TEHNOLOGIE PENTRU PROMOVAREA IN ROMÂNIA A PLANTEI ENERGETICE MISCANTHUS, CA SURSA REGENERABILA IN SCOPUL CREŞTERII COMPETITIVITĂŢII ŞI SECURITĂŢII ENERGETICE

Programul: PARTENERIATE IN DOMENIILE PRIORITARE

Domeniul: ENERGIE

Contract nr. 21-038/14.09.2007

Perioada de derulare:2007 - 2010

PARTENERI:

CO - Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltate pentru maşini şi instalaţii destinate agriculturii şi industriei alimentare - INMA BUCURESTI

P1 - Academia de Ştiinţe Agricole si Silvice "Gheorghe Ionescu - Şişeşti

P2 - Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare Agricolă FUNDULEA.

P3 - Universitatea Politehnica BUCUREŞTI

RESPONSABILI DE PROIECT:

Dr.ing. Emil VOICU - INMA BUCURESTI (DIRECTOR DE PROIECT)

Acad.dr.ing. Mihai NICOLESCU – ASAS BUCURESTI

Dr.ing. Alexandru COCIU – INCDA FUNDULEA

Conf.dr.ing. Gigel PARASCHIV- UPB BUCURESTI

OBIECTIVE GENERALE:

Elaborarea unei tehnologii de mecanizare a lucrărilor agricole, pentru promovarea în România a plantei energetice Miscanthus, ca sursă regenerabilă în scopul creşterii competitivităţii şi securităţii energetice.

OBIECTIVE SPECIFICE:

· Elaborarea unei tehnologii de mecanizare a lucrărilor agricole, pentru promovarea în România a plantei energetice Miscanthus, ca sursă regenerabilă în scopul creşterii competitivităţii şi securităţii energetice, în ţara noastră.

· Creşterea competitivităţii CD prin stimularea parteneriatelor in domeniile prioritare, concretizate în tehnologii, produse şi servicii inovative pentru rezolvarea unor probleme complexe şi crearea mecanismelor de implementare.

· Concretizarea cercetărilor în tehnologii moderne care sa rezolve problemele complexe şi prioritare din fermele agricole din România.

GENERALITĂŢI GESPRE PLANTA MISCANTHUS

Planta Miscanthus este o plantă tropicală, aclimatizată cu succes în zona temperată de către cercetătorii europeni care au abordat problema resurselor regenerabile, stabilind totodată genotipul adecvat pentru a fi cultivat în diverse condiţii de sol şi climă.

Planta Miscanthus, ca resursă regenerabilă produce o cantitate de 15…20 t/ha substanţă uscata, are o creştere perenǎ de 10-15 ani, utilizează eficient azotul, apa şi alte resurse, este rezistent la boli, iar pentru întreţinere necesită puţine cerinţe pentru fertilizanţi, pesticide si alte chimicale.

Tulpinile de Miscanthus pot fi utilizate atât sub forma de combustibil pentru producerea directă de caldura, sau pentru conversia in alte produse utile cum sunt biogazul, bioetanolul, sau biodieselul de sinteza hidrogenul.

ETAPELE DE DERULARE ALE PROIECTULUI:

Etapa I A1.1- Studiu de fundamentare tehnico- ştiinţifică pentru importanţa introducerii în România a culturii plantei energetice Miscanthus - Termen: 1512.2007

Etapa II A2.1- Elaborare tehnologie pentru înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus şi proiectare ME pentru echipamente tehnice de mecanizare.

A2.2- Proiectare M E pentru echipamente tehnice pentru:

- maşină pentru plantat rizomi de Miscanthus;

- echipament pentru recoltat tulpini uscate de Miscanthus

- Termen: 31.08.2008

Etapa III A3.1- Realizare modele experimentale

A3.2- Consultanţă şi asistenţă tehnică la execuţie

- Termen: 28.02.2009

Etapa IV A4.1- Experimentare ME de echipament tehnic pentru înfiinţarea culturii de Miscanthus

- Termen: 15.12.2009

Etapa V A5.1- Experimentarea tehnologiei pentru înfiinţarea culturii de Miscanthus

- Termen: 30.04.2010

Etapa VI A6.1- Experimentarea tehnologiei de mecanizare pentru întreţinerea culturii de Miscanthus

A6.2- Experimentare ME de echipament tehnic la recoltare şi a tehnologiei de mecanizare pentru recoltarea culturii de Miscanthus

- Termen: 30.05.2010

Etapa VII A7.1- Participare la manifestări tehnico ştiinţifice din domeniul plantelor energetice, mod de valorificare şi demonstraţii practice

A 7.2- Prezentarea şi demonstrarea aplicării tehnologiilor

A 7.3- Diseminare prin comunicare şi publicare naţională şi internaţională a rezultatelor

- Termen: 31.08.2009

REZUMATUL PROIECTULUI

Tema propusa are un caracter multidisciplinar întrucât realizarea ei necesita un personal specializat (din parteneriat) care va îmbina cerinţe din domeniul agriculturii cu cerinţe din domeniile ingineriei mecanice, ingineriei electronice şi ştiinţa calculatoarelor.

