Автономный или электрический трактор: сражение за будущее

Константин Зорин

Сельскохозяйственная отрасль находится в постоянном развитии. Каждый год для разных направлений АПК предлагаются инновационные решения, помогающие сделать ведение аграрного бизнеса более эффективным и менее затратным. Однако наибольшее внимание всех сельхозпроизводителей традиционно привлекают разработки в сфере сельхозмашиностроения.

Постоянные презентации в 2017 году на крупных международных выставках автономных и электрических тракторов, не требующих участия водителя в обработке полей, привлекли широкое внимание сельхозпроизводителей. Насколько же реалистично сегодня воплощение идей полноценной автономности и полной смены источника энергии для таких сложных и больших машин?

В ДВУХ РЕЖИМАХ

Одной из представленных недавно подобных разработок стал концепт агрегата New Holland Drive. Внешне он не отличается от обычного трактора и может использоваться как в автономном режиме, так и в традиционном под управлением оператора. Данный факт позволяет задействовать технику в операциях, в которых полную автономность реализовать пока сложно, например, в работе с фронтальным погрузчиком или при транспортировке грузов на высокой скорости по дорогам общего пользования. При этом по территории самого хозяйства трактор способен передвигаться самостоятельно по обозначенным на карте дорогам. Для этого необходимо задать маршрут и поставить цель, а техника приступит к работе как отдельная единица или в составе нескольких машин. При следовании по полю оптимизированными маршрутами, которые автоматически генерируются программой с учетом размера и формы земельного участка, агрегат может избегать любых существующих препятствий по ширине захвата используемого навесного или прицепного сельскохозяйственного оборудования. Данная способность реализуется при помощи инновационной комбинации из радара, лазерных дальномеров и специальных камер. В случае распознавания преграды трактор отправляет сообщение в интерактивный интерфейс, а человек, ответственный за сельскохозяйственные операции, принимает решение, надо ли машине объезжать препятствие, и в случае положительного ответа определяет, каким образом осуществить данную операцию. Разработанный трактор поддерживает все решения управления жизненным циклом, или PLM.

В будущем данный концепт сможет использовать ранее собранные данные по урожайности поля для переменного внесения семян и выполнения операций с максимальной точностью. В результате сельхозпроизводитель сможет увеличить эффективность применения машины и оптимально использовать короткие рабочие периоды.

КАБИНА НЕ НУЖНА

Совершенно иную разработку в прошлом году представила компания CNH Industrial — автономную модель трактора, способную функционировать без водителя. За основу концепта была взята флагманская машина Case IH, при этом ее внешний вид значительно изменился. Инновационный агрегат разработан с использованием полностью интерактивного интерфейса, что позволяет осуществлять дистанционное управление запрограммированных операций. Встроенная система автоматически определяет ширину захвата навесного оборудования и строит наиболее подходящие маршруты движения с учетом рельефа местности, препятствий, а также наличия на данном поле других машин. Оператор, находясь на удалении от трактора, может наблюдать за его работой и контролировать траекторию движения с помощью интерфейса компьютера или портативного планшета. Благодаря наличию радара, лидара, то есть активного дальномера оптического диапазона, и установленным на тракторе видеокамерам машина может обнаруживать неподвижные или движущиеся препятствия на своем пути и самостоятельно останавливаться при их обнаружении, дожидаясь, пока оператор, предупрежденный о преграде звуковым или визуальным сигналом, не выберет новый маршрут. При отсутствии сигнала GPS или данных о положении, а также при нажатии кнопки «остановка» техника немедленно прекращает движение. Операции, выполняемые машиной, также можно изменять в реальном времени через удаленный интерфейс или с помощью автоматических предупреждений о погоде. Несмотря на то, что данная модель автономного трактора выполнена без кабины, специалисты Case IH утверждают, что эту технологию можно эффективно внедрять на комбайнах или любом другом оборудовании.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНКУРЕНТ

Чуть позднее компания John Deere начала представлять отдельные элементы своего нового и полностью электрического трактора SESAM. Главный дебют инновационной разработки состоялся на выставке SIMA, проходившей в городе Париже в конце февраля 2017 года. Название машины является аббревиатурой от Sustainable Energy Supply for Agricultural Machinery, что означает «сокращение энергетических затрат для сельскохозяйственной техники». По мнению самого производителя, созданный концепт — первый в отрасли полностью аккумуляторный трактор.

Новая модель техники использует только электротягу, поэтому под ее капотом вместо дизельного мотора установлены аккумуляторные блоки на 130 кВт·ч и два электродвигателя по 150 кВт. Для сравнения: самые мощные батареи, устанавливаемые на электрические автомобили марки Tesla, выдают только 100 кВт·ч. Мощность трактора SESAM равняется 402 л. с. В отличие от своих дизельных собратьев, данная машина практически не издает шума, а саму модель на электротяге проще ремонтировать, поскольку она состоит из меньшего количества деталей. Также сельхозпроизводители при использовании такого трактора могут существенно экономить на топливе. Полный заряд батареи машины обеспечивает работу на протяжении примерно четырех часов в нормальных условиях эксплуатации или запас хода около 55 км. Время полной зарядки аккумуляторов составляет приблизительно три часа, а их срок службы — в среднем 3100 циклов.

