Биотопливо производится из растительного и животного сырья, а также органических промышленных отходов. Он делится на три типа: твердый, жидкий и газообразный.
Современные технологии на службе у сельского хозяйства
Тема беспилотного транспорта уже неоднократно освещалась на нашем портале. Мы уже раз или два говорили о беспилотниках Uber, спорном бренде Tesla и растущей тенденции к улучшению «интеллекта» этих беспилотников. Тема действительно очень богатая, и дискуссии о ней не прекратятся в ближайшее время. Однако многие уже слышали об использовании беспилотных технологий не только в автомобилях: беспилотники в воздухе, беспилотные суда и даже метро без водителя. Но по какой-то причине одна отрасль не ассоциируется с технологией беспилотников: сельское хозяйство. У большинства людей в голове сложился стереотип, что «фермерство» — это что-то грязное и грубое. Что трактор — это грохочущая машина с устаревшим дизельным двигателем, что комбайнеры — простые фермеры с низким уровнем образования, и что все, что нужно для выращивания урожая, — это поливать и удобрять его.
Вот как выглядит современная сельскохозяйственная техника для обычного человека
Вполне возможно, что в некоторых частях мира это мнение все еще актуально, но, к счастью, сельское хозяйство стало одним из двигателей прогресса в цивилизованном мире, наряду с высокотехнологичным производством и миром электроники. Помимо всевозможных «техов» (medtech, fintech, edtech и другие), существует также термин agritech, который обозначает внедрение и использование современных технологий в сельском хозяйстве, животноводстве и других областях традиционного земледелия. Об этом мы и поговорим сегодня.
Вот как на самом деле выглядит современная сельскохозяйственная технология
Автономная сельхозтехника
Раз уж мы заговорили о беспилотном транспорте, грех не упомянуть о беспилотной сельскохозяйственной технике. Его история началась почти 60 лет назад: в 1962 году голландский инженер Корнелис Силинг разработал первый автономный агроробот-трактор для вспашки полей. Конечно, не было никаких электронных систем — автоматическая смена борозды осуществлялась двумя щупами спереди и сзади. Технология уже была довольно полезной, хотя она больше подходила для полей правильной прямоугольной формы.
Однако отсутствие экономической целесообразности и технологий в то время задержало развитие этих систем по меньшей мере на 40 лет. В 2000-х годах интерес к этой теме возродился, и были сделаны первые шаги к разработке программных систем распознавания образов. В 2008 году компания John Deere, один из ведущих мировых производителей тракторов, представила iTEC Pro, систему для самоходных тракторов с GPS-контролем. Поскольку он разработан для интеграции с современными многоцелевыми тракторами, он может не только автоматически пахать, но и сеять, орошать и даже косить. Хотя эта система доступна и сегодня, ее нельзя назвать полностью интегрированным «автопилотом» — водитель по-прежнему должен контролировать и настраивать систему. iTEC Pro эволюционировала в систему Machine Sync, которая «синхронизирует» комбайн и трактор с прицепом для сбора урожая.
Но многие другие крупные производители сельскохозяйственной техники уже имеют подобные системы. Японская компания Kubota имеет такую систему под названием AgriRobo, которая используется на тракторах, комбайнах и даже рисоводах. У их соотечественников из Yanmar тоже есть такая машина. Немцы из компании Claas разработали систему под названием GPS Pilot. А у Case IH, еще одной американской компании по производству тракторов, есть система с довольно простым названием Autopilot. В России аналогичная система под названием RSM AutoDriver также активно используется на заводе Ростсельмаш. В общем, уже никто не удивляется, когда видит такую автоматизацию на практике.
Однако сейчас активно разрабатываются и так называемые «беспилотники пятого уровня»: полностью независимые машины, которым даже не нужен пульт управления. Ростсельмаш начал разработку автономного комбайна в 2017 году в сотрудничестве с Cognitive Technologies, который сейчас часто демонстрируется на различных сельскохозяйственных выставках и тестируется в разных регионах страны.
Упомянутые выше Case IH, Kubota и John Deere представили свои видения (весьма схожие по духу) «трактора будущего». Конечно, трактор должен быть полностью автономным, и на нем не должно быть даже кабины. Однако две последние компании уверены, что трактор будущего будет электрическим, а японский трактор будет получать часть энергии от солнечных батарей. Case IH, с другой стороны, решила оснастить свой беспилотный трактор обычным дизельным двигателем и совсем не футуристическим внешним видом. В любом случае, все эти модели все еще являются прототипами или, если хотите, «концептуальными тракторами». Я лично сомневаюсь, что в обозримом будущем они действительно пойдут в производство в таком виде, это скорее чистая демонстрация технологии.
Растениеводство и «интернет вещей»
Глобальные тенденции «Интернета вещей» и «Больших данных» не останавливаются на сельском хозяйстве. Они нашли свое лучшее применение при выращивании различных культур. Компьютеры на современных фермах собирают информацию с различных датчиков, расположенных непосредственно «в поле»: Датчики температуры, давления, освещенности, дождя, влажности, плодородия почвы и т.д. Агроном анализирует эту информацию и делает выводы о взаимосвязи между различными показателями урожая и внешними условиями. В отличие от ручных методов сбора данных, которые отнимают много времени и являются неэффективными, вся информация доступна в любое время и не зависит от вмешательства человека. Такая «оцифровка» различных метеорологических данных позволит анализировать как краткосрочное влияние погодных и климатических условий на урожайность, так и долгосрочные тенденции, которые можно понять только в многолетнем масштабе.
