Negli ultimi anni il tema della riduzione delle emissioni ha assunto un’importanza sempre crescente in tutti i settori e lo stesso si è verificato anche per quello agricolo. Nel 2019 il settore primario ha generato circa il 15% delle emissioni di gas clima alteranti, un valore ottenuto dalla somma delle seguenti tre voci: l’impiego di fertilizzanti chimici, l’incenerimento della biomassa e l’inquinamento atmosferico generato dai mezzi agricoli. Focalizzandoci su quest’ultima voce e in particolare sulle trattrici agricole, nonostante la quantità di emissioni generate da un veicolo moderno siano di gran lunga inferiori a quelle di mezzi più datati, i livelli di emissioni risultano ancora elevati.
Al fine di ridurre le emissioni i costruttori si erano inizialmente focalizzati sullo sviluppo di motori e trasmissioni sempre più efficienti, che non erano però sufficienti a sottostare le normative comunitarie sempre più stringenti. Così i reparti R&D dei principali costruttori hanno iniziato ad analizzare anche le prestazioni delle altre componenti e in particolare della presa di potenza (Pto). Questo componente può funzionare entro due regimi di rotazione prefissati: 540 giri/min o 1.000 giri/min e secondo due modalità: standard o economica. Normalmente quando viene attivata, il motore della trattrice, indipendentemente dal regime di rotazione e dalla modalità di funzionamento, si trova a lavorare nel punto di coppia e potenza massima.
L’efficienza risulta massima nel caso in cui il motore si trovi a operare a pieno carico, ma nel caso in cui la trattrice si trovi ad operare a carichi parziali il motore potrebbe non trovarsi a funzionare nel punto di maggior efficienza. Per ovviare a questo inconveniente, si è pensato di far lavorare la presa di potenza a velocità costante.
Negli ultimi anni però è cresciuto un certo interesse nell’elettrificazione delle macchine agricole. Per elettrificazione si intende la sostituzione di componenti meccaniche e/o idrauliche con una controparte elettrica; questo certamente andrà a complicare la progettazione dei sistemi di propulsione, ma contemporaneamente andrà a semplificare la gestione di carichi esterni (ruote, presa di potenza, comandi idraulici) attraverso il loro disaccoppiamento. Al momento sono stati creati diversi prototipi di attrezzi agricoli elettrici come spandiconcime e barre irroratrici per l’impiego a pieno campo, mentre nessun prototipo è ancora stato realizzato per l’impiego in frutteti.
La prova
La trinciatrice eMulcher (a sinistra) e l’atomizzatore eSprayer durante la prova effettuata dal DIstal dell’Università di Bologna
Per far fronte a questa necessità, Nobili Spa in collaborazione con New Holland Agriculture ha realizzato due attrezzi agricoli a funzionamento full-electric. Il primo è uno atomizzatore denominato per l’occasione e-Sprayer in cui sia la pompa che la ventola, sono azionate elettricamente, mentre il secondo è una trinciatrice denominata e-Mulcher dove il sistema trinciante viene azionato da un motore elettrico. New Holland ha invece progettato e realizzato un generatore elettrico brushless denominato e-Source, collegabile alla trattrice attraverso l’attacco a tre punti e azionato dalla presa di potenza della trattrice. L’elettricità prodotta dal generatore viene così trasportata all’attrezzo attraverso un cavo rispettante lo standard Aef di interfaccia di alimentazione ad alta tensione.
Per valutare le prestazioni e la funzionalità di questi due attrezzi agricoli sono state realizzate delle prove presso l’Azienda Agricola Sperimentale dell’Università di Bologna, mettendo a confronto le due attrezzature sopra descritte con la loro controparte meccanica. Al fine di valutarne le prestazioni si è deciso di prendere in considerazione due parametri aggiuntivi, la velocità/facilità di collegamento e la rumorosità, oltre a quelli di funzionamento della trattrice. È stato inoltre scelto di utilizzare le stesse impostazioni operative: per gli atomizzatori è stata scelta la medesima velocità di rotazione della ventola, che è stata impostata a 1.800 giri/min; per la trinciatrice, invece, è stato deciso di impostare un regime di rotazione del rotore di 2.220 giri/min e la medesima velocità di avanzamento.
Al fine di valutare le prestazioni dei diversi attrezzi agricoli e del generatore sono stati montati dei sensori e i dati sono stati salvati per mezzo di un acquisitore.