Scopul proiectului este de a promova planta Miscanthus în România prin cercetare industrială în parteneriat, într-un context regional, pedoclimatic şi economic specific, pentru a putea fi extinsă apoi în fermele agricole din România.

Rezultatele proiectului sunt de natură să îmbogăţească patrimoniul ştiinţific în domeniul agriculturii fiind foarte utile în prezent, dar şi pentru cercetările din viitor în domeniul resurselor alternative de energie.

Prin cercetările propuse a se realiza în cadrul proiectului se va extinde cunoaşterea în domeniul agriculturii în particular în subdomeniile: plante energetice, ecologie şi protecţia mediului.

Tema de faţă are un grad de noutate şi de complexitate mare deoarece îşi propune pe lângă cercetările legate de evaluarea pretabilităţii solului şi realizarea unei sisteme de maşini pentru mecanizarea lucrărilor agricole pentru înfiinţarea, întreţinerea şi recoltarea culturilor de plante energetice Miscanthus.

Sectorul economic vizat prin abordarea proiectului este ferma agricolă care va valorifica tehnologiile moderne, de asemenea şi producătorii de utilaje pentru implementarea tehnologiei.

REZULTATE OBTINUTE

Până în prezent au fost finalizate etapele I, II, III în cadrul cărora s-au obţinut următoarele rezultate:

1. Studiu de fundamentare tehnico - ştiinţifică pentru importanţa introducerii în România a culturii plantei energetice Miscanthus, care a scos în evidenţă particularităţi biologice ale culturii de Miscanthus, cerinţele culturii faţă de climă, sol şi apă, precum şi posibilităţile de mecanizare a lucrărilor de cultivare a rizomilor, întreţinere şi recoltare a tulpinilor.

2. Elaborarea tehnologiei de înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus, în care au fost analizate cerinţe agrotehnice impuse lucrărilor de înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii, posibilităţile de mecanizare a lucrărilor din cadrul tehnologiei şi s-a stabilit calendarul lucrărilor agricole.

Etapa	Anul	Perioada	Activitatea
LUCRĂRI PREGĂTITOARE	An premer-gător	Sept. – Dec.	-Administrarea de îngrăşăminte organice -Arătură de toamnă, la 25 cm
ÎNFIINŢAREA CULTURII + ÎNTREŢINERE	1	Ian. Mar. – Apr. Mar. – Apr.	-Aplicarea de erbicide pentru combaterea buruienilor perene, începând cu 15 Ian. -Pregătirea patului germinativ -Plantare
		Apr. – Mai Apr. – Mai	-Administrarea de îngrăşăminte chimice, dacă este necesar -Aplicarea de erbicide când planta depăşeşte 1 m Notă: În primul an, de obicei nu se recoltează
	2	Apr. – Mai Apr. – Mai	-Administrarea de îngrăşăminte, dacă este necesar -Aplicarea de erbicide când planta nu depăşeşte 1 m
RECOLTARE + ÎNTREŢINERE	3…12	Feb. – Mar. Feb. – Mar.	-Recoltare -Depozitare
		Apr. – Aug.	-Monitorizarea culturii şi aplicarea de îngrăşăminte, dacă este necesar

Calendarul lucrărilor agricole

Analizând lucrările din cadrul tehnologiei, se constată că majoritatea se pot realiza cu maşinile existente în producţie, în cultura mare, cu excepţia lucrărilor de plantare a rizomilor şi de recoltarea tulpinilor.

În acest sens INMA a proiectat şi realizat două modele experimentale:

- O maşină de plantat rizomi de Miscanthus, denumită MPM 4-0;

- Un echipament de recoltare a culturii de Miscanthus, denumit

EPI-1,8.

Maşina de plantat Miscanthus MPM 4-0 lucrează în agregat cu tractoarele de 65 CP pe roţi prevăzute cu ridicătoare hidraulice de categoria 2 conform SR ISO 730 şi are patru secţiile de plantat rizomii la adâncimea de 8…12 cm şi distanţa dintre rânduri de 70…100 cm În procesul de lucru, maşina realizează deschiderea rigolei de către un brăzdar, introducerea de câtre operator a câte unui rizom în rigolă prin intermediul unui tub de ghidaj, acoperirea cu pământ şi tasarea acestuia peste rizomi de către o roată plasată în spatele secţiei.

