Satser på landbruk med høy solfaktor

Apelsvoll tek gruppe.J.Sch

«SolarFarm» - en systemstudie for å utvikle solenergidrevet presisjonsjordbruk, er et av prosjektene teknologiforskerne ved NIBIO Apelsvoll arbeider med. Her fra venstre Håvard J. Lindgaard, El Houssein Chouaib Harik, Maximilian Pircher, Audun Korsæth, Jakob Geipel, Kristian Rindal og Krzysztof Kusnierek. Foto: Jon Schärer.

El-traktorer og robotiserte maskiner drevet av solenergi blir viktige bidrag når landbruket må redusere sine utslipp av klimagasser. Ved NIBIO Apelsvoll kobler forskerne nye teknologiske løsninger med solenergi og økt presisjon i jordbruket. Her inngår bl.a. Norges første el-traktor, som går på strøm produsert på låvetaket.

- Det er to tiltak som kan betraktes som «lavthengende frukt» for å redusere klimagassutslippene knyttet til å produsere mat og fôr, sier forskningssjef Audun Korsæth ved Norsk institutt for bioøkonomi, NIBIO. Det ene er å redusere utslippene fra traktorkjøring. Det andre er å redusere utslippene som skyldes dårlig utnytting av tilført nitrogengjødsel.

 

SolarFarm

- I dette prosjektet vil vi utvikle et konsept som skal sette den enkelte gårdbrukeren i stand til å gjennomføre begge disse tiltakene. Konseptet er kalt SolarFarm og består av nye teknologiske løsninger og metoder for å utnytte solenergi i presisjonsjordbruket. Her blir tradisjonelt traktorarbeid helt eller delvis utført av selvgående elektriske kjøretøy som jobber sammen. Solenergien hentes fra solceller montert på taket av driftsbygningene.

Korsæth leder NIBO sitt Senter for presisjonsjordbruk med base på forsøksstasjonen Apelsvoll på Toten. Han beskriver deres forskning som en forsiktig start for hvordan jordbruket kan endres fra å være avhengig av en fossil energikilde som diesel, til å kunne ta i bruk mer bærekraftige løsninger. Solstrøm er imidlertid ikke den eneste vegen å gå.

- Vi må også se på andre energibærere, som for eksempel hydrogen, presiserer Audun Korsæth.

Apelsvoll dronehybrid 216  kb HN 1.j.sch
Denne hybrid-UAVen med ulike sensorer er utviklet ved NIBIO Apelsvoll og kan fly vertikalt som et helikopter og energieffektivt som et fly. Dermed har den større rekkevidde enn en drone, og er et svært effektivt verktøy for å samle inn data fra store områder. Foto: Jon Schärer.

Morgendagens landbruk

På gårdsplassen ved NIBIO Apelsvoll skinner teknologiforskerne om kapp med sola en sjelden fin februardag. Inviterte landbruksjournalister får en demonstrasjon på en del av den nye teknologien som vil bli tilgjengelig for morgendagens bønder. Først det de kaller en hybrid-UAV, som forskerne ved Senter for presisjonsjordbruk har utviklet selv. Det kan fly vertikalt som et helikopter og energieffektivt som et fly, og kan dermed dekke større områder enn en drone. Det er blant annet utstyrt med avanserte, hyperspektrale sensorsystemer for å samle inn data om kulturplantenes utvikling og næringsbalanse. Det gir grunnlaget for mer tilpasset og gjødsling og sprøyting som igjen gir optimal vekst og reduserer avrenning.

Men selv om droner og sensorteknologi blir viktig for å drive et presisjonsjordbruk, så er og blir traktoren bondens viktigste arbeidsredskap. Og når kommer endringene her slik vi har sett på bilfronten?

 

Traktor-evolusjonen

Ut fra garasjen på Apelsvoll kjøres en lydløs liten traktor. Altså Norges første, importert fra USA, med det som gjør en traktor til en traktor: Trepunktskopling med løftearmer og PTO-uttak for å drifte utstyr som kobles til.

Like bak følger en selvgående traktorrobot. Den kan nemlig programmeres til å følge et annet kjøretøy, men jobbe alene etter en pre-programmert rute.

Traktor-roboten har også elektrisk drift og trepunktskobling. Tanken er at flere traktorroboter kan arbeide parallelt og for eksempel styres fra en lede-traktor som kan, men ikke må, være bemannet.

Dermed kan en oppnå samme effektivitet som ved bruk av én stor dieseldrevet traktor og samtidig redusere marktrykket vesentlig. Jordpakking gir som kjent tettere jord, mindre avlinger, og større risiko for klimagassutslipp.

apelsvoll eltraktor N gear.j.sch
Traktoren er utstyrt med 2x4 gir og elektrisk vendegir. Den er fra produsenten oppgitt å kunne levere 30 hk i 8 timer på en batteriladning. Foto: Jon Schärer.

Vil snu utvikling

- All verdens forbedringer av hjulutrustning har ikke kunnet forhindre at jordpakking i dag er en av de største, avlingsbegrensende faktorene vi vet om i jordbruket, sier Audun Korsæth. Når vi først skal gå fra diesel til andre alternativer bør vi også benytte muligheten for å gjøre noe med størrelsen og ikke minst tyngden på maskinene i jordbruket.

Elektrisk drift er ikke akkurat et nytt fenomen, men i jordbruket er kraftbehovet ofte større enn for biler som skal kjøre på veg. I traktorverdenen sliter produsentene med å bygge maskiner med stor nok motorkraft, spesielt når tanken er at én el-traktor skal erstatte én dieseltraktor.

