Progam NUCLEU
Cod proiect: PN 09-15.02.01
Denumirea programului NUCLEU/acronim:
Dezvoltarea
cercetărilor privind sistemele, tehnologiile de mecanizare, informatizare,
automatizare, management şi echipamente tehnice competitive pentru
agricultură şi industrie alimentară/STIMM
Denumirea obiectivului:
2 Dezvoltarea de
concepte, tehnologii şi sisteme energetice alternative, inclusiv
promovarea culturilor de plante energetice şi a altor resurse
regenerabile.
Obiectivul proiectului:
Obiectivul
principal al proiectului îl constituie
dezvoltarea unei tehnologii de valorificare a rizomilor de Miscanthus în
vederea promovării culturilor de plante energetice prin realizarea unui
echipament tehnic specializat pentru recoltarea acestora.
Fazele de
execuţie ale proiectului:
Faza 1/2009: Studiu tehnologic şi elaborarea tehnologiei privind valorificarea rizomilor de Miscanthus
Faza 2/2009: Elaborarea documentaţiei de
execuţie ME de echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus în vederea promovării culturilor de plante energetice
Faza 1/2010: Realizarea ME echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus
Faza 1/2011: Experimentarea tehnologiei şi
echipamentului tehnic propus
Faza 2/2011: Evaluare rezultate. Demonstrarea
privind utilitatea şi funcţionalitatea tehnologiei şi ME.
Diseminarea pe scara larga a rezultatelor
Rezultatele estimate:
1. studiu tehnologic
2. tehnologie privind
valorificarea rizomilor de Miscanthus
3. documentaţie de execuţie ME
de echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus
4. ME echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus
5.
raport de experimentare a tehnologiei şi a echipamentului tehnic
6. raport de demonstrare privind utilitatea şi
funcţionalitatea tehnologiei şi ME
7. articole, poster, fişă tehnică, pliant, CD-ROM, pagină
web
Rezumatul proiectului
Unul din efectele dezvoltării tehnologice a întregii societăţi umane, din ultimul secol, este creşterea tot mai pronunţată a consumurilor de energie, dar şi dependenţa
tot mai accentuată a omenirii, de consumul combustibililor fosili, în special produse petroliere, gaze naturale şi cărbuni. Aceste surse de energie clasice reprezintă un foarte mare factor de risc datorită emisiilor poluante din timpul arderii, cât şi
datorită epuizării
lor.
Costurile de achiziţie a combustibililor convenţionali sunt din ce în ce mai mari
şi sunt dependente de factori mai puţin previzibili. La acest context se adaugă şi perspectiva din ce
în ce mai
clară a epuizării
rezervelor de combustibili fosili, perspectivă care a determinat orientarea politicilor publice spre finanţarea cercetărilor, care au drept obiectiv identificarea de noi surse de energie.
Peste toată această situaţie tronează problema încălzirii globale, consecinţă printre altele, a utilizării
intensive, vreme de peste un secol a combustibililor
fosili. Efectul de seră şi
încălzirea globală
sunt deja realităţi aproape unanim acceptate.
Utilizarea de resurse regenerabile obţinute prin cultivarea de plante energetice care înlocuiesc combustibilii fosili reprezintă una din soluţiile reducerii consecinţelor acestui pericol global.
Una dintre
sursele regenerabile care asigură biomasa necesară generării bioenergiei, larg răspândita în ultimele decenii în ţările UE este cultura
de Miscanthus, care prin valorificare asigură o serie de avantaje economice, dar mai ales asupra mediului. Aceasta poate fi folosită
pentru producerea energiei electrice şi/sau termice
atât în termocentralele
mari (30 MW +), care folosesc mii de tone de biomasă anual, cât şi în
sisteme mici casnice care folosesc câteva tone, în timpul lunilor de iarnă. Prin utilizarea Miscanthus-ului în procesul de ardere, emisiile de dioxid de carbon sunt reduse, iar cele
de metan degajate din depozite sunt eliminate. Creşterea rapidă, conţinutul scăzut în minerale şi
producţia ridicată
de biomasă fac ca Miscanthus-ul să
fie o planta energetică
valoroasă. Emisia de
CO2 rezultată în
urma arderii este egală
cu cantitatea de CO2 folosită
de plantă în timpul vegetaţiei şi astfel procesul este neutru
în ce priveşte
emisia gazelor de seră. Din cauza caracterului de perenitate, Miscanthus-ul nu intră în asolament, ci
se cultivă extensiv pe anumite soluri
mai puţin indicate pentru alte culturi,
unde rămâne 15-20 ani. Cultura perenă prezintă
avantajul că se reduc cheltuielile de pregătire a terenului şi de plantare. Miscanthus-ul are o capacitate ridicată
de valorificare a fertilităţii
solului precum şi o capacitate foarte bună de reciclare a unor importante cantităţi de îngrăşăminte
prin rizomi. Rizomii maturi depozitează mai multe îngrăşăminte
decât au nevoie plantele, astfel după două cicluri vegetative sunt necesare doar cantităţi
mici de îngrăşăminte
pentru a fi aplicate adiţional.
