Wielkie koncerny motoryzacyjne inwestują znaczne środki w badania nad wykorzystaniem wodoru jako paliwa dla pojazdów, w tym również ciągników rolniczych. Uznawany za paliwo przyszłości, wodór posiada wysoką wartość energetyczną, jest stosunkowo łatwy w pozyskiwaniu, a jego spalanie jest neutralne dla środowiska. To, co dla globalnych korporacji stanowi perspektywę odległej przyszłości, w niektórych polskich gospodarstwach rolnych jest już rzeczywistością.
Artykuł przedstawia doświadczenia trzech gospodarstw rolnych, w których wykorzystywane są ciągniki Ursus C-360 zasilane olejem napędowym z dodatkiem wodoru. Analizie poddano również najnowsze technologie i koncepcje dotyczące napędów wodorowych w rolnictwie, prezentowane przez światowych producentów maszyn.
Jak działa instalacja wodorowa w ciągniku?
Praca ciągnikiem w systemie dwupaliwowym - olej napędowy i wodór - nie wymaga skomplikowanych modyfikacji. Wystarczający jest niewielki reaktor, do którego trafia woda destylowana z dodatkiem sody kaustycznej (wodorotlenku sodu, NaOH). Gaz potrzebny do zasilania pozyskiwany jest za pomocą prądu z alternatora, który powoduje rozkład wody na gaz HHO, składający się z wodoru i tlenu. Ten gaz jest następnie kierowany do układu dolotowego ciągnika, gdzie wraz z powietrzem trafia do komory spalania.
Dodatek wodoru do mieszanki paliwowej znacząco zwiększa moc ciągnika, czyniąc go bardziej dynamicznym, co jest szczególnie odczuwalne podczas wykonywania najcięższych prac polowych.
Pierwsze doświadczenia z instalacją wodorową: Ursus C-360 w gospodarstwie Andrzeja Fisiaka
Andrzej Fisiak ze wsi Niesięcin, właściciel Ursusa C-360 (rok produkcji 1988) z zamontowaną instalacją wodorową, potwierdza pozytywne efekty jej stosowania. Ciągnik ten jest wykorzystywany w 45-hektarowym gospodarstwie, które rolnik prowadzi wspólnie z synem Adamem. Gospodarstwo specjalizuje się w produkcji roślinnej oraz hodowli tuczników i opasów.
Park maszynowy gospodarstwa opiera się głównie na krajowych ciągnikach Ursus. Najmocniejszy z nich, Ursus 1204 o mocy 112 KM, jest używany tylko do najcięższych prac ze względu na wysokie zużycie paliwa.
Modyfikacje Ursusa C-360 w gospodarstwie Fisiaka
Andrzej Fisiak dokonał kilku istotnych modyfikacji swojego Ursusa C-360, aby zwiększyć jego możliwości:
- Przedni napęd: Zamontowany trzy lata temu, składa się ze zwężonego mostu napędowego samochodu Robur, przystawki i wału napędowego. Zwiększył siłę uciągu, poprawił trakcję i zmniejszył poślizg, jednak pogorszył kierowanie.
- Wspomaganie układu kierowniczego: Elektryczny układ wspomagania z silnikiem pochodzącym z samochodu Renault został zamontowany w celu poprawy komfortu kierowania.
- Przedni podnośnik: Własnoręcznie wykonany przedni podnośnik o udźwigu 600 kg, zbudowany z ceowników, metalowych sztab i siłownika hydraulicznego od wózka widłowego. Umożliwia transport maszyn na pole, co ogranicza liczbę przejazdów.
Zdaniem Andrzeja Fisiaka, Ursus C-360 jest uniwersalnym i oszczędnym ciągnikiem, jednak jego moc bywała niewystarczająca. W sierpniu 2015 roku zdecydował się na montaż instalacji wodorowej, która znacząco wpłynęła na jego pracę.
Efekty pracy z instalacją wodorową
Po zamontowaniu instalacji wodorowej, Andrzej Fisiak zauważył:
- Brak czarnego dymu z wydechu: Wskazuje na czystsze spalanie.
- Wzrost mocy: Ciągnik z 3-skibowym pługiem radzi sobie teraz z 4-skibowym, a także z ciężką, 3-metrową broną talerzową, którą wcześniej obsługiwał tylko Ursus 1204.