Echipamentul pentru recoltat plante cu talie înaltă EPI, este destinat să lucreze în agregat cu combina tractată de furaje CTF pentru recoltarea culturilor cu tulpini înalte, (miscanthus, sorg, porumb siloz, iarbă de sudan) realizând tăierea integrală pe lăţimea de lucru de 1,8 m În procesul de lucru, echipamentul EPI realizează tăierea plantelor din lan şi le dirijează spre organele de lucru ale combinei care execută tocarea la lungimea de 10…15 mm şi încărcarea masei tocate într-un mijloc de transport (remorcă) care se deplasează paralel cu combina sau este tractat de aceasta.

Modelele experimentale realizate în cadrul proiectului vor fi încercate în cadrul tehnologiei de cultivare, întreţinere şi recoltare a culturilor de Miscanthus în vederea definitivării cerinţelor tehnologice şi constructive.

REZULTATE EXPERIMENTALE

Experimentarea tehnologiei pentru înfiinţare, întreţinere şi recoltarea culturii de Miscanthus a avut următoarele obiective:

- experimentarea ME de echipament tehnic pentru plantat rizomi de Miscanthus şi a tehnologiei pentru înfiinţarea culturii;

- experimentarea ME de echipament tehnic pentru recoltat tulpini uscate de Miscanthus, şi a tehnologiei de recoltare;

- defintivarea tehnologiei de înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus.

Experimentarea tehnologiei pentru înfiinţarea culturii de Miscanthus s-a efectuat pe tot parcursul derulării proiectului începând cu faza de înfiinţare în cadrul INMA Bucureşti a unui lot experimental de Miscanthus. Astfel în primăvara anului 2008, au fost experimentate echipamentele de pregătire a patului germinativ şi de plantare a rizomilor de Miscanthus cumpăraţi de la firma “ARGE - Austrian Miscanthus” din Austria. Pentru plantare s-au făcut rigole cu cultivatorul prăşitor universal CPU 5, echipat cu rariţe de bilonat, distanţa dintre secţii a fost reglată la 0,8 m, iar plantarea rizomilor s-a făcut manual, pe data de 7 aprilie 2008, la distanţa dintre rizomi de 0,8 m şi adâncimea de 7-8 cm. În urma cercetărilor efectuate s-au definitivat cerinţele tehnologice şi constructive pentru modelul experimental de echipament tehnic pentru plantarea rizomilor MPM-4, iar rezultatele obţinute în urma încercărilor efectuate în agregat cu un tractor de 65 CP, se prezintă astfel:

· viteza de deplasare a agregatului a fost de 1,5 km/h şi de 1,9 km/h;

· distanţa dintre secţiile de plantat a fost de 1,0 m, cea ce corespunde unei lăţimi efective de lucru de 4 m;

· distanţa dintre rizomi pe rând a fost de 1,0 m.

Capacitatea efectivă de lucru Wef a fost:

W_eƒ = 0,60 ha/h , pentru viteza de lucru de 1,5 km/h

W_eƒ = 0,76 ha/h , pentru viteza de lucru de 1,9 km/h

Pe parcursul încercărilor maşina a lucrat corespunzător fără înfundări ale organelor de lucru, iar acoperirea şi tasarea cu pământ a rizomilor a fost bună calitate.

Cercetările pentru definitivarea tehnologiei culturii de Miscanthus au continuat pe tot parcursul anului 2009 urmărindu-se evoluţia plantelor, iar în luna aprilie 2010 s-au recoltat tulpinile uscate, cu combina de furaje prevăzută cu echipamentul specializat, EPI realizat de INMA în cadrul proiectului, iar rezultatele încercărilor au fost următoarele:

Ø Înălţimea de tăiere a fost de 120...150 mm (conform reglajului efectuat), şi a fost uniformă pe toată lăţimea de lucru.

Ø Viteza optimă de lucru a fost de 5,8 km/h, însă dacă condiţiile de teren şi cultură permit (teren nivelat) se poate lucra cu viteze de lucru de până la 6,3 km/h, obţinându-se înălţimi corespunzătoare de tăiere.

Ø Pierderile de material sunt mici, având valori sub 5% şi sunt cauzate de greşurile conducerii agregatului şi a eventualelor muşuroaie de pământ aflate în cultură.

