Tecnologie ‘Precision Farming’ e Gestione suolo in scenari di CC
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Suolo, clima, macchine, energia e tecniche colturali appropriate per un determinato sito sono
le molteplici interazioni esistenti fra i diversi aspetti più rappresentativi delle aziende agrarie
ai fini della produzione
Pieranna Servadio CRA-ING
To save fossil-fuel energy requirements and the CO2
emissions from agricultural machinery
MAPPATURA DEL SUOLO PER STABILIRE TRAFFICABILITÀ E LAVORABILITÀ, NAVIGAZIONE IN CAMPO DELLA TRATTRICE CON GPS, ERGONOMIA.
Per mezzo dei campionamenti e dell’analisi geostatistica è stato possibilestudiare la variabilità spaziale e temporale delle proprietà del suolo, diindividuare alcuni indicatori di compattamento e tenacità in termini di ConeIndex (CI), Resistenza al taglio (SS) e Massa volumica apparente (MVA)correlati con il contenuto idrico (WC) e la sostanza organica (O.M.), ditrovare indicatori della resa.
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RMS accelerations for the tractor driving seat
GPSGPS
Mappatura produzioneMappatura produzione
Sensori RemotiSensori Remoti
TelerilevamentoTelerilevamento
Global posistioning system
Applicazioni a percentuale
Principali tecnologie disponibili dell’A.P.
TelerilevamentoTelerilevamento
GISGIS
VRAVRA
Nuovi sensori Nuovi sensori suolo & piantasuolo & pianta
percentuale variabile
GeographicInformation System
Antenna to reception GPS signal
Grain flow device
PCMCI memory-card
PF desktop software
Monitor is situated in the cab to monitor and to visualize
yield and its quality.
I dati sulla produzione sono stati acquisiti per mezzo di una mietitrebbiatrice equipaggiata con GPS e
quantimetro ‘Precision farming system’.
CCM3
Grain moisture device
La variabilità spaziale e temporale è stata
valutata per mezzo dell’analisi
geostatistica.
La mappatura dei parametri fisico-meccanici del suolo e della produzione, l’elaborazione dei dati per
la definizione delle zone omogenee (MZ) ha reso possibile gestire la lavorabilità e l’applicazione dei
prodotti a volume variabile nello spazio: chimici, sementi, acqua.
�
N 14.5-15.3
11.2-13.813.9-14.4
Trinciato di mais - Produzione (t ha -1)
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Es. La zona omogenea nella parte rivolta ad
est del campo, caratterizzata da un basso
livello di tenacità del suolo in termini di SS e
da un elevato contenuto di SO è stata gestita
con la semina diretta del frumento.
12.4-17.617.7-19.519.6-24.6
Contenuto idrico del suolo (g100g -1)
Trinciato di mais - Produzione (t ha -1)
Work sites layout TT-plain,
MP
WT-hilly,
HP
GD+F-
plain, VHP
Efficienza di campo (h ha-1) 1.78 1.07 0.26
Slittamento (%) 14.1 6.93 -
Consumo di combustibile:
Unitario (kg ha-1) 48 50 11
Energia consumata per ettaro di
terreno lavorato (GJ ha-1)
2.24 2.35 0.52
Emissioni di CO2 (kg C ha-1) 47.6 50.0 11.0
Lavorabilità
Prestazioni di tre cantieri di lavoro durante l’aratura estiva (Luglio) e la semina diretta (Settembre).
TT-plain=120 kW +aratro trivomere trainato
MP Track Tractor
Risposta gestionale
L’uso combinato delle
tecnologie informative
(IT), della trasmissione
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WT-hilly=217 kW +aratro quadrivomere
semi-portato reversibile
TT-plain=120 kW +aratro trivomere trainato
HP Wheeled Tractor VHP wheeled tractor
GD+F-plain=265 kW tramissione della potenza idro-
meccanica + seminatrice trainata
(IT), della trasmissione
della potenza idro-
meccanica e della
semina diretta hanno
permesso una gestione
più sostenibile
dell’azienda agraria con
notevole riduzione di
energia consumata e di
CO2 emessa e si
possono considerate
come tecniche di
adattamento ai c.c.