Ideea principală
a proiectului este de a obţine rizomi viabili, sănătoşi,
fără vătămari
mecanice, cu lungimi ce pot varia între
10 şi
În urma
abordării proiectului se
va elabora
o tehnologie de valorificare
a rizomilor de Miscanthus în vederea promovării
culturilor de plante energetice şi se va realiza un echipament
pentru recoltarea rizomilor în vederea
înfiinţării noilor
culturi.
Rezultatele proiectului vor putea fi
valorificate prin implementarea tehnologiei la nivelul fermelor agricole şi intreprinzătorilor privaţi
care cultivă planta Miscanthus.
STADIUL DE REALIZARE
Rezultatele realizate sunt:
- Studiu tehnologic privind
planta energetică Miscanthus şi tehnologie
privind valorificarea rizomilor de Miscanthus;
- Documentaţie de execuţie
ME de echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus;
- Raport de experimentare
tehnologie de valorificare a rizomilor de Miscanthus;
- Raport de experimentare
echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus.
- Raport de evaluare a rezultatelor în
vederea implementării tehnologiei la fermieri şi întreprinzători
particulari cât şi introducerea în fabricaţie la agenţii
economici producători interesaţi a echipamentului nou realiz
- Raport de demonstrare privind utilitatea şi funcţionalitatea
tehnologiei de valorificare a rizomilor de Miscanthus
- Materiale de informare (comunicări, articole, poster, fişă
tehnică, pliant, CD-ROM, pagină web.) pentru diseminarea pe
scară largă a rezultatelor obţinute
PREZENTAREA TEHNOLOGIEI DE VALORIFICARE A RIZOMILOR DE
MISCANTHUS
Miscanthus-ul este o plantă ierboasă perenă care se
înmulţeşte doar pe cale vegetativă, prin divizarea rizomilor.
Rizomii de culoare brună au forme neregulate, cu protuberanţe
şi chiar ramificaţii pronunţate, grosimea lor variind între 7 si
Pentru plantare în câmp se folosesc rizomi tineri (cel mult de trei ani),
sănătoşi, fără zbârcituri sau vătămări
mecanice, cu lungimea de 10...15 cm şi greutatea de 40...60 g, având cel
puţin 2...3 muguri viabili.
Tehnologia de mecanizare pentru
valorificarea rizomilor de Miscanthus asigură
ca totalitatea maşinilor şi echipamentelor
tehnice agricole componente să fie
corelate între ele din punct de
vedere tehnic, economic şi organizatoric, în vederea obţinerii unor
producţii agricole maxime la costuri
minime.
În figura 1, este prezentată următoarea tehnologie de valorificare a rizomilor
de Miscanthus.
Fig. 1. Tehnologie de
valorificare a rizomilor de Miscanthus
Echipamente tehnice utilizate în
cadrul tehnologiei
Maşina MCP 2 (fig. 2) este folosită pentru tocarea resturilor
vegetale rămase după recoltarea culturilor de Miscanthus în vederea
pregătirii terenului pentru efectuarea recoltării rizomilor în
condiţii corespunzătoare.
Maşina MCP 2 este de tipul
purtată pe ridicătorul hidraulic al tractorului de 80 CP fiind
acţionată mecanic de la priza de putere a tractorului prin transmisie
cardanică.
Fig. 2. Maşina de tocat resturi vegetale MCP 2
Maşina de tocat resturi vegetale MCP 2 se compune din următoarele
părţi principale:
- Transmisie
cardanică cu apărătoare: 1 buc.
- Dispozitiv de cuplare:
1 buc.
- Multiplicator
de turaţie: 1 buc.
- Cadrul
asamblat: 1 buc.
- Rotor cu
cuţite: 1 buc.
- Roată de
sprijin: 2 buc.
Transmisia
cardanică se compune dintr-un arbore cardanic format din 2 semi-arbori
telescopici cu nodurile cardanice, un cuplaj de siguranţă cu bile
şi arcuri, un taler şi o apărătoare de protecţie.
Dispozitivul
de cuplare asigură cuplarea maşinii pe mecanismul de suspendare
în trei puncte al tractorului.
