Konferenssiraportti AgEng 2010 Clermont-Ferrand Ranska Towards Environmental Technologies Koonnut: Antti Rintaniemi Seinäjoen Teknologiakeskus Oy
Syyskuussa 6.-8. 2010 pidettiin EurAgEng-järjestön kansainvälinen maatalousteknologian tutkimuskonferenssi Clermont-Ferrandissa Ranskassa. Konferenssi on järjestetty vuodesta 1984 lähtien joka toinen vuosi ja nyt oli vuorossa 14. konferenssi. Tilaisuuden käytännön järjestelyistä vastasivat EurAgEng ja Ranskan valtiollinen maatalouden tutkimuslaitos Cemagref. Konferenssissa oli yli 430 osallistujaa 38 eri maasta. Seuraava CIGR-AgEng 2012 konferenssi järjestetään 8.-12.7.2012 Valenciassa Espanjassa. Tällöin tilaisuus on järjestetty yhteistyössä pohjoisamerikkalaisen CIGR-järjestön kanssa. Konferenssissa esitettiin kolmen päivän aikana yhteensä 334 esitystä. Tässä julkaisussa on lyhyesti esiteltynä valikoituja mielenkiintoisia esityksiä konferenssista. Esityksistä on poimittu tähän julkaisuun pääkohdat. Sisältö 1. R&D works process on agricultural and forestry transportation units equipped with modern electronic brake system gooseneck trailers that could be coupled with light trucks or farm tractors...3 2. Development of high level electrostatic charging air assisted sprayer utilizing conventional pressure nozzles...4 3. Development and investigation of a completely semi-active suspension system for full spring mounted tractor...4 4. Dairy cubicle housing layout: possible effects on production parameters...6 5. A review of the impacts of the tires and their usage, on the fuel consumption of agricultural tractors...7 6. Logistical study to compare slurry distribution: tanker vs umibilical system...9 7. Slug pellet spreading: the double disc performances available with a single disc spreader... 10 8. Logistics chains for wood chips from short rotation forestry...11 9. Mass flow control for manure spreader... 13 10. Mechanizing sustainable crop production intensification in developing countries scaling conservation agriculture... 15 11. World trends and evolution of the agriculture machinery manufacturing sector... 16 Seinäjoen Teknologiakeskus Oy Tiedekatu 2 60320 Seinäjoki puh. 020 124 4000 etunimi.sukunimi@stoy.fi www.stoy.fi 1. R&D works process on agricultural and forestry transportation units equipped with modern electronic brake system gooseneck trailers that could be coupled with light trucks or farm tractors PIMR maatalousteknologian teollisuusinstituutti, Puola Puolalainen PIMR-instituutti on kehittänyt hanhenkaula-malliseen perävaunuun soveltuvan pneumaattis-elektronisen jarrujärjestelmän. Järjestelmän tavoitteena on soveltua käytettäväksi kytkettynä traktoriin sekä lava-autoon. Järjestelmän avulla perävaunua voidaan vetää maastossa traktorilla sekä tieliikenteessä autolla. Näin voidaan välttää kärryjen vetäminen traktorilla valtateillä, eikä siten aiheuteta liikenteen jumiutumisia ja vaaratilanteita, jotka ovat valitettavan yleisiä Puolassa. Jarrujärjestelmässä vetoauton jarrulinjoihin asennetaan painelähettimet, joiden avulla ohjataan perävaunun jarrujärjestelmää. Perävaunun sähköisesti ohjattu jarrujärjestelmä pystyi reagoimaan testeissä o,3-o,6 sekunnissa polkimen painallukseen ja toimi luotettavasti aina testattuun 100km/h nopeuteen asti. Jarrujärjestelmä sisältää myös ABS-ominaisuuden ja se toimi moitteettomasti testeissä myös kaikkein vaikeimmissakin olosuhteissa. Perävaunu ollessa kytkettynä traktoriin, käytetään sen jarruja traktorin pneumaattisella jarrulinjalla. Jarrujärjestelmä osoittautui traktoriin kytkettynä testeissä huomattavasti luotettavammaksi