W obliczu rosnącej świadomości ekologicznej i poszukiwania alternatywnych źródeł energii, branża maszyn rolniczych stoi u progu rewolucji. Silnik spalinowy, dominujący przez ponad stulecie, prawdopodobnie będzie ewoluował lub całkowicie zniknie, ustępując miejsca innowacyjnym rozwiązaniom napędowym.
Atomictractor: Wizja napędu jądrowego dla rolnictwa
Angielski start-up Atomictractor aktywnie pracuje nad koncepcją ciągnika o napędzie atomowym. Głównym celem jest stworzenie bezemisyjnego silnika, który zapewni rolnikom stabilne i wydajne źródło zasilania, eliminując lub znacznie ograniczając koszty oleju napędowego.
Koncepcja i korzyści
Koncepcja ciągnika hybrydowego, rozwijana przez Atomictractor, ma zapewnić nie tylko wysoki moment obrotowy i dużą moc, ale także długie godziny pracy przy minimalnych przestojach na doładowanie. Według Campbella Scotta, założyciela Atomictractor, szczegóły dotyczące planów zastosowania techniki niskoemisyjnej na razie pozostają tajemnicą. Jednostka napędowa jest projektowana i rozwijana w Wielkiej Brytanii, z myślą o szerokim zakresie zastosowań w gospodarstwach na całym świecie, zwłaszcza w ciągnikach o mocy do 100 kW.
Atom zdrowszy niż wiatraki
Inspiracje i rozwój projektu
Scott Campbell czerpie przykład z projektu słynnego ciągnika Ferguson TE20 „Little Grey Fergie”, wyprodukowanego po raz pierwszy w Coventry w 1946 roku. Obecnie firma poszukuje partnerów, którzy przeprowadzą projekt przez fazę prototypu i produkcji. Prace rozwojowe będą kontynuowane we współpracy z Uniwersytetem w Aston, a najlepszym rozwiązaniem jest podjęcie współpracy z jednym z producentów ciągników.
Doświadczenie Campbella Scotta
Campbell Scott to znana postać w brytyjskiej branży maszyn rolniczych, z ponad 30-letnim doświadczeniem w rozwoju i sprzedaży ciągników i sprzętu rolniczego. Jako były dyrektor wyższego szczebla w AGCO i marce Massey Ferguson, skupił się na rozwoju technologii pojazdów elektrycznych i ich zastosowaniu w rolnictwie, poświęcając swoją energię i entuzjazm na rozwiązania niskoemisyjne dla ciągników.
Historia i perspektywy napędu atomowego
Pomysł stworzenia napędu atomowego wywodzi się od polskiego fizyka Stanisława Ulama, który przedstawił go w 1946 roku. Dziesięć lat później rozpoczęto Project Orion, którego efektem był prototypowy silnik przetestowany na ziemi. Współcześnie agencje takie jak NASA i DARPA, we współpracy z Lockheed Martinem i BWX Technologies, rozwijają projekt jądrowego silnika termicznego (NTP) DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations).
Zasada działania i zastosowania
Silnik z reaktorem atomowym działa dzięki ogrzewaniu ciekłego wodoru z temperatury -253 stopni Celsjusza do ponad 2400 stopni Celsjusza i wyrzucaniu przez dysze szybko przemieszczającego się rozgrzanego gazu. Takie silniki mogą być od 2 do 5 razy bardziej efektywne niż obecne silniki chemiczne, a ich impuls właściwy wynosiłby pomiędzy 700 a 900 sekund, w porównaniu do około 400 sekund w silnikach chemicznych.
Wyzwania i testy
Obecne przepisy dotyczące bezpieczeństwa i utylizacji materiałów radioaktywnych uniemożliwiają testy naziemne, dlatego prototyp DRACO zostanie przetestowany na orbicie 700 kilometrów nad Ziemią. Współczesne projekty, takie jak DRACO, wykorzystują znacznie mniej wzbogacony uran-235, co zwiększa bezpieczeństwo pracy i przebywania w jego pobliżu. Inżynierowie mają nadzieję, że 2000 kilogramów ciekłego wodoru wystarczy na napędzanie rakiety przez wiele miesięcy, w przeciwieństwie do obecnych górnych członów rakiet nośnych, które mają paliwo na około 12 godzin.