ОСТАТЬСЯ ПОД НАДЗОРОМ

Внедрение подобных технически совершенных сельскохозяйственных машин ставит главный вопрос: какой из этих тракторов в долгосрочном будущем наиболее перспективен для аграриев, дилеров и производителей? Пока специалистами не было предложено никаких оценок потенциального роста и доходов для электрических тракторов, однако по данным компании Tractica, специализирующейся на изучении рынка, ориентированного на взаимодействие человека с технологией, доход от автономных машин достигнет 30,7 млрд долларов к 2024 году.

Многие эксперты в вопросе будущего самодвижущейся техники приходят к выводу, что главный критерий — уровень действительно нужной сельхозпроизводителям автономности. Они считают, что «Tesla для тракторов» — лучший выбор для аграрной отрасли, и в будущем преимущество, скорее всего, получит полуавтономная электромашина. К примеру, Крейг Шульц, президент и CEO компании Autonomous Tractor Corp., в своем выступлении в начале 2017 года на саммите дилеров Precision Farming Dealer 2017 заявил, что автономия — это спектр. По его словам, рудиментарная автономия, которая должна наблюдаться или управляться кем-то в транспортном средстве, находится на одном конце, а более сложная и самодостаточная — на другом. Возможно, в будущем мы увидим тракторы, которые самостоятельно вышли, вспахали поле и вернулись, пока сельхозпроизводитель все еще пьет вторую кружку кофе. Однако пока автономия, которая наблюдается в сельском хозяйстве сейчас, по-прежнему требует определенного уровня надзора, хотя в прямом смысле автономия — то, что функционирует полностью само по себе. Однако мы вряд ли в скором времени увидим, что она широко применяется среди сельхозпроизводителей.

СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ

В период между 1975 и 2012 годами стоимость покупки техники и ее ремонта увеличились в США вдвое. Растущие затраты на оборудование, техническое обслуживание и ограниченное повышение эффективности использования топлива привели к почти непрерывному росту издержек производства для фермеров за последние 25 лет. Аналогичная ситуация наблюдается и в нашей стране. Возможным выходом из нее может стать электрификация. Тракторы на электрической тяге будут отличаться улучшенной топливной экономичностью, увеличенной долговечностью и меньшими затратами на ремонт. На практике эффективность использования подобных машин уже была доказана легковыми автомобилями Tesla. Они имеют лишь небольшое количество движущихся частей механического или гидравлического транспортного средства, а оцифровка всех систем техники позволяет значительно упростить их, устраняя сотни проводных соединений. Поэтому с помощью волоконно-оптических кабелей можно свести большинство проводов трактора только к одному.

Все эти преимущества могут воплотиться в реальные деньги для производителей. Автомобили Tesla сохраняют более 70 процентов своей стоимости после 50 тыс. миль, в то время как традиционные машины в аналогичной ситуации теряют этот же процент. Одна из причин данного различия заключается в том, что средняя ожидаемая продолжительность жизни электродвигателя составляет 29 лет. Эта цифра намного больше срока службы трактора, оснащенного традиционным мотором. Поэтому сельхозпроизводители смогли бы извлечь большую пользу из оборудования с более продолжительным сроком службы и менее частыми потребностями в ремонте. Специалисты указывают в качестве еще одного преимущества электромобиля повышение эффективности использования топлива. Бензиновый автомобиль тратит примерно 8–10 л горючего на 100 км. Гибридная бензиново-электрическая платформа повысила бы эффективность примерно на 30 процентов, а переход на полностью электрический двигатель увеличил бы ее значительно больше. Пока же технология электропривода принята только в локомотивной и горнодобывающей промышленности, однако, по мнению многих экспертов, АПК со временем также перейдет на подобное более экономичное решение.

КОМПРОМИССНОЕ РЕШЕНИЕ

Самый существенный недостаток электроприводных платформ заключается в том, что подавляющее большинство электрических систем используют батареи. Они могут неплохо работать на обычных легковых машинах, когда водитель эксплуатирует их несколько часов в день и не в полную силу, либо на технике, работающей в помещении или на небольшой территории и имеющей постоянный доступ к подзарядке, например на телескопических погрузчиках. Однако для обеспечения работы электрического трактора мощностью 200 л. с. в течение всего дня в поле его необходимо оборудовать аккумуляторами, производящими около 1500 кВт·ч. Подобные батареи могут стоить около 350 тыс. долларов и весить больше, чем сама техника.

Возможным решением может стать создание полуавтономного оборудования по принципу работы уже существующих подобных тракторов. Такие машины смогут работать достаточно самостоятельно, чтобы позволить аграрию находиться на разумном расстоянии и вмешиваться в случае возникновения проблемы, а для их функционирования трактор вовсе будет не нужен. Многим специалистам идея интегрирования мощности и мобильности в само модульное устройство, которое можно переносить из одного проекта в другой, кажется достаточно реалистичной, а размещение данного концепта на электрической трансмиссии позволит обеспечить более эффективный контроль над орудием производства и еще больше снизить стоимость техники. Сельхозмашиностроение медленными, но уверенными шагами движется в эре электрических полуавтономных аграрных машин, которые будут постепенно проникать в сельское хозяйство и в будущем изменят его коренным образом.