Kasvintuotannon energiankulutus. Peltotyöt Jussi Esala - SeAMK

Transkriptio

1 Kasvintuotannon energiankulutus Peltotyöt Jussi Esala - SeAMK

2 2 Kasvintuotannon energiankulutus / peltotyöt Esityksen tarkastelutapa Suora energiankulutus Konekohtainen kulutus Työkone traktori kokosuhteen merkitys Olosuhteiden merkitys Työketjun merkitys

3 3 Kasvintuotannon energiankulutus / peltotyöt Työstä polttoaineen kulutukseen Savimaalla 4*40 cm auran vetovastus on n. 30 kn 20 cm kyntösyvyydellä Hehtaarin työmäärä on kyntövastus * hehtaarille tarvittava ajomatka = W=Fs = 30 kn* 6250 m = 187 MNm = 187 MJ >> vastaa n. 5,2 l polttoöljyä Työhön kuitenkin kuluu n. 25 l/ha! Vetohyötysuhde Voimansiirron hyötysuhde Moottorin hyötysuhde

4 Kulutus l/ha 4 Kasvintuotannon energiankulutus / kyntö kn/m2 100 kn/m2 150 kn/m Erinomainen ƞ Hyvä ƞ Alhainen ƞ Maan ominaisvastuksen sekä traktorin veto- voimansiirto- ja moottorihyötysuhteiden vaikutus kyntötyön (kyntösyvyys 20 cm) laskennalliseen hehtaarikohtaiseen polttoaineen kulutukseen. (Hyötysuhteet erinomaisesta alhaiseen: vetohyötysuhde , voimansiirron hyötysuhde , moottorin hyötysuhde- 0, )

5 Vetovastus kn/m 5 Kasvintuotannon energiankulutus / Aurat Polttoaineen kulutukseen vaikuttavat tekijät Maalaji: Hyötysuhteet: (ed. sivun kuvio) Kyntösyvyys: 1 2 l/ha / 1 cm Säädöt: + useita litroja Maan kosteus: Vetovastus Tr. Vetokyky Maan rakenne: +/- useita litroja Ajonopeus Tr. aura - kokosuhde 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Auran vetovastus (kn/m) savi- ja hiuemaalla kolmessa eri kosteudessa 13, 17 ja 21 cm kyntösyvyyteen kynnettäessä. Normaalikosteus on tässä ollut muovailtavuuden raja-arvon tuntumassa. (Kuvio tehty Arvidsson 2004 aineistosta) 13 cm 17 cm 21 cm

6 6 Kasvintuotannon energiankulutus / Lautasmuokkari Kultivaattori Hehtaarikohtainen polttoaineen kulutus riippuu suuresti Työsyvyydestä Ajonopeudesta Käsittelykerroista Kultivaattorilla piikin rakenteesta Kulutus 6 10 cm työsyvyydellä Maalajista riippuen 6 13 l/ha (mm. DLG testit) - on vajaa puolet kynnön kulutuksesta Kahdella muokkauskerralla kulutus lähenee kynnön kulutusta Voi vähentää jatkokäsittelyn kulutusta

7 Piikin vetovastus N 7 Kasvintuotannon energiankulutus / s-piikkiäes Hehtaarikohtainen polttoaineen kulutus riippuu Muokkaussyvyydestä Piikkien lukumäärä / työleveys Etuladan säädöistä Maalajista Ajonopeudesta Kulutus 4 6 cm syvyydellä: 4 6 l/ha cm 6 cm 8 cm Muokkasusyvyys Toinen muokkauskerta hieman pienemmällä kulutuksella Ladan reipas käyttö voi lisätä 1 2 l/ha Multamaan kulutus voi olla sama kuin kivennäismaan, jos sama yhdistelmä ja sama syvyyssäätö Savi, 1. muokkaus (7 km/h) Multa, 1. muokkaus (7 km/h) Savi, 2. muokkaus (10 km/h) Multa, 2. muokkaus (10 km/h) Kuvio 9. S-piikkiäkeen ensimmäisellä piikkiakselille asetetun s-piikin aiheuttama vetovastus savi- ja multamaalla eri muokkaussyvyyksillä. Kuvio on piirretty Mäkinen 1985 aineistosta

8 8 Kasvintuotannon energiankulutus kynnöstä kylvöön Ero suurimmillaan noin 40 = kg jyviä

9 9 Kasvintuotannon energiankulutus / Niitto Niitto Palkkiniittokoneella tehontarve 1.2 kw/m (ASAE D497.4) >> hehtaarin niittotyö (ilman traktorin osuutta) 1,5 m palkkikoneella n. 2 kwh = 0,2 l/ha Niitto + traktori (2000 kg, 40 kw) noin 2 3 l/ha. Jos traktorin koko on kaksinkertainen myös kulutus voi olla kaksinkertainen Lautasniittomurskaimen akselitehontarve kw/m (DLGtestit, ajonopeus 13 km/h), lisäksi tulee muutama kw vetotehoa Tarpeettoman suuri kierrosnopeus lisää sekä niittotapahtuman että murskauksen kulutusta

