Jukka Ahokas ja Hannu Mikkola Helsingin yliopisto Maataloustieteiden laitos - Agroteknologia
Autolla ajavat tietävät hyvin kuinka paljon auto kuluttaa polttoainetta 100 km kohti. Maataloustöissä kulutustietoja ei tunneta, koska ei ole olemassa yksinkertaista tapaa mitata kulutusta. Polttoaineen kulutusmittaus kertoisi kuinka työ on onnistunut, säästettiinkö energiaa vai tuhlattiinko sitä. Kulutusta voidaan tarkkailla huolellisella ajokirjanpidolla. Merkkaamalla tankkaukset ja käsitellyt alat saadaan kulutukset selville. Uusimpien traktoreiden ajotietokoneista voidaan myös saada kulutustiedot näkyviin.
Peltotyöt voidaan tehdä isoilla tai pienillä traktoreilla. Periaatteessa maahan tehty työ (esim. muokkaus) säilyy työkoneiden koosta riippumatta samana. Jos suurempi työkone kuluttaakin enemmän polttoainetta, niin samalla työsaavutus suurenee. Kun kulutusta lasketaan hehtaaria kohden, eri työkoneiden kulutukset ovat likimain samoja. Hehtaarikohtainen kulutus näyttää siten vertailukelpoisesti kulutukset, voit verrata eri työtapoja tai työkoneita.
Toimenpide Energian kulutus Yksikkö Perusmuokkaus kyntö sänkimuokkaus o kultivaattoori o lautasäes Kylvömuokkaus tasausäestys äestys Kylvö kylvölannoitus 25,1 10,0 7,2 4,5 5,4 l/ha l/ha l/ha l/ha l/ha suorakylvö 3,7 7,6 l/ha l/ha Lannoitteen levitys 2,9 l/ha Kasvinsuojeluruiskutus 1,8 l/ha Leikkuupuinti 15,1 l/ha Viljan kuivaus 0,15 l/1kg H 2 O Heinän niitto 6,0 l/ha Pyöröpaalaus 0,5 l /paali Peltokuljetukset 0,09 l / ton km Oheiset luvut ovat keskimääräisiä lukuja Maanmuokkauksen osalta vaihtelu voi olla 100 %. Kulutukseen vaikuttaa: maalaji maan kosteus työkoneiden kunto työkoneiden säätö kuljettajan ajotapa Lähde: Hannu J. Mikkola and Jukka Ahokas. Energy ratios in Finnish agricultural production
Polttoaineen kulutus eri peltotöissä Pyöröpaalaus Heinän niitto Leikkuupuinti Kasvinsuojeluruiskutus Lannoitteen levitys Suorakylvö Kylvölannoitus Äestys Tasausäestys Lautasäes Kultivaattori Kyntö 0 5 10 15 20 25 30 l/ha Energian säästöjä voidaan tehdä muuttamalla työmenetelmiä Energian säästö tuo harvoin takaisin pelkästään sitä varten tehtyjä koneinvestointeja Esim. suorakylvökone maksaa kymmeniä tuhansia euroja Työmenetelmien muuttamista voidaan harkita konekannan uusimisen yhteydessä Koneiden valmistamiseen ja huoltoon tarvitaan myös energiaa, tämä epäsuora energian tarve hyödynnetään parhaiten käyttämällä koneet 'loppuun'
1. Käyttövoimakone traktori / oma moottori itsekulkevissa koneissa 2. Työkoneen kunto 3. Työkoneen säätö 4. Työsyvyys 5. Ajonopeus 6. Kuljettaja Ajotapa Säädöt 7. Viljelytavat
Pienimpiä laitteita lukuun ottamatta työkonemoottorit ovat dieselmoottoreita Dieselmoottoreiden hyötysuhteet ovat melko samanlaisia Moottorin hyötysuhde muuttuu kuormituksen mukaan Sama teho voidaan saada erilaisilla hyötysuhteilla Kuljettaja vaikuttaa mitä hyötysuhdetta käytetään Moottorin sitkeys vaikuttaa myös sen käytettävyyteen ja kulutukseen
Hyötysuhde % Moottorin ominaiskulutus = moottorin hyötysuhde Parhaiden moottoreiden hyötysuhteet ovat 50 % luokkaa Traktoridieselien hyötysuhteet ovat 30 35 % Kun polttoaineen lämpöarvo on 42,8 MJ/kg, hyötysuhde voidaan laskea oheisesta yhtälöstä. (q om = polttoaineen ominaiskulutus g/kwh) 50 40 30 20 10 0 kok 84,1 q 200 300 400 500 om Ominaiskulutus g/kwh
Ominaiskulutus kertoo kuinka paljon polttoainetta tarvitaan yhden kilowattitunnin (kwh) työn tekemiseen. Esim. 250 g/kwh tarkoittaa, että moottori pystyy tuottamaan 1 kwh työmäärän 250 g dieselpolttoainetta. (Tästä seuraa, että moottorin kwh hinta on 0,74 *0,25/0,83 = 0,22 /kwh) Mitä pienempi lukema, sitä parempi on moottorin hyötysuhde Traktorin valinnassa ominaskulutus on tärkeä lukema!