ja tehokkaammaksi verrattuna perinteisiin peräkärryjen pneumaattisiin yksilinjajarruihin. Kehitystyön aikana jarrujärjestelmä rakennettiin yhteensä 8 eri lava-autoon ja maasturiin. Kuva 1. Hanhenkaulaperävaunu asennettuna Mitsubishi L200 lava-autoon. Kuvassa 1 hanhenkaulaperävaunu ja jarrujärjestelmä on liitetty Mitsubishi L200 lavaautoon. Jarrujärjestelmän ja hanhenkaulakytkennän avulla perävaunujen kokonaismassa on jopa luokkaa 4,5tn. Kehitystyön tuloksena PIMR on saavuttanut patentin traktorin ja trailerin välisestä vetokolmiosta, sekä saanut tyyppihyväksynnän jarrujärjestelmälleen. Jatkokehittelyn avulla PIMR pyrkii kasvattamaan entisestään perävaunujen kokonaismassaa, jolloin se soveltuisi entistä monipuolisemmin maatalouden kuljetuksiin. 2 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 3
2. Development of high level electrostatic charging air assisted sprayer utilizing conventional pressure nozzles Maatalousteknologian instituutti, Israel Ruiskutussuihkun varaaminen sähköisesti on laajalti käytetty menetelmä muun muassa teollisuusmaalauksessa. Menetelmässä suuttimesta lähtevä suihku varataan sähköisesti ja suihkun kohteena oleva kappale maadoitettuna vetää varattua suihkua puoleensa. Näin päästään parempaan peittävyyteen jopa piilossa olevissa kohteissa. Kasvinsuojeluruiskuihin on olemassa erikoissuuttimia, joilla varaus saadaan aikaan, mutta suuttimien ongelmana on korkea hinta ja monimutkaisuus. Israelilaisen tutkimusryhmän tavoitteena oli kehittää perinteiseen suuttimeen perustuva suihkun varausjärjestelmä. Testeissä varausjärjestelmä rakennettiin ilma-avusteisiin ruiskutusjärjestelmiin käyttäen perinteisiä keraamisia suuttimia. Tutkimustyössä oli tarkoitus selvittää mittaamalla traktorin semi-aktiivisen jousitusjärjestelmän vaikutusta kuljettajaan kohdistuvaan tärinään ja kiihtyvyyksiin. Tutkittava jousitusjärjestelmä rakennettiin MB-Trac malliseen traktoriin ja jousitusjärjestelmän rakentamisessa pyrittiin säilyttämään mahdollisimman paljon alkuperäisiä ripustuksen ja kierrejousituksen osia. Passiivisen jousituksen kierrejouset korvattiin hydraulisylintereillä, joilla saatiin aikaan semi-aktiivinen jousitus. Erona semi-aktiivisen ja aktiivisen jousituksen välillä on järjestelmään tuotavan energian määrä, eli semi-aktiivisessa järjestelmään tuotava energiamäärä (tässä tapauksessa paineenalainen hydrauliöljy) on vähäinen. Kuvassa 3 on esitetty järjestelmän hydraulikaavio sekä järjestelmän rakenne käytännössä. Kuva 2. Suuttimet ja varausrenkaat suuren ilmamäärän ja nopeuden (65m/s) järjestelmässä (vas.) ja pienessä matalan ilmanopeuden (12m/s) järjestelmässä (oik.). Testeissä varausjännitteenä käytettiin 16 kv virran ollessa muutamia milliampeereja. Testit tehtiin kasvihuoneoloissa ja tulokset mitattiin asettamalla kasvuston sekaan paperinpaloja, joiden takapuolelle kertyneiden pisaroiden määrät laskettiin. Testeissä suihkun varaaminen paransi ruiskutustulosta piilossa olevissa kohteissa jopa 90 200 %. Testeissä huomattiin lisäksi, että vasta varauksen ollessa yli 1,0 mc/kg oli varauksella merkittävää vaikutusta. Testien suurimmat varaukset 3,2 mc/kg saavutettiin pienemmillä ilmamäärillä ja nopeuksilla. 