Ontwikkeling LASTING FIELDS 2020

Beschrijving ontwikkeling van de LF20

(Werktuigendrager voor POP3 project “Lasting Fields in de praktijk”)
De officiële naam voor de werktuigendrager is “LF20”.  Dit betekent Lasting Fields 2020.

2018 september / oktober

|

Bestuurbaar elektrisch gedreven aandrijfwiel ontworpen in winter 2018-2019

In de beginfase van de ontwikkeling van de werktuigendrager was er vooral de vraag : “Hoe kunnen  we de technische specificaties van de machine zodanig vormgeven dat de basis aspecten die Lasting Fields bijzonder maken, het publiek kunnen laten zien dat het werkt?”  en “Welke energie vorm gaan we gebruiken?“ Aangezien de trend elektrisch is en we met de tijd mee willen hebben we alle ins- en outs van elektrisch aandrijven onderzocht in overleg met Klaas de Jong van wikkelbedrijf Emro in Emmeloord. Klaas heeft een goede reputatie wat betreft elektrische transmissies en ervaring met elektrisch aangedreven voertuigen van het bedrijf Geesink in Emmeloord. (Zie afbeelding)

In eerste instantie leek het een mooie oplossing, vooral omdat vernieuwing en duurzaamheid (dus werken zonder fossiele olie) voor ons een belangrijke voorwaarde is. In die weken heb ik een eerste schets gemaakt in combinatie met de te gebruiken onderdelen.
In tweede instantie en na rijp beraad bleek:
a.) De prijs voor de onderdelen is hoog.
b.) Een tegenvallend gewicht van accu’s, dit is echt geen optie als je bijvoorbeeld moet grond bewerken. Daar komt bij dat accu’s alles behalve duurzaam zijn.
c.) Na checken en doorrekenen van elektrische regelingen m.b.t. transmissie blijkt dat rendementen toch tegenvallen. Een elektromotor heeft wel een zeer goed rendement maar als je alle bijkomende zaken zoals regelingen, mechanische en elektrische verliezen, opwekken van stroom, opslagverlies van stroom gaat meerekenen valt het totaal rendement tegen.
Een groot voordeel van elektrisch is wel dat machines veel stiller zijn. De serieuze vraag is dan: Ben je nog wel toekomstbestendig bezig? Besloten is toen om niet voor elektrisch te gaan vooral vanwege de hoge kosten in combinatie met de voorgaande uitleg.

Koolzaadolie als energiebron

Vervolgens ben ik een stapje teruggegaan in de tijd naar een eerder idee uit het originele Lasting Fields idee, om koolzaadolie als energie te gebruiken. Koolzaad is een prima grondverbeteraar en levert naast 1500 liter olie/ha ook stro, en veevoer (uitgeperst zaad). Als je naar deze rendementen kijkt tov fossiele olie is het verschil immens, althans gezien vanuit een toekomstbestendig perspectief. Bedenk maar eens, ruwe olie afkomstig van een grote diepte uit Iraanse bodem en de afgelegde weg en verwerking, raffinage, distributie, tot in de tank van de boer. Of koolzaadolie  die CO2 neutraal opgeslagen wordt in het rustgewas in een strokenteelt bij de gebruiker zélf en ter plaatse eenvoudig geperst/gewonnen kan worden.

Een nadeel van koolzaadolie is het lage rendement van assimilatie maar aangezien er zon meer dan in overvloed is, is dat geen probleem om  als energie gewas te groeien.

Een ander nadeel, het feit dat stikstof vrijkomt bij de verbranding van de koolzaadolie, wordt gecompenseerd door de inrichting van het bouwplan waar vlinderbloemigen verbouwd worden voor eigen stikstof voorziening voor de gewassen en is ook vergelijkbaar met neutraliteit, dus als het ware N neutraal.