Multiplicatorul
special de turaţie este de tipul cu roţi dinţate conice.
Momentul de torsiune se transmite de la arborele prizei de putere prin arborele
cardanic la rotorul cu cuţite articulate al maşinii.
Cadrul
asamblat este format dintr-o construcţie sudată de profile U, L
şi tablă constituind scheletul maşinii şi totodată o
capotă de protecţie. În partea laterală cadrul are
Rotorul
cu cuţite este de tip disc din tablă ambutisată şi
sudată, având 4 bolţuri pentru fixarea articulată a
suporţilor cuţitelor. Cuţitele se fixează prin
şuruburi pe suporţi. Rotorul se roteşte în plan orizontal fiind
antrenat de către arborele de ieşire al multiplicatorului de
turaţie. Cuţitele cu vârf îndoit au capătul activ cu
tăişul vertical pentru tăierea materialului căzut paralel
cu solul şi pentru tocarea resturilor vegetale rămase pe sol după
recoltarea culturilor agricole.
Echipamentul
tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus ERR (fig. 3), se
utilizează, pe teren şes şi cu panta până la 6°, pe toate
tipurile de sol, în cadrul tehnologiei de valorificare a rizomilor de
Miscanthus.
Echipamentul
ERR este de tip purtat şi lucrează în agregat cu tractoarele de
70...80 CP pe roţi prevăzute cu mecanisme de suspendare în trei
puncte de categoria 2 conform ISO 730.
Acesta
execută operaţia de dislocare a rizomilor de Miscanthus din masa de
sol şi separarea acestora de pământ. Procesul de dislocare
constă în afânarea adâncă a solului fără întoarcerea brazdei,
distrugerea legăturilor dintre sol şi rizomi şi împingerea
acestora către grătarele oscilante, care prin cernere separă
rizomii de impurităţi şi pământ şi îi lasă pe sol
în brazdă, urmând a fi adunaţi şi încărcaţi în
mijloace de transport.
Fig. 3. Echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus
ERR
Echipamentul
tehnic ERR este o construcţie robustă şi are în componentă
următoarele subansambluri principale:
- Cadru: 1 buc.
- Separator cu excentric: 1 buc.
- Brăzdar de dislocat: 1 buc.
- Roată stânga: 1 buc.
- Roată dreapta: 1 buc.
- Suport motor hidraulic: 1 buc.
- Motor hidraulic: 1 buc.
- Tub flexibil cu supapă: 2 buc.
Cadrul este o
construcţie sudată din ţevi de secţiune pătrată
şi rotundă. Partea anterioară a cadrului sudat este o
construcţie sudată, din ţeavă de secţiune
pătrată, pe care sunt prevăzute cele trei puncte de cuplare la
mecanismul de suspendare în trei puncte al tractorului.
Separatorul cu excentric este
destinat pentru curăţirea de pământ prin scuturare şi
transport a rizomilor de Miscanthus dislocaţi
spre spatele maşinii. Acesta are în componenţă un suport pe care
sunt prevăzute nişte muchii tăietoare pe direcţia de
înaintare care fac un unghi de 0,56 rad (33°) cu verticala, două
grătare oscilante care preiau masa de pământ dislocată
împreună cu rizomii şi un mecanism oscilant cu excentric care
realizează un efect vibrator optim astfel încât să se desprindă
de rizomi şi să cadă pe sol printre vergelele grătarului.
Acţionarea separatorului cu excentri se face cu ajutorul unui motor
hidraulic acţionat de la instalaţia hidraulică a tractorului.
Principalele caracteristici tehnice ale motorului hidraulic sunt următoarele:
- Turaţia
maximă: rot/min 190
- Moment maxim:
Nm 700
- Puterea
maximă: kW 9
- Versiunea de
montaj:
-
I:
-
N: con 1:8 SAE J501
-
M: 1-20 UNEF
Brăzdarul de dislocat este
plasat frontal, în formă de „U“ cu o lăţime de
Roţile stânga / dreapta sunt
destinate pentru reglarea adâncimii de lucru. Acestea sunt montate cu
şuruburi pe bara anterioară a cadrului, simetric faţă de
axa tractorului. Roţile sunt cu obadă iar pentru evitarea
încărcării cu sol, acestea sunt prevăzute cu discuri laterale
ambutisate şi sudate pe obadă şi butuc. Roţile sunt prevăzute
cu rulmenţi şi se rotesc pe axele sudate pe suporţii metalici
din ţeavă de secţiune dreptunghiulară. Reglarea
poziţiei roţilor se face prin intermediul unei manivele cu
şurub, care reglează continuu poziţia roţilor
faţă de planul tăişului brăzdarului de dislocat.