3. Development and investigation of a completely semiactive suspension system for full spring mounted tractor Berliinin teknillinen yliopisto, Saksa Kuva 3. Semi-aktiivisen jousitusjärjestelmän hydraulikaavio ja toteutus. Kuvassa 3 jousisylinterin molemmin puolin on proportionaalikuristusventtiilit (2), joilla ajotilanteesta riippuen kontrolloidaan jousituksen kovuutta ja niiden jälkeen sijaitsevat kaasuvaraajat (3), joiden avulla varsinainen jousitus tapahtuu. Jousitussylinterien varrenpuolen öljynpaineiden perusteella järjestelmään syötetään tarvittaessa lisää öljyä venttiilin (4) kautta (tai mahdollisesti päästetään pois). Järjestelmästä tehtiin simulointimalli, jonka avulla suunniteltiin ohjausjärjestelmä jousitukselle. Jousituksen ohjausjärjestelmä tehtiin käyttäen Skyhook-control strategiaa. Ohjausjärjestelmän asentamisen jälkeen simulointimalli saatiin testiajojen avulla vastaamaan tarkasti todellisuutta. Semi-aktiivisen jousitusjärjestelmän vertailu passiiviseen tehtiin Berliinin teknillisen yliopiston hydraulisessa tiesimulaattorissa, jolla pystytään toteuttamaan muun muassa kiihdytysten, jarrutusten ja kuoppien aiheuttamia kiihtyvyyksiä traktorille. Vertailutestien tulokset on esitetty kuvassa 4. 4 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 5
5. A review of the impacts of the tires and their usage, on the fuel consumption of agricultural tractors Michelin, Maatalousrenkaiden tutkimus- ja kehitysyksikkö, Ranska Kuva 4. Passiivisen ja semi-aktiivisen jousituksen vertailutestien tulokset. Kuvasta 4 nähdään, että traktoriin kohdistuvat kiihtyvyydet laskivat 6-10 % ja lisäksi renkaisiin kohdistuvat voimat laskivat noin 5 %. Kehitystyön jatkona on tarkoitus tutkia, kuinka paljon näillä vähennyksillä on vaikutusta kuljettajien kokemaan ajomukavuuteen. 4. Dairy cubicle housing layout: possible effects on production parameters Luonnontieteiden yliopisto, Norja; Pohjois-Trøndelagin ammattikorkeakoulu, Norja; Oslon eläinlääketieteiden koulu; Norja Tutkimuksessa etsittiin lehmien tuotokseen vaikuttavia tekijöitä vertaamalla 206 norjalaisen pihaton tila- ja pohjaratkaisuja sekä vastaavia lehmien tuotosmääriä. Lähtökohtana tutkimukselle oli se, että keskimäärin yli 35 lehmän tiloilla Norjassa saavutettiin suuremmat keskituotokset pihattonavetoissa kuin parsinavetoissa. Vertailtuja asioita olivat navetan lehmäkohtainen pinta-ala, mahdolliset umpikujat käytävissä, vesipisteiden määrä, käytetty lypsyjärjestelmä sekä poikima- ja sairaskarsinoiden määrä. Tilastotutkimuksen tuloksena suurimmat vaikutukset syntyivät mm. lypsyrobotin käytöstä, joka lisäsi tuotosta noin 5%, Useampi kuin yksi umpikuja pohjaratkaisussa laski tuotosta noin 5% ja poikimakarsinoiden käyttö lisäsi tuotosta noin 4%. Lisäksi jos vesipisteiden määrä oli alle puolet suositellusta, laski se tuotosta noin 4% (alle 80% => -3%). Kuitenkin kerran poikineiden hiehojen kohdalla nämä vaikutukset eivät aina toteutuneet. Lisäksi suurimpana tuloksena tutkimuksessa osoittautui se, että lehmien vapaatilan määrällä ja karjakoolla on vain hyvin vähäinen vaikutus tuotokseen. Näin ollen yleistrendi siitä, että yli 35 lehmän tiloilla tuotos on suurempi pihattoratkaisuissa, johtuu muista kuin pinta-alasyistä ja karjakoosta. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää traktorin renkaiden ominaisuuksien vaikutusta kulutukseen. Lisäksi tutkimustyön rinnalla pyrittiin luomaan numeerinen simulointimalli polttoaineen kulutukselle parametreinaan renkaan ominaisuudet. Testeissä polttoaineen kulutusta seurattiin maantieajossa ilman vetokuormaa ja vetokuorman kanssa sekä peltoajossa vedettäessä vakiokuormaa. Maantieajossa kuormitus tehtiin jarruvaunun avulla ja peltoajossa toisen jarruttavan traktorin avulla, jolloin vetokuormitus saatiin molemmissa tapauksissa mahdollisimman tasaiseksi. Maantietesteissä vetotraktorissa käytettiin yleisiä markkinoilla olevia 480/80R38 renkaita (rengas A), sekä samankokoisia realistisia