Een derde nadeel is dat er geen voedsel verbouwd kan worden daar waar de koolzaad groeit. Hier komen we op het trefpunt tussen economie en toekomstbestendigheid. Als de economische belangen zwaarder wegen wint fossiele olie het met de hakken over de sloot van koolzaadolie. Footprint belangen daarentegen zeggen het omgekeerde en wint koolzaadolie het met kop en schouders van fossiele olie. Uit  koolzaad praktijk berekeningen is gebleken dat 1 deel energie aan input levert 26 delen niet fossiele energie op. De EROEI voor aardolie wereldwijd gezien ligt op 1 deel aan input levert 3 delen fossiele energie op.  (Energy Returned On Energy  Invested). Dit is de reden geweest om binnen Lasting Fields te kiezen voor koolzaadolie als energie bron. Mogelijk dat waterstof in de toekomst ook een kans maakt maar daarvan zijn de kosten nu nog erg hoog. We houden deze optie zeker open.

2019 eerste helft

|

In de eerste helft van het jaar hebben we de plannen verder uitgewerkt. Lasting Fields werd de eerste pilot op de  Akker van de Toekomst aan de Zwijnsweg te Ens. Agronomische aspecten en de werkmethode, spoorbreedte, automatisering e.d. werden onderzocht.

Er werd besloten dat we in het voorjaar van 2020 een werkelijke akker zouden inrichten waar de werktuigendrager verantwoordelijk werd voor de “lichte bewerkingen” zoals onkruid eggen, kunstmest strooien, schoffelen, rijen spuiten en mogelijk, afhankelijk van het beschikbare budget nog meer lichte machines. Het originele Lasting Fields idee is gebaseerd op rijpaden van 1,55 meter.
Echter, in het project en volgens de begroting van de POP3 subsidie was er voor een compleet Lasting Fields bouwgrootte van 1,55 meter geen budget.

Daarom  is er op verzoek van de meeste deelnemers eerst nog gekozen voor een 3,15 meter rijpaden systeem. Dit sluit nu namelijk nog beter aan bij bestaande werkwijzen en omdat we dan een gedeelte van de bewerkingen nog met bestaande mechanisatie van 3,15 meter kunnen uitvoeren en de lichte bewerkingen met de nieuwe werktuigendrager LF20 ( ook op 3,15 meter uiteraard).
Verder is er gekozen voor gangbare teelt omdat dit beter gehoor zou kunnen vinden bij de meeste landbouwers. De inrichting van de akker is een “1 op 5 strokenteelt” waarbij 5 stroken worden geteeld en bestaat uit:
1) Aardappelen
2) Mengteelt tarwe met veldbonen
3) Haver met Lupine
4) Rode bieten
5) Zaaiuien.

Hieronder volgt een afbeelding van testwerkzaamheden waar een GPS besturing wordt onderzocht op bruikbaarheid voor de LF20.

2019 zomer

|

In deze tijd zijn we begonnen met de doorontwikkeling van de LF20 waarbij aan de volgende voorwaarden moest worden voldaan.

  1. De machine loopt op koolzaadolie.
  2. Het motorvermogen is van dien aard dat onder de meeste omstandigheden gebruik word gemaakt van het ideale motorkoppel en dus gunstige brandstofverbruik.
  3. De WF moet zo licht mogelijk zijn om 2 redenen: zo min mogelijk bodemindrukking en zo zuinig mogelijk in brandstof verbruik zodat (nu nog denkbeeldig) het koolzaad areaal zo beperkt mogelijk is.
  4. De gewicht verdeling moet optimaal zijn en zodanig dat de machine tijdens bewerkingen maximaal efficiënte tractie op de bodem kan uitvoeren en goed bestuurbaar blijft.
  5. Het hoofdframe is op een zodanige hoogte gekozen zodat machines vanaf de zijkant onder de WF geplaatst kunnen worden. De aankoppelwijze kan geheel nieuw en daardoor véél lichter zijn dan de traditionele bestaande driepunts hefinrichting.
  6. Er moet op minimaal 2 plaatsen een hefinrichting zijn om 2 verschillende machines in één werkgang in te kunnen zetten zoals bv een zaaimachine en een eg.
  7. De gekozen transmissie heeft een maximaal gunstig rendement.
  8. Liefst een traploze transmissie maar in ieder geval een die veel kleine stapjes in snelheden mogelijk maakt.
  9. De degelijkheid is belangrijk omdat een lichte machine per definitie kwetsbaarder is, dus er moet goed nagedacht worden over de materialen, verbindingen, eenvoud en bedieningsgemak.
  10. De bouwkosten moeten passen bij ons budget maar ook op termijn moeten grotere aantallen machines betaalbaar blijven.
  11. Er moet een uitbreiding mogelijk zijn naar camera schoffelen dmv een side- shift op de 1e hef.
  12. Er moet een extra beveiliging en waarschuwings markering op de machine komen.
  13. Alle functies moeten fail-safe worden uitgevoerd om veiligheid te waarborgen.
  14. De besturing moet een zo kort mogelijke bocht kunnen maken, zodat de benodigde ruimte op kopakker en dus de kopakker breedte beperkt blijft.
  15. De machine moet volledig automatisch bestuurd kunnen worden dmv GPS en een besturingsprogramma voor elke bewerking.
  16. De machine moet een voorziening hebben zodanig dat een tractor met een simpel hulpstuk de machine kan verplaatsen over de openbare weg.

