New Holland stawia na biometan

New Holland jest jedną z niewielu firm z branży rolniczej, która sukcesywnie szuka i testuje alternatywne paliwa do zasilania ciągników mogące w przyszłości zastąpić olej napędowy. Już na początku 2009 roku koncern zaprezentował koncepcję ciągnika zasilanego wodorem. Niedługo potem odbyła się premiera maszyny o nazwie NH², która powstała na bazie modelu T6000, z tym, że zamiast silnika wysokoprężnego do napędu zastosowano ogniwa paliwowe. W pierwszej wersji NH² posiadał ogniwa paliwowe połączone w dwa stosy (baterie) z łączną liczbą 256 jednostek. W kolejnej zastosowano trzy stosy zawierające 384 jednostki. Powiększeniu uległ również zbiornik na wodór, który początkowo mógł pomieścić 2,4 kg sprężonego gazu. Później zwiększono pojemność zbiorników ponad trzykrotnie, aby móc pomieścić za jednym razem 8,2 kg sprężonego wodoru. W takiej wersji ilość zgromadzonego gazu wystarczała na maksymalnie 3 godziny pracy. Niestety ten ambitny projekt New Hollanda miał szereg barier, które praktycznie uniemożliwiały wprowadzenie ciągników z napędem wodorowym do powszechnego użytkowania. Jednym z nich były olbrzymie koszty zastosowania tej technologii. Kolejny problem to dostępność paliwa. Aby technologia rozpowszechniła się potrzebna byłaby cała sieć stacji wodorowych lub zakup skomplikowanej i kosztowanej instalacji wytwarzającej wodór. Kolejne bariery w wykorzystywaniu tego typu paliwa to jego przechowywanie i dystrybucja. Dlatego w 2013 roku New Holland zmienił kierunek prezentując na Agritechnice w Hanowerze prototyp zasilanego biometanem ciągnika T6.140.

Na paliwie z biogazowni

W Europie znajduje się ponad 14,5 tys. biogazowni rolniczych¹ o łącznej mocy niespełna 8000 MW. W większości pozyskany biometan spalany jest w agregatach koogeneracyjnych w celu pozyskania energii elektrycznej i ciepła. W blisko 300 instalacjach biogaz uszlachetniany jest do postaci biometanu, który może być włączany do sieci gazowej. Można go również wykorzystać do... zasilania ciągników i maszyn rolniczych. Przynajmniej taką koncepcję lansuje firma New Holland. 

– Naszym celem jest doprowadzenie do takiej sytuacji, aby rolnicy nie musieli oglądać się na ceny oleju napędowego czy innych źródeł energii i sami w gospodarstwach pozyskiwali biometan, a następnie wykorzystywali go, przynajmniej w części, do napędu ciągników czy maszyn rolniczych – mówi Carlo Lambro, prezes New Holland Agriculture. – I nie chodzi tu tylko o ograniczenie kosztów paliwa, które według naszych obliczeń są niższe o 20–40 procent w porównaniu do ON, ale o redukcję emisji szkodliwych substancji w spalinach. Wystarczy dodać, że nasz prototypowy ciągnik napędzany biometanem emituje o 80 procent mniej CO₂ niż porównywalne maszyny napędzane olejem napędowym.

Druga generacja

W tym roku New Holland prezentuje już drugą generację ciągnika zasilanego biometanem. W pierwszej wersji (model T6.140 Methane Power) do napędu wykorzystywany był wysokoobrotowy trzylitrowy silnik F1C pochodzący z samochodu dostawczego Iveco Daily o mocy do 136 KM i maksymalnym momencie obrotowym wynoszącym 350 Nm. Sprężony metan był w nim gromadzony w dziewięciu zbiornikach o łącznej pojemności 300 litrów (52 kg sprężonego biometanu). Taka pojemność pozwalała na około pół dnia pracy w normalnych warunkach roboczych. W drugiej generacji (model T6.175 Methane Power) do zasilania wykorzystano mocniejszy sześciocylindrowy silnik gazowy FPT NEF o pojemności 5,9-litra, który montowany jest w samochodach ciężarowych Iveco
Eurocargo.

– Zastosowany w najnowszym ciągniku silnik o mocy 179 KM i momencie obrotowym 740 Nm lepiej nadaje się do zastosowania rolniczego niż jego poprzednik, ponieważ wcześniejszy motor pracując przy wysokich obrotach wymagał zastosowania skrzyni redukcyjnej oraz izolatorów tłumiących wibracje. Jednostka napędowa NEF nie potrzebuje żadnego takiego dodatku – twierdzi Riccardo Morselli z Działu Rozwoju Produktów Innowacyjnych firmy New Holland. – Ponadto jednostka ta jest zbliżona wielkością do silnika diesla o pojemności 6,75 litra, który standardowo montowany jest w ciągniku T6.175, a więc w takim, na którym oparty jest ciągnik napędzany biometanem. Dzięki temu nie potrzeba większych modyfikacji, aby chociażby połączyć silnik ze skrzynią biegów. Jedynym wyzwaniem pozostaje natomiast umieszczenie na ciągniku możliwie dużej ilości zbiorników na gaz, które pozwolą jak najdłużej pracować bez tankowania.