prototyyppirenkaita (rengas B), joiden vierintävastus on noin 24 % pienempi. Peltotestissä vertailu tehtiin 480mm leveiden ja 650mm leveiden renkaiden välillä. Peltotestit tehtiin sekä sadonkorjuun jälkeisellä maissipellolla, että muokatulla pellolla. Kuva 5. Polttoaineen kulutuksen testausmenetelmät (ei testitilanne). Kuvassa 5 on esitetty testien toteutusperiaatteet. Maantietestissä käytössä oli 80 kw ja peltotestissä 132kW tehoinen traktori. Maantietesteissä polttoaineenkulutus mitattiin renkailla A ja B ilman vetokuormaa sekä 1000N vetokuormituksella mahdollisimman tasaisella 39km/h keskinopeudella. Taulukossa 1 on esitettynä testien polttoainekulutukset (L/100km) Testi Polttoainekulutus Rengas Vetokuorma Rengaskuorma ja paine 1 32,9 L/100km Tyyppi A 0 2950kg, 1,6bar 2 31,6 L/100km Tyyppi B 0 2950kg, 1,6bar 3 41,2 L/100km Tyyppi A 1000N 2950kg, 1,6bar 4 39,0 L/100km Tyyppi B 1000N 2950kg, 1,6bar Taulukko 1. Polttoainekulutus eri testeissä. 6 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 7
Taulukosta 1 nähdään, että renkaan profiilia ja ominaisuuksia muuttamalla päästään 4 % polttoainevähennykseen ilman kuormaa ja 5 % vähennykseen vetokuormalla. Testissä vaihdettiin ainoastaan traktorin takarenkaat, jolloin myös vaihtamalla eturenkaat saataisiin polttoainekulutusta vähennettyä entisestään. Peltotestissä verrattiin takarenkaiden leveyden vaikutusta polttoaineen kulutukseen. Kaikissa testeissä ajonopeutena pidettiin mahdollisimman tasainen 2m/s ja vetokuormituksena oli 30.000N. Taulukossa 2 on esitetty testien tulokset. Testi Polttoainekulutus Rengas Rengaspaine Maanpinnan laatu 5 27,3 L/h 480mm 1,5 bar Muokkaamaton 6 24,7 L/h VF 650mm 0,6 bar Muokkaamaton 7 32,5 L/h 480mm 1,5 bar Muokattu 8 27,8 L/h VF 650mm 0,6 bar Muokattu Taulukko 2. Polttoaineen kulutusmäärät peltotesteissä. Testien perusteella muokkaamattomalla maalla polttoaineen kulutus laski noin 9,5 % ja muokatulla alustalla jopa 14,5 %, eli vaikutus kulutukseen on huomattava. Jatkotesteissä huomattiin, että rengaspaineet selittävät osaa polttoainekulutuksen laskusta, mutta silti rengasleveyden vaikutus säilyi kaikissa tilanteissa ja maanpinnan laaduissa. Testeissä käytetyt renkaiden paineet ovat molemmissa tapauksissa valmistajan suositusten mukaisia. Tehtyjen testien tuloksia käytettiin myös simulointimallin luomiseen, jolla pyritään simuloimaan renkaan fysikaalisten ominaisuuksien ja ympäristötekijöiden vaikutusta polttoaineen kulutukseen. Kehitystyön tuloksena saatu simulointimalli ennustaa kiitettävän hyvin renkaan vaikutuksia polttoainekulutukseen, ja simulointimallin jatkohyödyntämismahdollisuutena nähdäänkin renkaille annettavan polttoainetaloudellisuusluokituksen käyttöönottoa. Tällöin rengasvalmistajien kehitystyön tulokset voitaisiin saada nopeammin markkinoiden laajaan käyttöön ja ostajat voisivat painottaa kulutusvaikutuksia hankinnassaan entistä paremmin. Luokituksen heikkoutena on kuitenkin se, että kaikkiin käyttötilanteisiin kantaaottavan arvosanan antaminen on vaikeaa sillä kuitenkin yhdellä osa-alueella hyvin toimiva rengas voi toisessa käyttöympäristössä olla huonompi. Näin renkaan ostaja ei välttämättä saakaan tavoittelemaansa kulutusvähennystä, jonka kuvitteli luokituksen perusteella saavansa. 