Японские инженеры были одними из первых, кто осознал потенциал этой технологии для сельского хозяйства. В конце 2000-х годов некоторые японские фермы и винодельни установили экспериментальные системы Fujitsu, объединяющие ряд важных датчиков: Температура, давление, влажность и свет. Информация передавалась в центр управления каждые 10 минут, что было достаточно на первом этапе. Впоследствии фермеры, принявшие участие в эксперименте и проанализировавшие полученные данные, смогли улучшить показатели своих хозяйств по нескольким направлениям. Увеличилась урожайность, снизилась необходимость использования пестицидов и фунгицидов, а результатом стало более высокое качество собранного урожая. Fujitsu увидела потенциал и начала активно развивать это направление, и сейчас является одной из крупнейших компаний в области агрономического Интернета вещей.
Система мониторинга погоды Fujitsu
Другая японская компания под названием PS Solutions, одна из многочисленных дочерних компаний Softbank, в 2015 году разработала собственную систему мониторинга зданий с не очень красивым названием e-Kakashi. Название переводится как «электронное пугало», но на самом деле система никого не пугает, она просто отслеживает внешнюю среду и предоставляет данные фермеру. Новое электронное пугало отличается от предыдущих систем тем, что все датчики размещены в компактном корпусе, который можно прикрепить к рукоятке лопаты посреди поля. Встроенный аккумулятор позволяет проводить измерения в течение трех лет. Несколько датчиков могут образовать сеть, чтобы даже самые удаленные устройства не теряли связь с главным шлюзом системы. Она, в свою очередь, передает всю собранную информацию пользователю через мобильную сеть. Однако принципиальное отличие заключается в том, что система не только передает поток необработанных данных о растениях и окружающей среде, но и дает фермеру советы на основе этих данных. Искусственный интеллект, вот и все.
В настоящее время существует несколько таких стартапов, обычно объединяемых под общим термином «точное сельское хозяйство»: Agroop, Fieldin, Mothive, Cropx и другие. Они функционируют более или менее по одному и тому же принципу и отличаются только технологией передачи данных и различными методами установки. К сожалению, мне не удалось найти ни одного отечественного стартапа с подобными разработками. Видимо, обилие плодородных земель и пресной воды еще не побудило наших фермеров задуматься о более эффективном их использовании.
Газомоторное топливо — это сжиженный природный газ — метан. Этот вид топлива не только более экологичен, но и дешевле традиционного углеводородного топлива, что позволяет фермерским хозяйствам сократить расходы. Газомоторное топливо доказало свою эффективность в сельском хозяйстве. Транспортные средства, работающие на нем, уже существуют и производятся, например, компаниями AGCO и CNH Industrial. В качестве отечественного примера можно привести линейку тракторов «Агромаш Метан».
Можно сказать, что газомоторное топливо является наиболее перспективной заменой дизельному, поскольку оно уже используется, что делает возможным перевод сельскохозяйственной техники на газ в обозримом будущем. Главным препятствием на этом пути является наличие заправочных станций.
Электроэнергия
Использование электричества в качестве альтернативного источника энергии не является чем-то новым, электромобили больше не являются диковинкой, а существующие технологии могут быть использованы для создания сельскохозяйственной техники с электрическим приводом. Уже существует множество различных небольших электрических тракторов. Самое главное, что вам нужно, — это зарядная станция. Электрические тракторы более экологичны, более экономичны и более приятны, чем дизельные тракторы. Они вызывают гораздо меньше шума и вибрации.
Электрические тракторы — не новая идея. Вначале электрическим тракторам мешал силовой кабель от электростанции, что делало вождение неудобным. Они неудобны, кабель быстро изнашивается, а дизельные тракторы более мобильны. В настоящее время эта проблема решена с помощью батарей и аккумуляторов. Смогут ли аккумуляторы заряжаться в течение длительного времени и появятся ли зарядные станции — это уже другой вопрос: от этого зависит будущее электрификации сельскохозяйственной техники.
Водородное топливо
Водород — самое чистое моторное топливо. Водород помещается в специальные топливные элементы, которые обычно подключаются к электродвигателю, что делает его более экономичным по сравнению с обычным топливом. Многие компании разрабатывают сельскохозяйственную технику, работающую на водороде, и уже существуют тракторы, работающие на водороде. Россия также планирует создать водородные машины. По словам Александра Морозова, заместителя главы Министерства промышленности и торговли РФ, испытания прототипа будут проведены к 2023 году. Министерство промышленности и торговли планирует начать массовое производство тракторов на водородном топливе к 2024 году.
Тем не менее, водород как топливо имеет ряд серьезных недостатков, которые не позволяют назвать его наиболее перспективным видом альтернативного топлива. Во-первых, водород чрезвычайно взрывоопасен. Во-вторых, существуют также проблемы с использованием водорода в качестве топлива. Водород имеет очень большой объем, а его сгорание значительно увеличивает массу, что затрудняет эксплуатацию.