Rozwój ciągników elektrycznych
Elektryfikacja staje się coraz bardziej powszechna, a producenci sprzętu rolniczego również eksperymentują z pojazdami bateryjnymi.
Fendt-e 300 S4: niemiecki elektryczny ciągnik
Niemiecki producent maszyn rolniczych Fendt od przeszło roku testuje elektryczny ciągnik z bateriami o pojemności 360 kWh. Konwersja została dokonana w holenderskim oddziale niemieckiej marki. Silniki elektryczne wydają się idealne do napędzania maszyn rolniczych ze względu na gigantyczny moment obrotowy i fakt, że duża masa baterii trakcyjnych nie stanowi problemu w pojazdach tej wielkości.
Charakterystyka i wyzwania
Fendt-e 300 S4 dysponuje baterią o pojemności 360 kWh, która pozwala na 8 godzin pracy w polu. Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4) są umieszczone pod maską, w podłodze i w specjalnych skrzyniach po bokach pojazdu. Układ pracuje pod napięciem 380 V. Standardowa wersja mieści 26 modułów w dwóch pakietach o łącznej pojemności 240 kWh, a opcjonalnie dostępne są trzy pakiety o łącznej pojemności 360 kWh. Silnik elektryczny, rozkręcający się do 3500 obr./min, oferuje podobne możliwości do standardowej maszyny napędzanej silnikiem Diesla, z zachowaniem klasycznego pedału przyspieszenia, „ręcznej” przepustnicy oraz obsługi hydrauliki czy przystawek odbioru mocy.
Głównym problemem jest jednak czas ładowania. Korzystając z instalacji „siłowej” (trzy fazy, 32 ampery), naładowanie baterii od zera do 100 proc. pojemności trwa między 18 a 19 godzin. Nawet ładowanie w zakresie 20-80 proc. zajmuje ponad 10 godzin. W okresie żniw, gdy maszyny pracują nieustannie, taka konieczność wyłączenia ciągnika na tak długi czas stanowi istotną przeszkodę. Koszty przeróbki na pojazd elektryczny, ze względu na gigantyczną pojemność baterii, mogą podwoić cenę ciągnika.
Captain Tractors: indyjski elektryczny ciągnik
Indyjski producent ciągników Captain Tractors zaprezentował podczas targów Agritechnica kilka nowości, w tym w pełni elektryczny ciągnik Captain 25E. Firma, znana z produkcji kompaktowych ciągników, została uhonorowana tytułem "Tractor Exporter of the Year - India" w ramach nagród ITOTY 2025.
Captain 25E
Captain 25E, to traktor o mocy około 25 KM, którego akumulator pozwala na pracę do około trzech i pół godziny na jednym ładowaniu, z możliwością wydłużenia pracy nawet do sześciu godzin. Producent finalizuje cenę i inne kwestie związane z wprowadzeniem go na rynek.
Radzieckie eksperymenty z ciągnikami elektrycznymi
Po II wojnie światowej ZSRR, jako jeden z największych producentów energii elektrycznej, w latach pięćdziesiątych eksperymentował z pojazdami napędzanymi energią elektryczną. Ciągnik napędzany był 48-konnym silnikiem elektrycznym, pracującym przy zasilaniu 1000 V. Maszyna zbudowana została z wykorzystaniem seryjnie produkowanego traktora DT-54, w tym układu podwozia, ramy i kabiny.