6. Logistical study to compare slurry distribution: tanker vs umibilical system Torinon yliopisto, Italia Torinon yliopisto toteutti vertailututkimuksen lietteen levitysmenetelmien välillä. Vertailussa selvitettiin ajankäytön ja kustannuksen eroja perinteisen lietevaunulevityksen ja putkiverkostolevityksen välillä. Putkiverkostossa lietesäiliöltä on rakennettu siirtoputki pellon reunaan ja siirtoputkeen liitetään traktorin vetämä multain/levitin ikään kuin valtavalla letkukelalla. Vertailussa on tehty käytännössä kustannus- ja ajankäyttömittauksia molemmilla tavoilla ja näiden perusteella on tehty simulointimalli, jonka avulla on pystytty simuloimaan kaikki mahdolliset peltokoko-, etäisyys- ja levitysmäärävariaatiot. Testeissä sekä simulointipohjassa levitysvaunun koko oli 15m3 ja multaimen työleveys 4,8m. Putkiverkostossa syöttöpumpun teho oli 160m3/h 12bar paineella, putkiston halkaisija oli 160mm ja kustannusten laskennallinen poistoaika 15 vuotta putkistolle sekä 4 vuotta letkukelalle. Vaunulevityksessä tarvitaan yksi traktori, kun vastaavasti letkukelalevityksessä tarvitaan pellolla yksi traktori, sekä kaksi traktoria säiliöllä lietteen putkistoon pumppaamiseen. Letkukelalevityksessä huomioitavia seikkoja ovat lisäksi, että sillä ei voida levittää pellolle jolla on kasvustoa ja multaintraktorin ajonopeudella on kompensoitava putkiston pituuden vaihtelun aiheuttamaa lietteen pumppausmäärään muutosta. Simulointimallin tuloksena saatiin vertailutiedot levitystapojen välille eri etäisyyksillä, lohkojen suuruuksilla ja 170kg N/ha sekä 340Kg N/ha levitysmäärille. Vertailun tuloksena kustannuksien valossa jo 2km etäisyydellä letkukelamenetelmä oli edullisempi, ja vaunulevitystä tehokkaampi myös lyhyemmillä etäisyyksillä. Letkukelamenetelmällä saavutettava työaikasäästö voi olla jopa 71% 10km etäisyyksillä. 8 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 9
7. Slug pellet spreading: the double disc performances available with a single disc spreader Cemagref, Ranska; De Sagnosse, Ranska; AgroSup Dijon koulutuskeskus, Ranska Tutkimuksessa pyrittiin kehittämään yhdellä levitinlautasella toteutetun pintalevittimen levitystasaisuutta vastaamaan enemmän kaksilautasellisen levittimen ominaisuuksia. Kehitystyössä käytetty levitettävä aines oli pelletöity etanoiden hävittämiseen tarkoitettu torjunta-aine. Tämä slug pellet vastaa ulkomuodoltaan pitkälti tavallista puupellettiä. Kehitettävä pintalevitin oli kevyt sähkömoottorikäyttöinen malli, jota voidaan kuljettaa esimerkiksi mönkijällä. Kuvassa 6 on esimerkki tämän tyyppisestä levittimestä. Kuvassa 7 on ylhäällä nähtävissä mekanismi, jolla saadaan muutettua pellettien pudotuskohtaa lautaselle ja sitä kautta saadaan määritettyä levityskuvion leveys. Periaatteena pudotuskohtien säätelyssä on, että pudotuskohtien keskinäistä etäisyyttä muuttamalla saadaan levitykseen ikään kuin kaksi viuhkakuviota yhdellä lautasella ja näiden kuvioiden limittyessä keskenään, vähenee levityksen epätasaisuus huomattavasti. Alemmalla levityslautasella saadaan vastaavasti sivusuunnassa tarkasti rajattu levityskuvio reuna-alueiden levitykseen. Yhdellä lautasella normaalisti levitettäessä on levitysmäärän vaihtelu yli 15%, mutta tällä menetelmällä päästään vaihtelussa alle 10 prosenttiin. Kehitystyölle on haettu kaksi patenttia ja se on tulossa markkinoille kevään 2011 aikana. Kehitystyön aikana menetelmää ei ole kuitenkaan koetettu soveltaa rakeistetulle lannoitteelle. Kuva 6. Pintalevittimen tyyppi (ei kehitetty malli). Tämän tyyppisten levittimien ongelmana on epätasainen levitysmäärä ja kuvio sekä puutteellinen levitysalueen rajaus. Kehitystyön tuloksena saatiin kaksikerroksinen levityslautanen, jonka ylemmällä kuperalla lautasella tehdään normaali levitys ja alemmalla pienellä lautasella reunaalueiden levitys. Kuvassa 7 on periaatekuva tästä levityslautasesta. 