SMARTARE JORDBRUK MED ELEKTRIFIERING OCH DIGITALISERING

Transkript

1 SMARTARE JORDBRUK MED ELEKTRIFIERING OCH DIGITALISERING Jonas Engström Research Institutes of Sweden Jordbruk och Livsmedel

2 Agenda RISE Utmaningar Eldrift Sakernas internet i jordbruket Designstudie Jumbo Autonoma traktorer Batteridriven autonom traktor 2

3 Vilka är vi? Gamla JTI JTI startades 1945 som Jordbrukstekniska Institutet Samarbete Jordbrukstekniska föreningen och staten Mål att mekanisera jordbruket 2009 blev vi ett dotterbolag till SP Sveriges tekniska forskningsinstitut Sedan i år en del av RISE Research Institute of Sweden från 60 till % RISE Jordbruk och Livsmedel 3

4 RISE Svenska staten RISE - Research Institutes of Sweden Divisioner RISE Bioekonomi RISE Samhällsbyggnad RISE ICT RISE Biovetenskap och material RISE Säkerhet och transport RISE Certifiering Agrifood Hållbara städer Mobilitet Life Science Digitalisering Energi och biobaserad ekonomi 4

5 Fakta om RISE Ägs av Svenska staten Omsatte miljarder SEK 55 % från industriuppdrag 27 % offentliga forskningsmedel medarbetare 30 % disputerade forskare Små och stora företag är kunder 30 % SMF Driver ett 100-tal test- och demonstrationsanläggningar öppna för företag och lärosäten Del i 60 % av Sveriges T&D-anläggningar 5

6 Juneplogen, Ultuna, Uppsala, 1923 Det skulle givetvis möjliggöra ett bättre utnyttjande av den elektriska kraften på gården, och det behöver knappast påpekas vilken stor nationalekonomisk betydelse det skulle ha, att vi kunde byta ut de oljedrivna traktorerna mot sådana drivna med elektrisk kraft Källa: Landtmannen 1920

7 Kabeltraktor Traktorer på fält kräver stor effekt under lång tid Samma teknik som tidiga eltraktorer och dagens gruvmaskiner Hur undviker man att köra över kabeln? Nutida projekt jordbruk SLU John Deere / SESAM

8 Vilka eldrivna maskiner för jordbruk finns att köpa idag? Med flera! 8

9 Arbetsmoment Direkt jämförande test Hösten 2015 på Jälla Lantbruksskola El-kWh vs diesel-kwh Tre maskiner Weidemann ehoftrac 1160 Weidemann Hoftrac 1160 Valtra 6650 Twintrac

10 Resultat Dag Maskin Förbrukad el, kwh Dag 1 Dag 2 Dag 3 Förbrukad diesel, liter Förbrukad diesel, kwh Använd mängd elenergi i förhållande till använd dieselenergi Weidemann ehoftrac 16,3 24,1 % Weidemann ,9 67,6 Weidemann 15,1 25,7 % ehoftrac Weidemann 6,0 58, Weidemann 14,9 26,6 % ehoftrac Valtra ,7 55,9

11 Eltraktorer på väg mot marknaden 11

12 John Deere prototyp batteritraktor 12

13 13

14 Mer med mindre Hållbar intensifiering 14

15 Utmaningar minskad tillgång till åkermark 15

16 Utmaningar miljöproblem 16

17 Möjligheter med digitalisering Utnyttja best practice Öka avkastning och kvalitet Öka lönsamhet, produktivitet och kvalitet Minska risker och öka transparens Minska miljöbelastning 17

18 Data ger möjlighet att sprida och öka kunskap Ny teknik ger möjlighet till datainsamling och analyser IoT, uppkoppling, batteritid Satelitbilder, drönare, nya sensorer Big data, AI, nya samband Modellering Finns mycket kunskap som kan spridas mer Spridning genom ny teknik Olika områden som kan knytas ihop Ihopkoppling med ny teknik Skapa ny kunskap Insamling med ny teknik 18

19 Potential Stor skillnad mellan högsta möjliga skörd och medelskörd Svår eller omöjlig att nå Men ny teknik kan hjälpa till att komma mer mot högsta skörd! 19 Gröda Maxskörd i fältförsök Västra Götaland 2012 (kg/ha) Höstraps Havre Vårkorn Höstvete Medel Västra Götaland SCB 2012 (kg/ha)

20 Testbädd digitaliserat jordbruk

21 Flaskhals eller utnyttjade möjligheter? Källa och illustration Macklean, Insikter #9, IoT i Jordbruket,

22 Många skärmar eller sammanställning av viktig information

23 Exempel Fieldsense Satellitbilder med analys av grödstatus med hjälp av maskininlärning Meddelande till jordbrukare vid negativ förändring Genom klassificering blir den bättre och bättre att ge förslag på vad som är fel 23

24 Exempel Resurs/maskinplaneringsverktyg Hjälpa jordbrukaren att utnyttja sin maskinpark så effektivt som möjligt Innan Planering Simulering Optimering Under Arbetsledning Omplanering Efter Uppföljning och tester inför nästa säsong 7 % kortare körsträcka (snitt 12 åkrar) 24

