnym ­– powiedział Tomasz Kalociński Manager Training Center & Training Shared Services w John Deere Polska Sp. z o.o.

Problematyczne ładowanie

Wyzwaniem dla elektryfikacji rolnictwa, podobnie jak w przypadku transportu drogowego są akumulatory. Specyfika i konieczność ładowania akumulatorów, zwłaszcza w czasie konieczności ciągłej pracy i szukania okien pogodowych, jest problematyczna. Z tego względu trwają prace nad magazynowaniem energii oraz wydłużania czasu pracy bez konieczności ładowania. Pośrednim rozwiązaniem tego problemu jest koncepcja John Deere’a, który w ciągniku elektrycznym GridCON zastosował kilometrowy kabel na stałe podłączony do sieci elektrycznej. To rozwiązanie jednak miałoby sens, gdyby na polach podprowadzony byłby prąd. – To jeden z prototypów w John Deere, który sprawnie radzi sobie na testach od 2018, a od 2019 wspomaga również rozwój maszyn o zasilaniu bateryjnym, np. modelu Joker. Jest to jeden ze szczególnych typów zasilania i sprawdza się w równie specyficznych zastosowaniach – dodał Kalociński.

Nie tylko silnik

Warto jednak zwrócić uwagę na fakt, że elektryfikacja w rolnictwie to nie tylko silnik i akumulator, który napędza pojazd. To również wykorzystanie napędów elektrycznych w zamian np. za stosowaną hydraulikę. Ponadto w przypadku rolnictwa mówi się też o znaczących ułatwieniach i innowacyjnych rozwiązaniach, jak bezstopniowa przekładnia z elektromechanicznym rozdziałem mocy. W porównaniu z konwencjonalnymi przekładniami CVT, napęd jest bardziej wydajny i odporny na zużycie. Kolejną istotną cechą jest dostarczenie do 100 kW energii elektrycznej do zewnętrznej pracy. – Prace w kierunku elektryfikacji oraz elektromobilności nie ustają i są ważnym kierunkiem rozwoju w John Deere. Rynek powoli skłania się ku tego typu rozwiązaniom, jest to jednak na razie wąski obszar zastosowań, przynajmniej w rolnictwie – podkreślił Kalociński.

Dron opryska pole

Rozważa się też wykorzystywanie dronów np. do oprysków. Maszyna opracowana wspólnie przez John Deere i Volocopter ma średnicę 9,2 m i jest napędzana przez 18 wirników. Ma w pełni elektryczny napęd z wymiennymi akumulatorami litowo-jonowymi. Jedno ładowanie akumulatora pozwala na lot do 30 minut, a VoloDrone może być obsługiwany zarówno zdalnie, jak i automatycznie, na zaprogramowanej trasie. Rama drona jest wyposażona w elastyczny ujednolicony system mocowania ładunku. Tym samym można do niego zamocować różne rzeczy. Dzięki niskiej wysokości latania można uzyskać znaczący zasięg do 6 ha/godz.

Przedstawione przykłady to tylko niektóre z działań, które obecnie są sprawdzane i rozwijane w sektorze rolnictwa. Jednak wszystko jak na razie wskazuje, że stagnacja napędowa jeszcze trochę potrwa. Wynika to z konieczności rozwoju akumulatorów oraz ich szybkiego ładowania. Wieś potrzebuje innych rozwiązań niż obecnie stosuje się w transporcie drogowym. W tym przypadku konieczne są nieszablonowe działania. Jeżeli uda się je wytworzyć oraz zoptymalizować koszty, to elektromobilność z mocniejszym akcentem zostanie wprowadzona również w rolnictwie.

Maciej Gis