8. Logistics chains for wood chips from short rotation forestry Francisco Josephinum tutkimuskeskus BLT, Itävalta Tutkimuksessa vertailtiin energiapajujen korjuun logistiikkaratkaisuja kustannusten ja ajankäytön kannalta Itävallassa. Vertailun alla oli neljä erilaista kuljetustapaa jotka olivat seuraavat: 1. Traktorilla ja peräkärryillä (19-40m3) kuljetus suoraan loppuvarastoon 2. Traktorilla ja peräkärryillä kuljetus lähivarastoon, josta rekalla perille. Lastaus rekkaan kurottajalla tai pyöräkuormaajalla. 3. Traktorilla ja peräkärryillä kuljetus pellon reunaan, josta lastaus kärryssä olevalla erikoiskierukkapurkajalla rekan kyytiin. 4. Traktorilla ja koukkulavaperävaunulla kuljetus välivarastoon, josta rekka nostaa koukkulavalaitteilla lavan kyytiin ja kuljettaa perille. Vertailussa energiapajujen korjuu tehtiin Claas Jaguar 890 ajosilppurilla varustettuna Biomasse Europa korjuupöydällä. Logistiikkaketjut mitoitettiin siten, että ajosilppurille ei syntynyt odotustaukoja. Vertailun tuloksena saatiin, että pellon koolla on merkittävä vaikutus korjuuaikaan, eli lohkojen tulisi olla vähintään 2ha kokoisia. Verrattaessa korjuuseen tarvittavaa työmäärää osoittautui menetelmä 1 tehokkaimmaksi aina 13km etäisyyteen asti, jonka jälkeen menetelmä 4 oli tehokkain. Kuvassa 8 on esitetty työajan tarpeet eri etäisyyksillä 4 menetelmälle. Kuva 7. Levitinlautasen malli. Ylempänä sinisellä peruslevitinlautanen ja alla punaisella reuna-alueiden levitinlautanen. 10 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 11
Lopputulemana tutkimuksesta voidaan sanoa, että alle 10km etäisyyksillä on nopeinta ja kannattavinta kuljettaa energiapaju perille asti traktorilla ja mahdollisimman suurilla perävaunuilla. Sitä kauemmaksi koukkulavamenetelmä on sekä edullisin, että tehokkain. Muut menetelmät osoittautuivat kaikissa tapauksissa joko kalliimmiksi tai vähemmän tehokkaiksi. Kuva 8. Tarvittava työaika per 10 tonnia energiapajua eri menetelmillä. Kustannuksia verrattaessa eri menetelmien välillä menetelmä 1 oli edullisin aina 10-13km siirtoetäisyyksiin asti, jonka jälkeen menetelmä 4 oli halvin. Kuvassa 9 on kuvattu eri menetelmien kokonaiskustannukset tonnia kohden kuljetusetäisyyden mukaan. 9. Mass flow control for manure spreader Cemagref, Ranska; Agrotronics, Ranska; Agrosup Dijon koulutuskeskus, Ranska Tutkimustyön tavoitteena oli minimoida lannanlevitysvaunun levitysmäärän vaihtelu, sillä tyypillisesti kuormaa purettaessa ainoastaan noin 40% levitysajasta levitysmäärä on tasainen. Vaihtelua levitysmäärään aiheuttavat muun muassa kuorman murtuminen purkamisen alku- ja loppuvaiheessa sekä kuorman tiheyden vaihtelu. Levitysmäärän tasaamiseksi kehitettiin seuranta- ja säätöjärjestelmä, jolla tunnistetaan levitettävän kuorman tiheys sekä levittimelle tulevan materiaalivirran korkeus. Kehitetyn järjestelmän toimintaa varten lannanlevitysvaunu runko varustettiin venymäliuska-antureilla, joiden avulla pystytään mittaamaan kuorman massa ja sitä kautta tiheys. Lisäksi vaunun sulkuporttiin tehtiin induktiivisensorien avulla tunnistusjärjestelmä, joka kuorman porttia painavan voiman perusteella seuraa kuorman pintaa. Kuvassa 10 on kuvattu sulkuportin pinnanseurantajärjestelmän toimintaperiaate. Kuva 10. Sulkuportin pinnanseurantajärjestelmä. Kuva 9. Korjuun kokonaiskustannukset eri kuljetusmenetelmille etäisyyden mukaan. Muina anturitietoina säätöjärjestelmälle syötettiin lisäksi pohjakuljettimen nopeus, purkukelan pyörimisnopeus sekä sulkuportin korkeus. Anturitietojen avulla järjestel- 12 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 13