- Det krever stor batterikapasitet som gjør traktorene veldig tunge i forhold til effektivitet. Derfor er stort sett det som finnes av el-traktorer fortsatt prototyper som ikke er sluppet på markedet, sier Korsæth.

Den vesle traktoren i NIBIO’s «solprosjekt» er derimot en lettvekter på to tusen kilo med 50 elektriske hestekrefter (ved bruk av 30 av disse, skal traktoren kunne jobbe i 8 timer uten lading). Det imponerer neppe en vanlig bonde, som trenger både det dobbelte og kanskje det firdobbelte i mange operasjoner.

Men NIBIO-traktoren kan gå på solenergi produsert i panelet på låvetaket. Og i SolarFarm skal forskerne undersøke muligheten for at flere små kjøretøy kan jobbe sammen for å kompensere for størrelsen.

Fra forskning til bruker

Solenergi er på full fart inn i landbruket, og stadig flere låvetak får montert solceller. Panelet på forsøksstasjonen Apelsvoll gir omtrent 50 000 kilowatt timer i året. Men hva blir de teknologiske løsningene og når blir de tilgjengelig på gårdsnivå, altså for den enkelte bonde?

- Som forskere skal vi jo helst jobbe med løsninger som ligger noe fram i tid, men deler av det vi har presentert her kan tas i bruk relativt raskt, mener lederen for teknologiforskerne på Senteret. Bruk av droner til innsamling av relevante plantedata kommer for fullt, og det er stadig flere bønder som ønsker å eksperimenter litt med slike ting på egen gård.

- Det er litt vanskelig å si når el-traktorene kommer for fullt. Men utviklingen skjedde fort for elbiler. Traktorprodusentene har sine prototyper, og jeg tror det kan skje litt av det samme her som vi har sett i bilindustrien. Hvis det først blir et visst salg av el-traktorer, vil det skje en rask utvikling der flere aktører kommer på banen med flere og bedre modeller.

Selv om flere små og delvis ubemannede, elektriske kjøretøy kan erstatte mange av de lette oppgavene som dagens traktorer utfører, er det en utfordring å løse energikrevende arbeidsoppgaver som pløying og utkjøring av husdyrgjødsel med el-traktorer, hevder senterlederen.

- Det kan være mer relevant å bruke andre energibærere enn strøm for å løse de store tunge oppgavene. For eksempel er bruk av hydrogen et spennende alternativ, mener Audun Korsæth i NIBIO.   

KONTAKTPERSON
Lettvekter på solstrøm

Norges første el-traktor er en enkel lettvekter i landbrukssammenheng, men går på «solstrøm» fra låvetaket og er utstyrt for å jobbe sammen med førerløse traktorroboter.

- Det er neppe denne type traktorer som vil havne rundt om på gårdene, sier Audun Korsæth. Men den representerer et første steg på vegen for el-traktorenes «evolusjon», og er egnet for lette oppgaver som såing, delgjødsling og sprøyting. Effektiviteten vil dessuten kunne økes ved at el-traktoren jobber sammen med en eller flere ubemannede traktor-roboter. På Senter for presisjonsjordbruk har traktoren fått det norrøne navnet ARVAKER, selv om den riktignok er bygget i California, USA. Den leverer opptil 50 elektriske hestekrefter og veier nærmere to tonn. Traktoren er utstyrt med 2x4 gir og elektrisk vendegir med toppfart på 32km/t. Produsenten har oppgitt at traktoren skal kunne levere 30 hk i 8 timer på én batteriladning.

Norges første el-traktor er en enkel lettvekter i landbrukssammenheng, men går på «solstrøm» fra låvetaket og er utstyrt for å jobbe sammen med førerløse traktorroboter. Her med avdelingsingeniør Håvard J. Lindgaard i NIBIO som har vært med på å tilpasse traktoren for oppgaver i SolarFarm-prosjektet. Foto: Jon Schärer.
Solarfarm

Et tverrfaglig forskningsprosjekt ledet av NIBIO, med Institutt for energiteknikk (IFE) samt to utenlandske eksperter og en interessegruppe involvert. Til sammen innehar prosjektpartnerne den nødvendige kompetansen til å adressere alle forskningsspørsmålene i prosjektet.

Prosjektet går over fire år og er finansiert av Norges Forskningsråd over programmet «Lavutslipp 2030».

Hovedmålet er å utvikle et innovativt, gårdsbasert system der en med bruk av teknologiske løsninger og metoder muliggjør solenergidrevet presisjonsjordbruk, for økt bærekraft og redusert miljøfotavtrykk i jordbrukssektoren.

 

Bakgrunn klimakrav:

På klimatoppmøtet i Paris i 2015 ble verdens land enige om en historisk klimaavtale, som bl.a. innebærer at global oppvarming skal begrenses til to grader. Dette betyr at Norge må redusere utslippene av klimagasser kraftig framover. I den nye Regjeringsplattformen er det dessuten vedtatt et mål om at ikke-kvotepliktig sektor skal gjennomføre 45% kutt i klimagassutslippene fram til 2030. Dette omfatter også jordbruket.

De samlede CO2-utslippene fra traktorer og landbruksmaskiner i Norge var på 300 000 tonn i 2013 (NIR, 2015), noe som utgjør om lag 7% av de øvrige bokførte utslippene fra jordbruket samme år.

Det er stor interesse for å ta i bruk el-traktorer i landbruket, men en så liten traktor kan ikke løse de tunge oppgavene. Den er tilpasset NIBIOs prosjekt for å bruke gårdsprodusert «solstrøm» på lette arbeidsoppgaver som såing, delgjødsling og eventuelt sprøyting, og som ledetraktor for en ubemannet traktorrobot. Foto: Jon Schärer.

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.