Distribuzione dei prodotti a percentuale variabile
Es. Concime
Risposta gestionale
•Ricevitore GPS•Sistema informatico di bordo riceve e confronta l’informazione di posizione della
trattrice nel campo con quella registrata nella mappa di distribuzione. Il sistema
interviene sulla posizione dell’attuatore se deve essere modificata la percentuale di
volume da distribuire.
•Attuatore elettrico o elettro-idraulico per regolare la quantità di concime che esce dalla
tramoggia.
•Connessione standard consente la comunicazione dei dati fra la trattrice e l’operatrice.
Altri attuatori e soluzioni disponibili che permettono una più facile integrazione con gli strumenti
dell'agricoltura di precisione, azionati dalla cabina della trattrice in maniera ergonomica:
�Sistemi integrati di attuazione elettrica e gestione di dosatore per seminatrici
pneumatiche di precisione;
�attuazioni elettroidrauliche per aratro reversibile per l'impostazione di diverse
posizioni di lavoro predeterminate e selezionate dalla cabina della trattrice;
� Sistema modulare per l'irrigazione di precisione che permette la comunicazione fra
sensori per il monitoraggio dell'umidità del suolo ed una centrale per l'elaborazione
degli stessi;
� Insieme di soluzioni integrate (SDF Smart connect) composto da diverse funzionalità:
1) ‘a Doc System’ in grado di fornire automaticamente all’operatore (o riparatore1) ‘a Doc System’ in grado di fornire automaticamente all’operatore (o riparatore
autorizzato) un messaggio di intervento appropriato in relazione ad un segnale
diagnostico a bordo macchina; il messaggio è reperito all’interno di una libreria remota
in cui risiede tutta la manualistica. All’operatore è richiesto un feedback: in tal modo il
software integra le informazioni per affinare le ricerche successive;
2) ‘Remote Assistance’, possibilità di avere assistenza remota in base ai segnali
provenienti da trattrice e macchina operatrice, la possibilità di riprodurre su tablet lo
schermo di controllo dell’implement, memorizzando un insieme di settaggi per
trasferimento su diverse macchine (SDF BT);
3) ‘Data Management System’ possibilità di gestire una flotta di veicoli.
Applicazione di medodi empirici per la predizione delle prestazioni in campo di
veicoli gommati e cingolati e relazione macchinario-suolo
Per predire le prestazioni dei veicoli in campo sono stati
considerati modelli basati sull’interazione suolo–
veicoli che includono, oltre alla resistenza del suolo in
termini di CI, il carico sullo pneumatico o cingolo,
alcune caratteristiche tecniche dello pneumatico o
cingolo del veicolo, ed il numero dei passaggi sulla
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cingolo del veicolo, ed il numero dei passaggi sulla
stessa orma.
Type of vehicle, Power class Symbol Type of vehicle, Power class Symbol
4RT, MP a WT, MP low aspect ratio tire k RT, LP large track b 6WT, MP p MT, LP J Spinach harvester, MT, MP MT WT, MP terra-tire c WT, LP, narrow tire y RT, LP standard track d WT, HP standard tire q RT, HP large track e WT, HP r RT, HP standard track f WT, MP single tire t WT, LP g Forage harvester, WT, UHP hu RT, VHP x Spinach harvester, WT, HP 4WT MT, MP l Spinach harvester, 4RT, HP 4RT/4RT- Lc WT, MP dual tire m Broadcaster, WT, HP narrow tire bW RT - UHP n Forage harvester, WT, UHP hv WT, MP standard tire o Truck 3 axles, 30 Mg, load z Slurry spreader , WT,VHP Ss Slurry spreader , WT,VHP-load Ss-load
Per mezzo dei dati di campo raccolti e dell’elaborazione e validazione degli indici è stato possibile unire in modo
coerente, le prestazioni (in termini di coefficiente di trazione e rendimento di trazione) ed il compattamento del
macchinario agricolo, di differente massa, potenza e sistema di propulsione: ruote, pneumatici a basso rapporto
d’aspetto, cingoli in metallo ed in gomma, semoventi per la raccolta il trasporto e la distribuzione dei prodotti agricoli.