52 kg biometanu na raz

Najnowsza odsłona ciągnika zasilanego gazem, podobnie jak jego poprzednik, ma na stanie dziewięć zbiorników o łącznej pojemności 300 litrów, co odpowiada ładowności 52 kg sprężonego biometanu. Taka ilość gazu pod względem wydajności jest równoważna z około 60 litrami oleju napędowego. Zdaniem producenta, zgromadzony w ciągniku zapas gazu wystarcza na około 4–5 godzin nieprzerwanej pracy. O ile dla maszyny pracującej w obrębie gospodarstwa jest to ilość wystarczająca, to już dla ciągnika wykorzystywanego do pracy w polu może okazać się zbyt mała, dlatego New Holland prowadzi obecnie prace nad zwiększeniem ilości zapasu gazu również z możliwością montowania dodatkowych zbiorników na współpracujących z ciągnikiem maszynach. W obecnej wersji, podobnie jak to miało miejsce wcześniej, zbiorniki rozlokowano w trzech różnych miejscach. Są one doskonale zintegrowane z ogólną konstrukcją pojazdu, dzięki temu widoczność i prześwit pod pojazdem są takie same, jak w modelach standardowych. Trzy zbiorniki ulokowano z tyłu kabiny – dwa ustawiono pionowo tuż za narożnymi słupkami, jeden poziomy znajduje się w górnej tylnej części kabiny. Kolejne cztery zbiorniki mieszczą się z lewej strony ciągnika tuż przy wejściu do kabiny a więc tam, gdzie standardowo mieści się zbiornik na olej napędowy. Ostatnie dwa położone są po przeciwległej stronie maszyny. W tym miejscu znajduje się również zawór do tankowania gazu. Gdyby nie dodatkowe obudowy zbiorników na pierwszy rzut oka trudno byłoby zauważyć, że jest to ciągnik napędzany biometanem, wszak kubatura maszyny czy rozplanowanie wnętrza w kabinie są identyczne jak w tradycyjnym modelu T6. Również panel sterujący i kontrolki pozostały takie same. Nie zmieniono również wskaźnika paliwa, z tym, że teraz pokazuje on zapas gazu, a nie oleju napędowego. Różnica jest jednak taka, że model T6 w wersji zasilanej biometanowej pracuje ciszej od swojego odpowiednika zasilanego olejem napędowym.

– W tym ciągniku nie potrzeba skomplikowanych instalacji i systemów do redukcji emisji spalin. W zupełności wystarcza prosty katalizator trójdrożny, bo ciągnik sam w sobie przekracza wymogi normy emisji Stage IV, bez konieczności stosowania dodatkowego systemu oczyszczania spalin. Jest to możliwe chociażby dlatego, że biometan spala się całkowicie i przez to w ogóle nie emituje cząstek sadzy – podaje Riccardo Morselli.

Testowany na farmie

Ciągnik T6.175 Methane Power pracuje na co dzień na farmie La Bellotta będącej w posiadaniu rodziny Remmert. Oprócz niego, w gospodarstwie użytkowane są inne maszyny marki New Holland, w tym trzy ciągniki serii T6, dwa modele T7, jeden T4050 i ładowarka teleskopowa LM5060. Gospodarstwo jest wielokierunkowe. Na powierzchni liczącej 443 hektarów uprawiana jest kukurydza (150 ha) oraz pszenżyto (100 ha). Około 100 ha zajmuje las odroślowy, który porastają m.in. robinia akacjowa, jesion, dąb bezszypułkowy, grab. Kolejne 42 hektary to plantacja drzew przeznaczonych do wycinki produkcyjnej. Około 30 hektarów gruntów ornych przeznacza się pod produkcję ekologiczną. W gospodarstwie La Bellotta prowadzona jest hodowla kur niosek (około 9000 sztuk) i ekologiczna produkcja jaj. Ponadto utrzymywane jest stado liczące około 1000 sztuk bydła mięsnego, które przebywa na pastwiskach zajmujących około 10 hektarów. W 2008 roku gospodarstwo zainwestowało w energię odnawialną pokrywając obszar 3000 m² panelami fotowoltaicznymi, które produkują 216 000 kWh energii elektrycznej rocznie. Wytworzony prąd jest wykorzystywany w gospodarstwie oraz odsprzedawany do sieci energetycznej. W 2010 roku na terenie gospodarstwa stanęła biogazownia o mocy 1 MW. Substratem jest w niej biomasa roślinna oraz pomiot kurzy. W wyniku fermentacji beztlenowej powstaje w niej biogaz zawierający około 51 procent metanu. Gaz spalany jest w koogeneratorach w wyniku czego produkowanych jest około 8,5 mln kWh energii elektrycznej rocznie. Część biogazu jest oczyszczana do 98 procent metanu i kompresowana, po czym tankowana jest do ciągnika. Napełnienie zbiorników w ciągniku trwa około 10–15 minut.

– Mimo że ciągnik napędzany gazem zużywa około 10 procent więcej paliwa niż jego odpowiednik z silnikiem diesla, to wykorzystanie biometanu przynosi oszczędności – podsumowuje Riccardo Morselli. – Wynikają one z niższej ceny gazu do oleju napędowego. Obecnie cena ON na stacjach wynosi około 1,4 euro za litr², z kolei CNG (gaz zawierający 97 proc. metanu) kosztuje 0,98 euro za kg. Tak więc korzystając tylko z paliw ze stacji możemy oszczędzić 36 procent. Jeszcze większe oszczędności będą, gdy postawimy na biometan pozyskany w gospodarstwie. Według naszych obliczeń koszt wytworzenia takiego gazu szacowany jest około 0,40 euro/kg i nawet gdy porównamy to do paliwa rolniczego (0,80 euro za litr) oszczędności sięgną 50 procent. Mogą być one jeszcze większe uwzględniając wsparcie przy budowie instalacji
biogazowych. 

¹ dane z końca roku 2013

² ceny we Włoszech

Przemysław STANISZEWSKI