10 10 Kasvintuotannon energiankulutus / Niittomurskaus Esimerkki kulutuksen laskemisesta Tr 5000 kg, 90 kw, nopeus 14,4 km/h, vierimisvastuskerroin 0,1 Niittomurskaimen ominaistehon tarve: 15 kw/m Niittomurskaimen tehontarve: 15 kw/m*3,5 m = 52,5 kw Traktorin kulkuvastus: 5000 kg*10 m/s 2 *0,1= 5 kn Traktorin kulkemiseen tarvittava teho: 5 kn*4 m/s = 20 kw + hydrauliikkaan ja voimansiirron tappioita n. 10 kw = 30kW Traktorin kokonaistehon tarve: 52,5+30 = 82,5 kw >>> on lähellä nimellistehoa, ominaiskulutus 220 g/kwh Traktorin tuntikulutus: 220 g/kwh*82,5 kw = 18,1 kg/h = n. 22 l/h Hehtaarin ajomatka (netto): (10000 m 2 /ha)/3,3 m = 3030 m/ha Hehtaarin työaika: (3030 m/ha)/(14400 m/h) = 0,21 h/ha Varsinaisen niittoajan kulutus: 0,21 h/ha*23 l/h = 4,6 l/ha Tehollinen työaika 80 % >> Kulutus n. 5,6 l/ha

11 11 Kasvintuotannon energiankulutus / Pöyhintä ja karhotus Pelkkään niittoon kului n. 4 l/ha (DLG testi 5959F) Niittomurskaukseen kului perhosniittolaitteella n. 3 l/ha, mutta saksalaisessa normissa niittomurskaukseen 5 l/ha Pöyhintä ja karhotus Eri lähteiden mukaan 1,5 3 l/ha / kerta sopivalla koneyhdistelmällä Riippuu voimakkaasti työkoneen ja traktorin kokosuhteesta ja käyttötavasta Pienelle pöyhimelle pieninkin traktori suuri

12 12 Kasvintuotannon energiankulutus / Tarkkuussilppuri Itsekulkevalla silppurilla 70 % tehosta silppuamiseen, 20 % voimansiirtolinjoihin ja 10 % kulkemiseen (Garbers&Harsewinkel 2001) Kelalle tulevasta tehosta 35 % silppuamiseen ja 65 % silpun kiihdyttämiseen, heittämiseen ja puhaltamiseen (O Dogherty 1982) Ylöspäin leikkaava ja heittävä kela kuluttaa 30 % vähemmän (Shinners ym 1991) Tylsä terä ja suuri terävälys lisää leikkaamiseen tarvittavaa tehoa Pienehköllä hinattavalla silppurin käyttöön 4 7 l/ha silpun pituudesta riippuen + laskennallisesti 1,5 2,0 l/ha yhdistelmän kulkemiseen (Savonie ym pohjalta, sato 3 t ka/ha) Itsekulkevalla 9,5 l/ha (DLG test 6027F), Saksalaisessa normistossa 8 l/ha

13 13 Kasvintuotannon energiankulutus / Noukinvaunu Kulutukseen vaikuttaa Teräväli Karhokoko ja sitä myötä hehtaarille ajettava matka Rehun kuiva-ainepitoisuus Siirtomatka Polttoaineen kulutus tehollisessa työssä (Suokannas & Nysand 2006) Noin 4 l/ha (sato-oletus 16,5 t/ha, ka- pitoisuus n. 18 % karhoväli 9 m) Vastaavassa tilanteessa tarkkuussilppurin kulutus reilu 5 l/ha Noukinvaunulla 2,2 l/ha jos ka- pitoisuus 28 % Noukinvaunun silpun pituus keskimäärien 9 cm, tarkkuussilppurin n. 3 cm Noukinvaunun akseliteho ja kulutus (Savoie 1991) Keskimäärin 1,5 l/ha (oletuksena 33 % hyötysuhde tr moottori + voimansiirto)

14 Kasvintuotannon energiankulutus / Korjuuketju Tarkkuussilppuri Niitto 5 l/ha Karhotus 2 Silppuri ja kuljeltus Satokertaa kohti l/ha Noukinvaunu Niitto 5 l/ha Karhotus 2 Noukinvaunukorjuu 8 13 Satokertaa kohti l/ha Erityisesti korjuuta koskevat luvut suuntaa-antavia, koska rehun kosteus, silpun pituus, karhoväli ja kuljetusmatka vaikuttavat tuloksiin Kuljetustyön energiankulutukseen vaikuttaa traktorin ja perävaunun kokosuhde Asetelman tulokset kolmen eri tutkimuksen perusteella laskettu vastaamaan 3 t kuiva-ainesatoa (mm. Brownell ym. 2009)

15 Kasvintuotannon energiankulutus / omat arviot 1. Uudet traktorit Ottavat väylästä ruiskutusannostiedon >> l/h Moniin voi syöttää työleveyden ja ne mittaavat matkaa (jopa tutkalla) >> l/ha Erilaisten ajostrategioiden kokeilu parhaan kulutuslukeman saamiseksi 2. Omat mittariasennukset Pelkkä anturi 100, naksulukija kymppejä Järjestelmä n. 500

16 Kasvintuotannon energiankulutus / omat arviot 1. Laske Jos 100 kw käy täysillä >> kulutus on 230 g/kwh*100 kw = 23 kg/h = n. 28 l/h >> jos vedetään 3 m leveää muokkaria 3 m/s (10.8 km/h) nopeudella, saadaan työsaavutukseksi 9 m 2 /s = 3,2 ha/h Hehtaarikulutus on 28 l/h / 3,2 ha/h = 8,75 l/ha Jos 100 kw traktori käy osateholla, laskeminen tällä tapaa on mahdotonta