Ø Masa volumică a materialului tocat, aflat în remorca colectoare a fost de 78,65 kg/m³, iar gradul de mărunţire al plantelor tocate a avut valori cuprinse între 10....100 mm, particulele cu lungimea până la 50 mm au reprezentat cca. 80%, cu o pondere de 45% a particulelor cu lungimile cuprinse între 10....30.mm conform graficului de mai jos.

· Capacitatea efectivă de lucru, (W_ef ), a avut valoarea 7,06 t/h pentru viteza de lucru de 5,8 km/h şi de 7,9 t/h pentru viteza de lucru de 6,3 km/h;

· Consumul specific de motorină a fost de 1,9 l/t pentru capacitatea efectivă de lucru de 7,06 ha/h, corespunzătoare vitezei de 5,8 km/h.

Pe baza rezultatelor obţinute la încercări s-au definitivat cerinţele tehnologice ale acestor modele experimentale şi s-au stabilit cerinţele tehnico-economice ale tehnologiei de înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus. determinărilor efectuate pe lotul experimental cultivat cu Miscanthus au fost definitivaţi parametri tehnico-economici ai tehnologiei de înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus.

CONCLUZII

Cultivarea plantei energetice Miscanthus este benefică pentru România, mai ales pe solurile degradate care nu pot fi utilizate pentru culturile cu destinaţie alimentară. Pentru a implementa cultura de Miscanthus în România se aleg rizomii genotipurilor de Miscanthus rezistenţi la frig şi care asigură o producţie superioară la hectar.

Principalele lucrări din cadrul tehnologiei de înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus se pot cataloga în funcţie de procesul tehnologic aplicat astfel:

1. Pentru tehnologia de înfiinţare şi întreţinere a culturii de Miscanthus lucrările agrotehnice necesare sunt:- administrare de îngrăşăminte organice, arat, discuit, plantare, aplicare de erbicide, irigarea de răsărire;

2. Pentru tehnologia de recoltare şi transport a culturii de Miscanthus lucrările agrotehnice necesare sunt:- recoltare, (balotare -.obţional), transport, depozitare.

În urma cercetărilor efectuate pentru definitivarea tehnologiei de înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus rezultă următoarele:

· Pentru aplicarea tehnologiei de înfiinţare, întreţinere şi recoltare nu sunt necesare investiţii majore, deoarece majoritatea echipamentelor tehnice necesare realizării procesului tehnologic sunt în dotarea fermelor;

· Rizomii de Miscanthus pentru infiintarea culturii trebuie să prezinte următoarele caracteristici dimensionale: grosimea între 7 şi 12 mm; lungimea de 10...15 cm; greutatea de 40...60 g; cel puţin 3-4 muguri viabili.

· Adâncimea de plantat optimă este de 80...100 mm, cu o abatere de ± 10 mm faţă de cea reglată;

· Lucrările de fertilizare şi ierbicidare se pot efectua folosind echipamentele şi substanţele utilizate şi pentru culturile tradiţionale; aceste lucrări au o pondere mai mare în primul, îar în anii urmatori numai obţional;

· Recoltarea culturilor de Miscanthus se recomandă să se facă după al treilea an de vegetaţie când există o masă vegetală corespunzătoare din punct de vedere economic. După primul an de vegetaţie se recomandă ca plantele uscate (luna martie – aprilie) să fie tocate cu o maşină de distrus resturi vegetale şi lăsate pe sol. Umiditatea plantelor la recoltare trebuie sa fie scăzută (8...12%). Se recomandă aplicarea variantei tehnologice de recoltare cu combina de recoltat furaje prevăzută cu echipament special pentru recoltat tulpini de Miscanthus, iar lungimea de tocare a plantelor să fie de 8…10 mm.

· Se estimează că pentru înfiinţarea unui hectar de Miscanthus este necesară o cantitate de cca 80 l motorină;

· Pentru recoltarea cu combina a unui hectar de Miscanthus (cu o producţie medie de 18 t/ha) necesită cca. 40 l de motorină cu un consum de forţă de muncă de 1…1,2 ore om/ha în cazul utilizării combinei tractate cu tractor de 80 CP şi de 0,3…0,4 ore om /ha în cazul utilizării unei combine autopropulsate cu motor de 250 CP

Rezultatele care nu generează drepturi de proprietate intelectuală sunt diseminate pe scara larga.

Drepturile de proprietate intelectuală generate de rezultatele proiectului sunt alocate în întregime consorţiului constituit.

CONTACT:

Dr. ing, VOICU Emil - INMA BUCURESTI (DIRECTOR DE PROIECT)

Tel.: 0212693255

Fax: 0212693273

Mobil: 0726250541

e-mail: voicu@inma.ro , milivoicu@yahoo.com