Vääntömomentti Nm Teho kw Simpukkakäyrästö ilmaisee mm mikä on moottorin hyötysuhde sitä erilailla kuormitettaessa Pieni kulutus saadaan aikaiseksi kun pyörimisnopeus pidetään kohtuullisena Moottorin nopeus r/min
Kulutus l/h 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 Teho kw Yllä on esimerkki moottorin kulutuksesta. Moottorin suurin teho on n 40 n kw. Jos tarvitaan vain puolet tästä eli 20 kw, kuljettaja voi valita kuinka suuri on polttoaineen kulutus. Taitavasti valittuna se voi olla alle 6 l/h tai huonosti valittuna se voi olla yli 8 l/h. Ero kulutuksessa voi olla useita kymmeniä prosentteja!
Kuljettaja valitsee ajotavallaan mitä hyötysuhdetta käytetään Kaasu aina pohjassa tarkoittaa aina huonoa hyötysuhdetta ja suurta polttoaineen kulutusta Kultusta voidaan pienentää seuraavalla periaatteella: Jos kone kulkee kevyesti, vaihda suurempi vaihde ja pudota moottorin kierroksia niin, että ajonopeus pysyy samana Sama asia kuin autoa ajaessa, esim. 80 km/h hoituu kakkosvaihteellakin mutta viitosella ajettuna polttoaineen kulutus on pienempi ( ja melu)
Työsaavutus ha/h, polttoaineen kulutus l/ha 6 5 4 3 Tasamaa Rinne 2 1 0 ha/h, 14 % sitkeys ha/h, 38 % sitkeys l/ha, 14 % sitkeys l/ha, 38 % sitkeys Ominaiskulutuksen lisäksi moottorin sitkeys vaikuttaa käytännön kulutukseen. Yllä olevassa kuvassa on esimerkki polttoaineen kulutuksesta äestyksessä. Traktorin moottorin sitkeys on ollut 14 tai 38% ja kokeet on tehty tasamaalla ja rinteessä. Sitkeämpi moottori antaa selvästi enemmän käytännön työsaavutusta ja polttoaineen kulutus on alhaisempi.
Huonossa kunnossa oleva työkone lisää polttoaineen kulutusta Tarkista onko muokkauskoneen terät kunnossa Tylsät auran terän lisäävät kyntövastusta ja heikentävät painonsiirtoa, pyörien luisto lisääntyy ja polttoainetta tuhlaantuu Tylsät äkeen piikit lisäävät vastusta ja aiheuttavat huonon työn jäljen Tylsät niittolaitteen terät lisäävät tehon tarvetta Huonossa kunnossa oleva traktorin moottori lisää kulutusta Painonsiirto Vetovastus 0,0 5,0 10,0 15,0 Vetovastus/painonsiirto kn Uudet terät Kuluneet terät
Kyntövastus N/dm2 Väärät työkoneiden säädöt lisäävät tehon tarvetta ja polttoaineen kulutusta Väärät kyntöauran säädöt lisäävät tehon tarvetta ja polttoaineen kulutusta aikaansaavat huonon kynnön lisäävät traktorin pyörien luistoa 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300-10 -5 0 5 10 Auran sivuttaiskallistus º
Kyntövastus kn Käytä työlle ja maalajille sopivaa työsyvyyttä Liian syvä työsyvyys aiheuttaa suurempaa tehon tarvetta ja lisää polttoaineen kulutusta Liian matala puintikorkeus lisää oljen määrää ja puitavan massan määrää jolloin polttoaineen kulutus kasvaa Multamaa Hiesusavi 14 12 10 8 6 4 2 0 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 Kyntösyvyys cm
Ajonopeuden lisääminen lisää tehontarvetta ja polttoaineen kulutusta Maataloustöille on omat sopivat ajonopeudet Vältä äärinopeuksia Liian alhainen nopeus heikentää työsaavutusta ja lisää tarvittavaa aikamäärää Maantiekuljetus Ajonopeuden alennus Polttoaineen säästö Ylivaihde ja alennettu kaasu Ylivaihde ja täysi kaasu 8. vaihde ja alennettu kaasu 8. vaihde ja täysi kaasu -15-10 -5 0 5 10 15 20 Ajonopeuden ja kulutuksen muutos % Äestys 6. vaihde + alenn. 6. vaihde Kulutus Työsaavutus 5. vaihde -40-20 0 20 40 60 Muutos %
Kuljettaja vaikuttaa eniten polttoaineen kulutukseen Kuljettaja voi vaikuttaa kulutukseen seuraavilla tavoilla Valitsemalla moottorin kuormituspisteen (vaihde/moottorin nopeus) Valitsemalla ajonopeuden Valitsemalla työsyvyyden Huolehtimalla koneiden kunnosta Säätämällä työkoneen oikein
Viljelytavat Perinteinen kylvö vai suorakylvö. Suorakylvö vähentää työtarvetta ja polttoaineen kulutusta. Lohkojen sijainnit Siirtoajomäärät lisääntyvät lohkomäärän kasvaessa ja ajoetäisyyksien pidentyessä Maan kasvukunnon ylläpito Ojitus vaikuttaa maan kasvukuntoon ja maan märkyyteen. Märkä maa on vaikeakulkuinen Maan tiivistyminen lisää energian tarvetta, maa on raskaampaa ja kasvien kasvu heikentyy
This material has been produced in ENPOS project. ENPOS is acronym for Energy Positive Farm. The project partners are University of Helsinki, department of Agricultural Sciences Agrotechnology MTT Agrifood Research Finland - Agricultural Engineering Estonian University of Life Sciences Project home page is at http://enpos.weebly.com/ The project is financed by the EU Central Baltic IV A Programme 2007-2013 This publication reflects the authors views and the Managing Authority cannot be held liable for the information published by the project partners.