Tecnologie Precision Farming e Gestione suolo in scenari di CC

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1 Tecnologie Precision Farming e Gestione suolo in scenari di CC 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 1

2 MAPPATURA DEL SUOLO PER STABILIRE TRAFFICABILITÀE LAVORABILITÀ, NAVIGAZIONE IN CAMPO DELLA TRATTRICE CON GPS, ERGONOMIA. Tosavefossil-fuelenergyrequirementsand the CO 2 emissions from agricultural machinery Per mezzo dei campionamenti e dell analisi geostatistica è stato possibile studiare la variabilità spaziale e temporale delle proprietà del suolo, di individuare alcuni indicatori di compattamento e tenacità in termini di Cone Index (CI), Resistenza al taglio (SS) e Massa volumica apparente (MVA) correlati con il contenuto idrico (WC) e la sostanza organica (O.M.), di trovare indicatori della resa. RMSaccelerations for the tractor driving seat 25/11/2014 2

3 Principali tecnologie disponibili dell A.P. Mappatura produzione Global posistioning system GPS Sensori Remoti Telerilevamento VRA Applicazioni a percentuale variabile Nuovi sensori suolo & pianta GIS Geographic Information System

4 I dati sulla produzione sono stati acquisiti per mezzo di una mietitrebbiatrice equipaggiata con GPS e quantimetro Precision farming system. Antenna to reception GPS signal Monitoris situated in the cab to monitor and to visualize yield and its quality. PCMCI memory-card Grain flow device PF desktop software CCM3 La variabilità spaziale e temporale è stata valutata per mezzo dell analisi geostatistica. Grain moisture device

5 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 Trinciato di mais - Produzione (t ha -1 ) 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 Contenuto idrico del suolo (g100g -1 ) 25/11/2014 5

6 Risposta gestionale Lavorabilità Prestazioni di tre cantieri di lavoro durante l aratura estiva(luglio) e la semina diretta (Settembre). Work sites layout TT-plain, MP WT-hilly, HP GD+Fplain, VHP MP Track Tractor TT-plain=120 kw +aratro trivomere trainato HP Wheeled Tractor WT-hilly=217 kw +aratro quadrivomere semi-portato reversibile 25/11/2014 Efficienzadicampo (h ha -1 ) Slittamento(%) Consumo di combustibile: Unitario(kg ha -1 ) Energia consumata per ettaro di terrenolavorato(gj ha -1 ) EmissionidiCO 2 (kg C ha -1 ) VHP wheeled tractor GD+F-plain=265 kw tramissione della potenza idromeccanica + seminatrice trainata L uso combinato delle tecnologie informative (IT), della trasmissione della potenza idromeccanica e della semina diretta hanno permesso una gestione più sostenibile dell azienda agraria con notevole riduzione di energia consumata e di CO 2 emessa e si possono considerate come tecniche di adattamento ai c.c. 6

7 Risposta gestionale Distribuzione dei prodotti a percentuale variabile Es. Concime 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.

8 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 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.

9 Applicazione di medodiempirici 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 stessa orma. 25/11/2014 9

10 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. 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 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 ( CI 1 ). Correlazione fra l indice numerico Nc,r e l incremento della resistenza alla penetrazione sul Controllo dopo quattro (ΔCI 4 ) ed un (ΔCI 1 ) passaggio nello strato di suolo m, per i veicoli elencati e rappresentati da simboli. In seguito agli elevati valori dell ΔCI 1 (> 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 25/11/2014 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 10 agricoli in grado di evitare effetti negativi sul suolo.

11 Macchina con elevato carico sugli assali per la distribuzione e l interramento del digestato liquido in uscita dall impianto a biogas ed utilizzato come ammendante agricolo.

12 Il concetto di indipendenza energetica dell azienda agricola: La produzione di biogas tramite digestione anaerobica è aumentata rapidamente negli ultimi anni in molte parti del mondo. Il suo utilizzo permette di ridurre le emissioni di gas serra ed inoltre, un impianto di produzione biogas può essere usato come combustibile per la produzione in cogenerazione di calore ed energia elettrica. L'energia elettrica prodotta viene immessa nella rete attraverso una cabina elettrica. L'alternatore montato in testa al motore provvede alla conversione di energia meccanica in energia elettrica.

13 Il concetto di indipendenza energetica dell azienda agricola: La trattrice a Idrogeno; La trattrice Dual Fuel alimentata sia a gasolio che a biogas; La trattrice a idrogeno utilizza la tecnologia delle celle a combustibile per produrre elettricità destinata ad alimentare il motore elettrico di trazione, gli apparati ausiliari di bordo e anche gli attrezzi elettrici per la lavorazione del suolo. La trattrice elettrica; La trattrice ibrida: elettrodiesel.

14 Il concetto di indipendenza energetica dell azienda agricola: Lo sviluppo di tecnologie legate alla produzione ed all'utilizzo del biogas è un elemento importante che può fornire un contributo concreto al raggiungimento degli obiettivi posti a livello Europeo dalla Direttiva 2009/28/CE e dal Consiglio del 23 aprile 2009 sulla promozione delle energie da fonti rinnovabili per il 2020 ( ). Ad oggi il biogas è utilizzato prevalentemente per combustione diretta in caldaia con produzione di energia termica, in motori a combustione interna (ICE) per la produzione di energia elettrica e, soprattutto in sistemi di cogenerazione per la produzione combinata di energia termica ed elettrica (CHP). Un'alternativa che sta diventando sempre più interessante è quella della valorizzazione del biogas, trasformandolo con un processo di upgrading in un gas assimilabile al gas naturale (biometano) che può essere utilizzato per autotrazione o può essere immesso nella rete di distribuzione del gas. Legato alla filiera energetica del biogas vi è dunque lo sviluppo di tecnologie che consentano di pulire e raffinare (upgrading) il biogas prodotto localmente, rimuovendo cioè i contaminanti presenti fra cui H 2 S ed NH 3 e l'elevato contenuto di CO 2 (35-45%) ed aumentare così il potere calorifico e l indice di Wobbe.