Operaţii executate după recoltarea rizomilor de Miscanthus
După recoltare, rizomii sunt spălaţi de
pământ în căzi speciale (fig. 4), după care se efectuează
calibrarea.
Fig. 4. Spălarea rizomilor de Miscanthus după
recoltare în căzi speciale
Calibrarea rizomilor se face cu foarfeca (fig. 5) rezultând
astfel, mai multe plante viguroase.
Fig. 5. Calibrarea manuală a rizomilor de Miscanthus
În figura 5 se prezintă realizarea unei calibrări corecte (fragmentele
de rizomi au cel puţin 2...3 muguri viabili iar rizomii neviabili au fost identificaţi
şi îndepărtaţi).
Pentru a menţine viabilitatea rizomilor pe o perioadă cât mai
îndelungată aceştia se umectează prin stropire cu apă.
În vederea stocării sunt ambalaţi în pungi de plastic, închise
ermetic pentru a se evita pierderea umidităţii, rizomii între 10
şi 20 de grame şi cu cel puţin 2...3 muguri viabili (fig. 6).
Fig. 6. Ambalarea în pungi de plastic a rizomilor de Miscanthus
Pentru a menţine rata de succes a emergenţei rizomilor de
Miscanthus, în vederea unei plantări ulterioare, aceştia sunt
depozitaţi într-un container termostatat la o temperatură
constantă de
Fig. 7. Depozitarea rizomilor de Miscanthus la o
temperatură de 4°C
Principalele caracteristici tehnice ale echipamentului de recoltat rizomi
de Miscanthus ERR sunt următoarele:
- Tipul
echipamentului………………………………….........................................purtat
-
Lăţimea de lucru,
m…………………………………..............................................1,2
- Adâncimea de
lucru, cm………………………………….................................max. 25
- Modul de
acţionare a transportorului de separare ...............................hidraulic
- Garda la sol,
mm………………………………….................................................350
- Dimensiuni de
gabarit, mm
-
Lăţime……………………………….........................................................2090
-
Lungime………………………………......................................................1590
-
Înălţime……………………………….......................................................1395
- Masa,
kg…………………………………...............................................................495
DISEMINAREA
REZULTATELOR
Materiale de informare realizate pe parcursul
desfăşurării proiectului:
a. Articole publicate
1. Marin Eugen, Sorica Cristian, Valorificarea potenţialului energetic
al plantei Miscanthus, Revista Mecanizarea Agriculturii nr.7-8/2009, pag.
19…26, Editura New Agris Bucureşti, ISSN 1011-7296
2. Sorică Cristian, Voicu Emil, Manea
Dragoş, Tehnologie pentru
promovarea în România a plantei energetice Miscanthus ca sursă
regenerabilă în scopul creşterii competitivităţii şi
securităţii energetice, Revista INMATEH Nr. 29 (2009-III), pag.
19…26, Editura INMA, ISSN 1583-1019
3. Sorică Cristian, Voicu Emil, Manea
Dragoş, Promovarea în România
a plantei energetice Miscanthus, ca sursa regenerabila, in scopul
creşterii competitivităţii şi securităţii
energetice, Revista Mecanizarea Agriculturii nr.1-2/2010, pag. 24…28
4. Marin Eugen, Sorică Cristian, Manea
Dragoş Echipamente tehnice
pentru cultivarea plantelor de Miscanthus, Revista Mecanizarea Agriculturii
nr.9-11/2010, pag. 15…26, Editura New Agris Bucureşti, ISSN 1011-7296
5. Marin Eugen, Pirnă Ion, Sorica Cristian, Nicolescu Constantin, Echipament tehnic de recoltare a rizomilor
de Miscanthus, Revista Hervex 2010, pag. 309...313, Editura ICHP, ISSN 1454-8003
b. Comunicări
1. Sorică
Cristian, Voicu Emil, Manea Dragoş, Karl Schweighofer, Tehnologie pentru promovarea în România a
plantei energetice Miscanthus ca sursă regenerabilă în scopul
creşterii competitivităţii şi securităţii
energetice, Simpozionul „Creativitate şi inovare în domeniul
tehnicilor şi tehnologiilor de mecanizare-automatizare a proceselor”
organizat de INMA Bucureşti în data de 6 noiembrie 2009 (fig. 8).
Fig. 8.