Wyzwania i ograniczenia
Zasilanie elektryczne wymagało zastosowania specjalnej podstacji transformatorowej i bębna do nawijania i rozwijania kabla elektrycznego, wprawianego w ruch obrotowy oddzielnym silnikiem. Kabel prowadził dodatkowo specjalny wysięgnik. Badania praktyczne wykazały jednak wiele trudności i ograniczeń, takich jak ograniczona szerokość zagonu (10 metrów) i maksymalna odległość od trafostacji (około 600 m). Transport ciągnika elektrycznego i podstacji wymagał użycia drugiego konwencjonalnego ciągnika. Ze względu na nierozwojowe wyniki eksperymentów zaniechano dalszych prac nad tego typu traktorami.
Inne innowacje w napędach i konstrukcjach
Inżynierowie stale poszukują nowych rozwiązań, aby poprawić wydajność i funkcjonalność maszyn rolniczych.
Elektrohydrauliczny ciągnik manewrowy ŠA-MAN-01
Elektrohydrauliczny ciągnik manewrowy typu ŠA-MAN-01 to środek trakcyjny przeznaczony do pomocniczego manewrowania z zestawami transportowymi po jednoszynowej kolejce podwieszanej. Stosuje się go przede wszystkim w przodkach wyrobisk kopalnianych, tunelach oraz na stacjach przeładunkowych kopalni. Konstrukcja składa się z elektrohydraulicznego napędu z wolnobieżnymi silnikami hydraulicznymi i agregatem hydraulicznym, którego napęd zapewnia silnik elektryczny w wykonaniu przeciwwybuchowym.
Innowacje w konstrukcjach ciągników
W nowoczesnych ciągnikach wprowadzane są również udoskonalenia w zakresie konstrukcji i obsługi. Seria YT, gruntownie przetestowana w laboratoriach, na torze testowym i podczas wykonywania zadań, posiada podwozie i ramę trwale zabezpieczone przed korozją poprzez cynkowanie ogniowe. Kabina została całkowicie przeprojektowana, z nowymi elementami sterującymi umieszczonymi bezpośrednio obok fotela. Znacznie poprawiono dostępność podzespołów mechanicznych i elektrycznych, a deska rozdzielcza może być demontowana i montowana ponownie w ciągu kilku minut, co ułatwia naprawy.
Napęd elektryczny jest wyposażony w system odzyskiwania energii (rekuperacji) w celu zmniejszenia zużycia energii oraz elementów układu hamulcowego. Posiada mniej ruchomych części niż silnik wysokoprężny, co skutkuje niskimi kosztami serwisu. Akumulatory są zgodne z normą ECE-R100 rev. 3, a moc silnika elektrycznego jest porównywalna z silnikiem wysokoprężnym.
Polska myśl techniczna: prototypy Ursusa
W Polsce na przełomie lat 50. i 60. XX wieku, również prowadzono intensywne prace nad rozwojem ciągników. Muzeum Narodowe Rolnictwa i Przemysłu Rolno-Spożywczego w Szreniawie zdobyło unikalny prototypowy, 3-cylindrowy Ursus C-336 z początku lat 60., który był brakującym ogniwem między Ursusem C-325 a większymi prototypami, takimi jak model C-342.
Seria prototypów i ich losy
Model C-336 był jednym z pierwszych prototypów nowej serii Ursusa z silnikiem 3-cylindrowym typu S-313 (o numerze silnika 0001). Zespół inżyniera Czesława Sławskiego pracował również nad silnikami 3-cylindrowymi S-313 o mocach 36-40 KM, a potem 42 KM oraz czterocylindrowymi S-314 o mocy 56 KM. Nowe jednostki napędowe miały być montowane w całej rodzinie polskich ciągników. Prototypowe silniki i ciągniki budowano w latach 1960-61, a polskie konstrukcje szczegółowo badano na poligonie w Łężanach.
Niestety, rozwój polskiej myśli twórczej został zahamowany. W wyniku decyzji politycznych, podjętych bez konsultacji z konstruktorami, zrezygnowano z uruchomienia produkcji kolejnych ciągników z rodziny Ursusów i przyjęto do produkcji czeski ciągnik Zetor 4011. Zespół inżynierów, w tym Czesław Sławski, został przeniesiony do Polsko-Czechosłowackiego Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Ciągników w Brnie.