- Niskie zużycie paliwa: Zużycie oleju napędowego spadło do 4-4,5 litra na godzinę pracy, w porównaniu do 11-12 litrów w Ursusie 1204.
Obecnie Ursus C-360 jest najbardziej eksploatowanym ciągnikiem w gospodarstwie, wykorzystywanym do różnorodnych prac polowych, od orki po odśnieżanie.
Z ROLNIKIEM O ROLNICTWIE! | #HektarWiedzy
Drugie gospodarstwo: Ursus C-360 w posiadaniu Piotra Szpary
W województwie kujawsko-pomorskim, we wsi Olszewka, Piotr Szpara od kwietnia 2014 roku wykorzystuje swojego Ursusa C-360 z instalacją wodorową. Montaż instalacji zajął jeden dzień i wymagał wymiany prądnicy na alternator.
Według Piotra Szpary, instalacja wodorowa przyniosła następujące korzyści:
- Wzrost momentu obrotowego i mocy: Zwiększyła się z 52 KM do około 60 KM.
- Spadek zużycia oleju napędowego: Obniżył się o około 30%. Ciągnik z 3-skibowym pługiem lub agregatem uprawowym, który wcześniej zużywał około 6 litrów paliwa na godzinę, teraz zużywa o 2 litry mniej, dzięki wykorzystaniu taniego gazu z wody.
- Niskie zużycie wody: Około 100 ml na godzinę ciężkiej pracy.
Gospodarstwo Piotra Szpary liczy niespełna 16 hektarów, z dominacją ciężkich gleb. Park maszynowy obejmuje dwa Ursusy (C-360 i C-360-3P) oraz Belarus. Ursus C-360 jest obecnie wykorzystywany do lżejszych prac, takich jak praca z rozsiewaczem nawozów czy opryskiwaczem.
Piotr Szpara zauważył również ustanie dymienia z tłumika, które wcześniej występowało podczas gwałtownego przyspieszania, co było spowodowane "zalewaniem" silnika paliwem z powodu niewystarczającej ilości powietrza i tlenu.
Trzecie gospodarstwo: Paweł Dyjak i jego doświadczenia z instalacją wodorową
Paweł Dyjak z Górowa (woj. dolnośląskie) również zdecydował się na montaż instalacji wodorowej w swoim Ursusie C-360. Chwali rozwiązanie za prostą budowę, łatwość montażu i niskie koszty eksploatacji, ograniczające się do dolewania wody.
Odpowiadając na obawy rolników dotyczące bezpieczeństwa, Paweł Dyjak podkreśla, że wodór jest produkowany i zużywany na bieżąco, bez ryzyka gromadzenia się gazu. Początkowe trudności z brakiem reakcji instalacji wynikały z zaśniedziałych styków, które uniemożliwiały dopływ prądu do reaktora.
Gospodarstwo Pawła Dyjaka, prowadzone z rodziną, obejmuje 140 hektarów gruntów ornych i użytków zielonych. Specjalizuje się w uprawie zbóż, traw oraz hodowli bydła mlecznego i mięsnego.
Po zamontowaniu instalacji, Paweł Dyjak zaobserwował wzrost mocy silnika, co przekłada się na możliwość szybszego wykonywania prac polowych i większą elastyczność ciągnika. Z tego powodu zakupił kolejną instalację wodorową do swojego ciągnika Massey Ferguson.
Przyszłość napędów wodorowych w rolnictwie - wizje producentów
Światowi producenci maszyn rolniczych aktywnie pracują nad rozwojem technologii napędzanych wodorem, odpowiadając na potrzebę dekarbonizacji rolnictwa i problem niedoboru pracowników.
Koncepcja autonomicznego ciągnika Kubota
Kubota Corporation zaprezentowała koncepcyjny model autonomicznego ciągnika z ogniwami paliwowymi podczas wydarzenia Hydrogen Energy Park!! na wystawie Expo 2025 Osaka Kansai. Jest to pierwszy w historii traktor zasilany sprężonym wodorem, zdolny do pracy bez operatora.
- Napęd: Dwa zbiorniki sprężonego wodoru zasilają ogniwo paliwowe z membraną polimerową (PEMFC).
- Mechanizm: Wodór reaguje z tlenem z powietrza, a protony przepływają przez membranę, wytwarzając prąd elektryczny.