mä säätää pohjakuljettimen nopeutta automaattisesti mahdollisimman tasaisen levitysmäärän saamiseksi. Järjestelmän toimivuutta vertailtiin testissä kolmella eri materiaalilla, jota olivat olkinen lanta, kompostoitu lanta sekä biojätekompostorin multa. Vertailu tehtiin EN 13080 standardin mukaisten tunnuslukujen avulla. Kuvassa 11 on testitulokset olkilannalla ilman säätöjärjestelmää ja säätöjärjestelmällä. Kuvassa 13 on testitulokset vastaavista mittauksista kompostoidulla biojätteellä. Kuva 13. Levitysmäärät purkamisen aikana säätöjärjestelmällä (oik.) ja ilman (vas.) kompostoidulla biojätteellä. Kuva 11. Levitysmäärät purkamisen aikana säätöjärjestelmällä (oik.) ja ilman (vas.) olkisella lannalla. Kuvassa 11 merkityt vaakaviivat kuvaavat haluttua levitysmäärää kg/s ja 85% sekä 115% prosenttia siitä. Näiden rajojen välissä oleva levitysaika kuvaa standardin vertailuarvoa Stretch within tolerance zone, joka tulisi olla yli 35% levitysajasta. Kuvassa 12 ovat vastaavat kuvaajat testistä kompostoidulla lannalla Kuva 12. Levitysmäärät purkamisen aikana säätöjärjestelmällä (oik.) ja ilman (vas.) kompostoidulla lannalla. Testien perusteella säätöjärjestelmän avulla standardinmukainen toleranssin sisällä oleva levitysaika nousi olkisella lannalla 36,1% => 43,7%, kompostoidulla lannalla 38,8% => 66,3% ja kompostoidulla biojätteellä 39,8% => 67,2%. Näin ollen järjestelmällä saatiin merkittävää parannusta eritoten kompostoituja artikkeleita levitettäessä. Lisäksi kaikilla artikkeleilla kuorman purkuaika laski jopa kolmasosalla alkuperäisestä ajasta. Järjestelmälle on saatu tässä vaiheessa patentti, sekä se on jo myynnissä ranskalaisen Agrotronix-yrityksen toimesta tyyppimerkinnällä Epandix 8700 noin 2000 hintaan. 10. Mechanizing sustainable crop production intensification in developing countries scaling conservation agriculture FAO Italia Vuoteen 2050 mennessä maapallon asukasmäärän on arveltu nousevan 9,2 miljardiin ja käytännössä tämä tarkoittaa, että viljelytuotannon on noustava jopa 70 % tämänhetkisestä. Haasteena tälle kasvulle on rajalliset luonnonvarat eli viljelyskelpoinen maaperä sekä veden saatavuus. Maaperäongelmia aiheuttaa eritoten eroosio, joka saattaa hävittää muutamassa vuodessa viljelymaan koko ravinteikkaan pintakerroksen. Muun muassa eroosio-ongelmiin ja veden niukkuuteen ratkaisuna FAO (Food and Agriculture Organisation) näkee Conservation Agriculturen, eli muokkaamattoman viljelytekniikan. Muokkaamattomassa viljelymenetelmässä maaperän sekoittaminen pidetään mahdollisimman pienenä ja viljelylajikkeiden jatkuvalla vaihtelulla maaperän elinvoimaisuus pidetään korkeana. Muokkaamattomuudella estetään eroosio, sillä maanpinta on jatkuvasti peitetty. Esimerkiksi viljakasvien puintijätteet ja oljet jätetään peltoon täysin koskemattomina, eikä niiden maatumista yritetäkään nopeuttaa. Tämä vastaa- 14 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 15
vasti asettaa kylvökoneille vaatimuksia, sillä niiden on pystyttävä työskentelemään tukkeutumatta tässä kasvustossa. Menetelmässä hoidetaan rikkakasvien torjunta kemiallisesti tai biologisesti ja jos on tarvetta mekaaniselle torjunnalle, hoidetaan se rullaäkeellä tai vastaavalla kevyesti muokkaavalla menetelmällä. Viljelykasvien kiertona toimii esimerkiksi soija, vilja, karjan laidunnurmi. Tällä kierrolla saadaan lisäksi hyödynnettyä esimerkiksi Brasiliassa esiintyvä kuivakausi/ sadekausi vaihtelu. Menetelmällä on saatu tasattua huomattavasti kasvutuotoksia ja se myös vähentää merkittävästi työmäärää. Menetelmässä on kuitenkin huomioitava erityisesti Controlled Traffic, eli