Eind 2019 en 2020

|

Half oktober 2019 – We  beginnen met de eerste tekeningen van de LF20. Er is gekozen voor een motor uit een gebruikte Volkswagen LUPO1.2 TDI 3L. Deze motor leent zich het best voor koolzaadolie, is extreem zuinig en heeft het geschikte motorvermogen. Deze motor is omgebouwd naar koolzaadolie waarbij het motormanagement is aangepast en filters en andere delen zijn gebruikt mbt zuinigheid en roetuitstoot. Naast de Lupo met 5 versnellingen is een 2e versnellingsbak geplaatst met 5 versnellingen zodat 25 versnellingen ontstaan. Gekozen is voor “ mechanische transmissie” die nog altijd als zuinigst uit de bus komt.

Er is bepaald dat de WF voorjaar 2020 klaar moet zijn, dus er is werk aan de winkel. We zitten zwaar in de overuren, ook in weekenden. In de maand november 2019 is de WF zo ver mogelijk uitgetekend. Aansluitend worden alle delen besteld en kunnen we beginnen. De bouw van de WLF20 was ca eind april 2020 gereed. Overlappend en  t/m mei  2020 zijn ook de bijbehorende machines gebouwd te weten, 1 aangepaste zaaimachine, 1 schoffelgarnituur, 1 rijenspuit/ volveldspuit. In deze periode zijn er ook allerlei “droog” tests uitgevoerd mbt afstellen van transmissie delen, begin van de automatisering en de GPS techniek.

De eerste test in het veld betrof de eerste kunstmest gift op de aardappelen. Omdat de veiligheid nog niet geheel toelaat dat de machine volledig onbemand mag rijden is besloten om een zitplaats op de machine te creëren waar voorlopig een controleur de bewegingen en bewerkingen in de gaten houdt en van waaruit direct ingegrepen kan worden indien nodig.

17 juli 2020 – Vandaag heeft de machine voor het eerst geheel zelfstandig de commando’s uitgevoerd: Starten met rijden/ bewerken; Stoppen bij de kopakker; Heffen machine; Kopakker parcours afleggen tot begin van de nieuwe rij; Dalen machine; Starten met rijden/ bewerken;   Etc. Hierna is het eerst vakantie waarna we verder gaan met het fijn afstellen van de machine en alles wat daar bij hoort.

20 augustus 2020.  Begin september 2020 word er een open dag georganiseerd waar we aan een breed publiek resultaten willen laten zien van de nieuwe Werktuigen Drager Lasting Fields ( LF 20 ) die zelfstandig taken kan uitvoeren. De machine is gebouwd met behulp van een POP-3 subsidie van de Provincie Flevoland onder projectnaam :  Lasting Fields in de praktijk

Het vervolg

Het is de bedoeling om landbouwers kennis te laten maken met de LF 20,
een machine 3,15 mtr spoorbreedte, weegt slecht 1000 kg, is extreem zuinig, loopt op koolzaadolie en is gerobotiseerd.

Uiteraard willen we inzetten op productie van deze machine.

Hieronder volgen enkele video’s en foto’s ter illustratie van het proces en de behaalde resultaten.