- Silniki: Energia elektryczna napędza dwa silniki - jeden do kół, drugi do wału odbioru mocy (WOM).
Nowa koncepcja Kuboty ma na celu rozwiązanie problemów dekarbonizacji i braków kadrowych w rolnictwie. Planowane są testy polowe w Japonii, które ocenią systemy autonomicznej jazdy, metody uzupełniania wodoru i przydatność ciągnika w pracach polowych.
Mercedes-Benz NextGenH2: Ciężarówki na ciekłym wodorze
Mercedes-Benz wprowadza na rynek pierwszą partię 100 ciągników siodłowych NextGenH2, napędzanych ciekłym wodorem. Ich zasięg wynosi około 1000 km, zbliżony do ciężarówek z silnikiem Diesla.
- Technologia: Wodór jest przekształcany na energię elektryczną za pośrednictwem ogniwa paliwowego.
- Silniki: Dwa silniki elektryczne o mocy do 370 kW.
- Akumulator: Buforowy akumulator o pojemności 101 kWh.
- Zbiorniki: Pojemniki na ciekły wodór (temperatura - 253°C) o pojemności 85 kg, umieszczone po obu stronach ciężarówki.
Rozwiązania wodorowe, obok elektrycznych, są kluczowe dla zrównoważonej transformacji branży transportowej. Choć ciągniki rolnicze pracują pod stałym obciążeniem, co stanowi wyzwanie, alternatywne źródła energii mogą najszybciej znaleźć zastosowanie w maszynach o mniejszym obciążeniu, takich jak ładowarki.
Chińska koncepcja ciągnika wodorowo-metanolowego
Chińscy inżynierowie przedstawili prototyp ciągnika o mocy 340 KM, który wykorzystuje mieszankę wodoru i metanolu. Twórcy projektu twierdzą, że może to znacząco obniżyć koszty paliwa (nawet o 46%).
- Projekt: Firma Beijing Zhongke Yuandongli Technology Co.
- Potencjalne oszczędności: Deklarowana redukcja kosztów paliwa do 46%.
- Moc silnika: Około 250 kW (340 KM).
- Przekładnia: Bezstopniowa przekładnia HMCVT.
- Kabina: Nowoczesna, komfortowa, spełniająca normy OECD.
- Autonomia: Opcjonalne komponenty do autonomicznej pracy.
Obecnie jest to jedynie faza koncepcyjna, jednak wskazuje kierunek rozwoju napędów w rolnictwie.
Dodatkowe opinie rolników o instalacjach wodorowych
Wzrost mocy, mniejsza emisja spalin i oszczędności na paliwie to główne zalety, które wymieniają właściciele ciągników z instalacjami wodorowymi.
Zetor Major 80 z instalacją wodorową
Kazimierz Nawrot z Granic, właściciel 30-hektarowego gospodarstwa, wykorzystuje ciągnik Zetor Major 80 (75 KM) z instalacją wodorową od 2016 roku. Koszt instalacji wraz z montażem wyniósł 1100 złotych.
Według Kazimierza Nawrota, silnik stał się bardziej dynamiczny, a Zetor z 3-metrową broną talerzową radzi sobie bez problemu. Jego kuzyn, Jacek Nawrot, wspomniał o potencjalnych oszczędnościach rzędu 30-35%.
Instalacja wodorowa jest bezpieczna dzięki podwójnym zabezpieczeniom i automatycznemu włączaniu/wyłączaniu wraz z pracą silnika.
John Deere 6620 z instalacją wodorową
Wielkopolska firma z 10 ciągnikami rolniczymi i hodowlą trzody chlewnej zamontowała instalację wodorową w modelu John Deere 6620. Koszt instalacji wyniósł około 4000 zł netto.
Zbiornik na gaz o pojemności 55 litrów nie wystarcza na cały dzień pracy, jednak gaz nie ma negatywnego wpływu na zużycie silnika. Ciągnik przepracował już ponad 15 tys. godzin z instalacją.
Dzięki komputerowi i trzem czujnikom (ciśnienia, temperatury, stukowemu), silnik pracuje równo. Według wyliczeń właściciela, dzienne oszczędności wynoszą około 100 zł, co oznacza zwrot z inwestycji w ciągu 3 tygodni przy intensywnej pracy ciągnika (często 24 godziny na dobę).