ajolinjojen hallinta, sillä muokkaamattomuus vastaavasti korostaa maaperän tiivistymistä. Conservation Agriculturen merkittävimmät hyödyntämisalueet löytyvät tällä hetkellä Etelä-Amerikasta, Kanadasta ja Australiasta sekä nousevia mahdollisia muita soveltamisalueita ovat Keski-Aasian, Kiinan ja Afrikan alueet. Tällä hetkellä maailman kasvualasta 116 miljoona hehtaaria lasketaan kuuluvan tämän menetelmän piiriin, ja kahdenkymmenen vuoden sisällä on mahdollista, että puolet kaikesta viljelyalasta kuuluu siihen. Menetelmän haasteena on, että siihen soveltuvia erityisesti kylvökoneita on vähän saatavilla ja vain pienessä kokoluokassa. Lisäksi suuri osa siihen soveltuvasta viljelyalasta sijaitsee köyhillä alueilla, jolloin viljelijöillä ei ole mahdollisuutta investoida laitteita, vaikkakin tämän menetelmän koneiden kokonaiskustannukset ovat perinteistä viljelymenetelmää huomattavasti edullisempia. vuokraus yleistyy vahvasti. Etelä-Amerikassa ja eritoten Brasiliassa koneiden määrä tulee olemaan melko vakaa ja konekoko kasvaa. Kokonaisuudessaan Etelä-Amerikan maataloutta kuvaa bioetanolituotannon iso osuus. Japanissa maatalous pienenee ja muuttuu enemmän harrastukseksi. Kuitenkin koneiden määrä hehtaaria kohti on valtava ja niiden automaatio lisääntyy. Saharan alueen Afrikassa maatalouden tuotokset ovat huonot, ja lisäksi jopa 80 % maista kynnetään ihmisvoimalla. Lähes 70 % tämän alueen traktoreista on Etelä-Afrikassa sekä Nigeriassa. Kokonaisuudessa tälle alueelle hankittavista koneista suurin osa tuodaan Aasiasta. Pohjois-Afrikassa ja Lähi-idässä koneiden määrä on suurempi kuin eteläisen Afrikan maissa, mutta maiden välillä on suuriakin eroja. Esityksen yhteenvetona mainittiin, että Afrikan markkinoihin on panostettava nyt, tai Kiina ja Intia tulevat valtaamaan nämä markkinat halvoilla koneillaan täysin. 11. World trends and evolution of the agriculture machinery manufacturing sector Hohenheimin yliopisto, Saksa; YK:n teollisuuden kehitysyksikkö UNIDO Itävalta UNIDO toteutti vuoden 2009 aikana kansainvälisen maatalouskonevalmistajien kyselyn ja osittain tämän kyselyn perusteella he esittelivät AgEng-konferenssissa oman näkemyksensä maatalouden ja sen koneellistumisen tulevaisuudesta. Seuraavassa on esitetty tämän esityksen huomioita jaoteltuna eri alueisiin ja maihin. EU-maissa koneet tulevat vähenemään ja niiden koko tulee kasvamaan samalla kun maatalouskoneteollisuus tulee entisestään vahvistumaan ja EU:n ulkopuolelle suuntautuva vienti tulee olemaan merkittävää. Pohjois-Amerikassa markkinat ovat jo täysin koneellistuneet, ja jatkossa automatisointi lisääntyy sekä konekoko kasvaa. Venäjällä maatalouskoneet kuluvat loppuun, eikä sen maatalous pysty uusimaan konekantaa tarvittavaa vauhtia. Samanaikaisesti Venäjän oma teollisuuskaan ei pysty uusiutumaan riittävää vauhtia. Intiassa kehitys keskittyy vahvaan koneellistumiseen, vaikkakin koneet ovat pieniä keskimääräisen tilakoon ollessa vain noin 1,5hehtaaria. Lisäksi kaikki viljelijät eivät pysty hankkimaan ostamalla koneitaan, vaan niiden 16 www.agrotechnology.fi www.agrotechnology.fi 17
Tämä raportti ilmestyy osana agroteknologia-alan julkaisusarjaa, jonka tavoitteena on tarjota kansainvälistä tietoa ja tulevaisuuden näkymiä suomalaisen maa- ja metsätalouskoneteollisuuden liiketoiminnan ja tuotekehityksen tueksi. Julkaisusarjan raportteja voi ladata sähköisenä osoitteesta www.agrotechnology.fi. Raportti on tuotettu osana AgroInka agroteknologian kasvu- ja innovaatio-ohjelmaa. Lisätietoja: Antti Rintaniemi, Seinäjoen Teknologiakeskus Oy, antti.rintaniemi@stoy.fi.