Aspect din timpul comunicării
lucrării ştiinţifice
la simpozionul organizat de
INMA Bucureşti în data
de 6 noiembrie 2009
c. Participări la târguri şi expoziţii
1. Participare cu
poster, fişă tehnică, pliant şi produs fizic, în perioada
13…15 mai 2010, la workshop-ul “CONTRIBUŢII ALE CERCETĂRII
ŞTIINŢIFICE LA DEZVOLTAREA DURABILĂ A AGRICULTURII
ROMÂNEŞTI” organizat de USAMV Bucureşti la Sala Sporturilor din
complexul AGRONOMIA (fig. 9).
Fig. 9. Aspecte de la standul de prezentare INMA cu ocazia
participării la workshop-ul organizat de USAMV Bucureşti
2. Participare cu
poster, fişă tehnică şi pliant cu „Tehnologie de valorificare a rizomilor de Miscanthus”, în
perioada 9…12 iunie 2010, la Salonul Regional al Cercetării şi Târgul
EXPOAGROUTIL 2010 – Constanţa organizat de ANCS împreună cu Camera de
Comerţ, Industrie, Navigaţie şi Agricultură Constanţa
la Complexul Perla - Teatrul de vară Mamaia (fig. 10).
Fig. 10. Aspecte de la standul de prezentare INMA cu ocazia
participării la Salonul Regional al Cercetării şi Târgul
EXPOAGROUTIL 2010 Constanţa
3. Participare cu
poster, fişă tehnică şi pliant cu „Tehnologie de valorificare a rizomilor de Miscanthus”, în
perioada 26…30 august 2010, la Salonul
Regional al Cercetării şi Târgul AGRALIMEX 2010 – Alexandria,
organizat de ANCS împreună cu Camera de Comerţ, Industrie şi
Agricultură Teleorman în Parcul „Pădurea
Vedea" (fig. 11).
Fig. 11. Aspecte de la standul de prezentare INMA cu ocazia
participării la Salonul Regional al Cercetării şi Târgul
AGRALIMEX 2010 – Alexandria
4. Participare cu
poster, fişă tehnică şi pliant cu „Tehnologie de valorificare a rizomilor de Miscanthus”, în perioada 6 - 9 octombrie 2010, în Pavilioanele 13
şi 14 din Complexul Expoziţional ROMEXPO, la SALONUL CERCETARII – 2010 şi INVENTIKA - 2010 (cea de-a XIV-a ediţie a Salonului
Internaţional de Invenţii, Cercetare Ştiinţifica şi
Tehnologii Noi) organizat de Autoritatea Naţională pentru Cercetare
Ştiinţifică, în cadrul târgului Tehnic Internaţional Bucureşti,
TIB – 2010 (fig. 12).
Fig. 12. Aspecte de la standul de prezentare INMA cu ocazia
participării la Salonul Cercetării Bucureşti şi INVENTIKA - 2010
5. Participare cu
poster, fişă tehnică şi pliant cu „Tehnologie de valorificare a rizomilor de Miscanthus”, în
perioada 17-19 octombrie 2010, la Salonul regional al cercetării
Călimăneşti, ediţia a III-a, organizat de ANCS şi
Camera de Comerţ şi Industrie Vâlcea, în cadrul manifestării
HERVEX– ediţia a XII-a, expoziţie internaţională în
domeniul hidraulică, pneumatică (fig. 13).
Fig. 13. Aspecte de la standul de prezentare INMA cu ocazia
participării la Salonul regional al cercetării
Călimăneşti 2010
6. Participarea
cu cererea de brevet de invenţie nr. A-00554 / 17.07.2009 “Echipament
tehnic pentru recoltat rizomi de Miscanthus” în perioada 22-26
noiembrie 2010, la TÂRGUL Internaţional “INVENT-INVEST SIR-
Fig. 14.
Diploma şi Medalia
INVENT-INVEST obţinută cu ocazia participării la
TÂRGUL Internaţional “INVENT-INVEST SIR-
d. Editarea unui CD ROM
- fişă
produs; fişă tehnologie; pliant; poster; film
e. Crearea unei pagini web
În pagina web sunt prezentate date de recunoaştere, obiective,
rezultate obţinute, prezentarea tehnologiei şi echipamentului tehnic
realizat în cadrul proiectului şi modul de diseminare a rezultatelor
obţinute în urma realizării proiectului.
f. Notificarea unei cereri de brevet
A fost
înregistrată la OSIM cererea de brevet de invenţie cu nr. A00554 /
17.07.2009, “ECHIPAMENT TEHNIC PENTRU
RECOLTAT RIZOMI DE MISCANTHUS”, autori: Sorică Cristian, Marin
Eugen, Cojocaru Iosif, Manea Dragoş