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In seguito agli elevati valori dell’ΔCI1 (> 0.3) ed ai bassi valori dell’ indice numerico Nc,r (< 20), la
relazione suolo-macchinario mostra che il traffico delle macchine con elevato carico sugli assali, su
terreno umido, in particolare durante le attività di raccolta e di applicazione di concime e digestato,
anche dopo un solo passaggio, provoca un elevato incremento del compattamento in termini di CI e
rappresenta un problema non ancora risolto. Questa relazione può essere utile per valutare e
minimizzare il grado di compattamento, per gestire e prevedere la trafficabilità e per progettare veicoli
agricoli in grado di evitare effetti negativi sul suolo.
Type of vehicle Power class (kW)
4RT Mod. Articulated Vehicle with 4 rubber tracks LP P < 60 low WT Wheeled tractor MP 61 < P < 120 medium
6WT Six wheeled tractor HP 121 < P < 180 high
MT Metal tracked tractor VHP 181<P <300 Very high
RT Rubber tracked tractor UHP P> 300 ultra high 1 penetration resistance increases over the control after one pass (∆CI1).
Correlazione fra l’indice numerico Nc,r e l’incremento della resistenza alla penetrazione sul Controllo dopo quattro
(ΔCI4) ed un (ΔCI1) passaggio nello strato di suolo 0-0.20 m, per i veicoli elencati e rappresentati da simboli.
per la distribuzione e l’interramentodel digestato liquido in uscitadall’impianto a biogas ed utilizzatocome ammendante agricolo.
Macchina con elevato carico sugli assali
La produzione dibiogas tramitedigestione anaerobicaè aumentatarapidamente negliultimi anni in molteparti del mondo. Il suoutilizzo permette diridurre le emissioni digas serra ed inoltre, un
Il concetto di indipendenza energetica dell’azienda agricola:
L'alternatore montato intesta al motore provvedealla conversione di energiameccanica in energiaelettrica.
gas serra ed inoltre, unimpianto di produzionebiogas può essereusato comecombustibile per laproduzione incogenerazione dicalore ed energiaelettrica. L'energiaelettrica prodotta vieneimmessa nella reteattraverso una cabinaelettrica.
La trattrice a Idrogeno;
Il concetto di indipendenza energetica dell’azienda agricola:
La trattrice “Dual Fuel” alimentata sia a gasolio che a biogas;
La trattrice a idrogeno utilizza la
La trattrice elettrica;La trattrice ibrida: elettrodiesel.
La trattrice a idrogeno utilizza latecnologia delle celle a combustibile perprodurre elettricità destinata adalimentare il motore elettrico di trazione,gli apparati ausiliari di bordo e anche gliattrezzi elettrici per la lavorazione delsuolo.
Lo sviluppo di tecnologie legate alla produzione ed all'utilizzo del biogas è unelemento importante che può fornire un contributo concreto al raggiungimentodegli obiettivi posti a livello Europeo dalla Direttiva 2009/28/CE e dal Consigliodel 23 aprile 2009 sulla promozione delle energie da fonti rinnovabili per il 2020(20-20-20).Ad oggi il biogas è utilizzato prevalentemente per combustione diretta in caldaiacon produzione di energia termica, in motori a combustione interna (ICE) per laproduzione di energia elettrica e, soprattutto in sistemi di cogenerazione per laproduzione combinata di energia termica ed elettrica (CHP). Un'alternativa che
Il concetto di indipendenza energetica dell’azienda agricola:
produzione combinata di energia termica ed elettrica (CHP). Un'alternativa chesta diventando sempre più interessante è quella della valorizzazione del biogas,trasformandolo con un processo di “upgrading” in un gas assimilabile al gasnaturale (biometano) che può essere utilizzato per autotrazione o può essereimmesso nella rete di distribuzione del gas. Legato alla filiera energetica delbiogas vi è dunque lo sviluppo di tecnologie che consentano di pulire e raffinare(upgrading) il biogas prodotto localmente, rimuovendo cioè i contaminantipresenti fra cui H2S ed NH3 e l'elevato contenuto di CO2 (35-45%) ed aumentarecosì il potere calorifico e l’indice di Wobbe.