25 Power [kw] Exempel Förarstödsystem sparsam körning Engine speed [rpm] Difference in fuel efficiency 1 0% 2-9,4% 3-19,4% Syftar till att hjälpa föraren att utnyttja maskinen så effektivt som möjligt inriktat på så effektiv omvandling av energin i dieseln som möjligt

26 Exempel Stödsystem traktor - Claas Cemos Hjälper föraren att ställa in traktor och redskap för att minska energianvändning Föraren väljer vad den vill ha hjälp med och får sedan tips på Automatiska inställningar Manuella inställningar Däcktryck Ballast Därefter utvärdering av resultat 26

27 Autonoma maskiner 27

28 Designstudie JUMBO

29 Valtra ANTS Hybriddrift Framdelen batteri Bakdelen förbränningsmotor Modulär Delvis autonom

30 Value Marknadsundersökning Vad är viktigt med ett framtidsfordon? 5 4,8 10 Lantbrukare Mjölk, kött och växtodling hektar djur 6 Kommuner Beslutsfattare Fordonsanvändare ,8 3,4 3,9 0 Environme Reliability Cost Usability PR-value ntal aspects Municipality 3,8 3,4 3 1,2 3,6 Agriculture 4,8 3,9 2,8 1,3 2,0 3 2,8 1,2 1,3 3,6 2,0

31 JTI:s framtidskoncept JUMBO Eldrift (48 kwh Li-jon batteri) Autonom körning med möjlighet till förare Flera maskiner kan användas samtidigt Ledord Effektiv Säker Modulär Miljövänlig Vänlig

32 Designstudie JUMBO

33 Designstudie JUMBO 33

34 Radhackning med JUMBO

35 Greenbot finns att köpa 35

36 The Spirit ATC ombyggnadskit 36

37 CNH CaseIH New Holland 37

38 Bosch Bonirob Bosch Eldriven modulplattform Kan anslutas till generator Använder specialredskap Autonom med Lidar & GPS-navigation Mekanisk ogräsbekämpning Används bl a i växtförädling Varje plantas utveckling kan följas i 3d 38

39 Fendt MARS Mobile Agricultural Robot Swarm Många små, enkla fordon med en uppgift: Sådd Batteridriven Styrs via logistikenhet 39

40 40 Ekobot

41 Konceptstudie Autonom batteridriven jordbruksmaskin Juni maj 2017 Genomförare RISE Jordbruk och Livsmedel (fd JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik) Siemens Finansiering Energi och miljö FFI Fordonsstrategisk forskning och Innovation (500 tsek) Siemens (170 tsek) 41

42 Jordbrukets maskiner Maskintyper Traktor Mängder med olika redskap som kopplas till traktorn Tröska och andra självgående specialmaskiner Mycket ny teknik och gammal GPS-styrning med 2 cm precision 50-årig traktor används fortfarande Uteslutande diesel som drivmedel Ca 7% av dieselförbrukningen i Sverige Ca 2% av Sveriges CO2-utsläpp 42

43 Kan en batteridriven maskin klara jordbrukets maskinbehov? Stor variation av arbeten Många olika redskap Fält, gård, transport Lätta och tunga arbeten Säsongsbetonat Få timmar per år Högt utnyttjande under säsong Tidskritiskt Alla aktiviteter måste ske vid rätt tidpunkt och i rätt ordning för att inte minska skörden Kombination batteridrift och autonom styrning 43

44 Effektmål Fossilfria drivmedel Lokal produktion av drivmedel Minskad sårbarhet Minskad risk Ökad produktivitet Minskad markpackning Minskad användning av insatsvaror 44

45 Projektet Simulera en genomsnittlig gårds maskinbehov ett år Ej tappa skörd Jämföra kostnader, miljöpåverkan, energianvändning helt batteridriven autonom jordbruksmaskin konventionell dieseldriven förarstyrd traktor Optimera ekonomisk maskinstorlek Effekt Batterikapacitet 45

46 46

47 Gantt-schema aktiviteter Alla aktiviteter måste ske vid rätt tidpunkt och i rätt ordning! Fiktiva kostnader för förseningar av t ex sådd eller skörd som ger lägre skörd 47

48 Resultat Genom att ersätta en konventionell traktor (160 kw) med två autonoma batteridrivna maskiner (36 kw, 113 kwh) 15% lägre kostnader 58% lägre energianvändning 92% lägre växthusgasutsläpp 70% lägre vikt Inga lokala emissionerna Lägre ljud 48

49 Timmar Utnyttjande tid över för nya idéer Laddare utnyttjas som mest 45% som minst 0% snitt 2 % Ett år, två 36 kw maskiner, 100kW laddare, 200 ha gård Maskinerna används som mest 100% som minst 0% snitt 11 % Outnyttjade timmar Transporttid Fälttid Laddtid 0 49

50 Tack! Rapport: va

51 Fortsättning Vision om visa och testa tekniken i praktiskt jordbruk 51

52 TACK! Jonas Engström Research Institutes of Sweden Jordbruk och Livsmedel