Velocità/facilità di collegamento
La fase di collegamento dell’attrezzo alla trattrice può venir riassunta operativamente in due fasi: la prima di vero e proprio collegamento alla trattrice e la seconda di collegamento del sistema di trasmissione. Nel caso dei sistemi elettrici la prima fase è identica a quella del sistema meccanico, mentre vi sono delle differenze tra i due, quando si tratta del collegamento del sistema di trasmissione; in quello elettrico basterà collegare un apposito cavo, mentre in quello meccanico sarà necessario collegare l’albero cardanico. Per quanto riguarda la trinciatrice oltre ai collegamenti sopra riportati sono richiesti anche i collegamenti ai distributori ausiliari idraulici per il passaggio dalla modalità di trasporto a quella di lavoro e per le regolazioni durante le fasi di lavoro.
Tab. 1 - Tempi necessari al collegamento e scollegamento degli attrezzi
| Operazione | Unità di misura | mSprayer | eSprayer | mMulcher | eMulcher |
| Tempo di collegamento | (min:s) | 3:40 | 2:20 | 5:10 | 4:20 |
Come si può notare in tab. 1, nel complesso i tempi di collegamento degli attrezzi risultano favorire i sistemi elettrici, questo è probabilmente dovuto al fatto che in quelli meccanici è necessario collegare sia l’albero cardanico che gli eventuali distributori idraulici. Un altro fattore da non trascurare sono certamente i parametri sicurezza e comfort dove, nel caso del sistema meccanico l’operatore si trova a dover collegare il cardano in posizione scomoda e con buona parte del peso gravante sulla schiena ed in uno spazio ristretto tra trattore e attrezzo. Con il sistema elettrico invece l’operatore deve solamente collegare, tramite un sistema ad aggancio e sgancio rapido, il cavo con il connettore AEF HVPI posto in prossimità del parafango posteriore evitando quindi sollecitazioni all’apparato muscolo scheletrico.
Test di rumorosità
Tab. 2 - Test di rumorosità dell’atomizzatore con velocità del ventilatore a 1.800 giri/min.
| Parametro | Unità di misura | eSprayer | mSprayer 540 |
| Regime motore | (rpm) | 1.300 | 1.900 |
| Livello di rumore | (dBA) | 85,1 | 96,4 |
Tab. 3 - Test di rumorosità dell’atomizzatore con velocità del ventilatore a 1.800 giri/min.
| Parametri | Unità di misura | eMulcher | mMulcher 540 |
| Regime motore | (rpm) | 1.300 | 1.900 |
| Livello di rumore | (dBA) | 88,6 | 93,6 |
Andando ad analizzare i dati (tab. 2 e 3) si riscontra come con l’impiego della variante elettrica i livelli di rumore registrati durante il test con la velocità di rotazione del ventilatore impostato a 1.800 giri/min, la riduzione sia stata di 11,9 dB. Questo successo è stato dovuto ad un insieme di fattori tra cui:
- il mantenimento di un regime motore fisso a 1.300 giri/min inferiore rispetto a quello della controparte meccanica e consentito dall’elettrificazione della trasmissione;
- l’assenza dell’albero cardanico posteriore in rotazione;
- il diverso design delle pale del ventilatore dell’atomizzatore elettrificato.
Come per l’atomizzatore, anche la trinciatrice ha fatto registrare livelli di rumorosità inferiori rispetto alla controparte meccanica, anche se in questo caso la differenza è risultata di 5,0 dB nel caso in cui la presa di potenza era settata nella modalità 540 standard. Anche in questo caso la minore rumorosità dell’attrezzo è derivata dal fatto che la trasmissione del moto all’attrezzo non è stata affidata all’albero cardanico, andando così a introdurre anche una riduzione delle vibrazioni che si possono trasmettere dall’attrezzo alla trattrice.
Parametri prestazionali della trattrice
Tab. 4 - Parametri operativi della trattrice durante l’utilizzo degli atomizzatori con velocità di rotazione del ventilatore a 1.800 giri/min
| Parametri | Unità di misura | eSprayer | mSprayer 540 |
| Regime motore | (rpm) | 1.315 | 1.909 |
| Velocità di avanzamento | (km/h) | 5,59 | 5,42 |
| Consumo di carburante per ettaro | (l/ha) | 4,1 | 5,3 |
Tab. 5. Parametri operativi della trattrice durante l’utilizzo delle trinciatrici
| Parametri | Unità di misura | eMulcher | mMulcher con 540 |
| Regime motore | (rpm) | 1.306 | 1.897 |
| Velocità di avanzamento | (km/h) | 3,12 | 3,08 |
| Consumo di carburante | (l/ha) | 9,4 | 13,7 |
Prendendo ora in esame i dati relativi alle prestazioni della trattrice durante l’utilizzo degli atomizzatori e delle trinciatrici (tab. 4 e 5), si può notare come attraverso l’adozione della variante elettrica i parametri operativi della trattrice risultino migliori rispetto all’impiego della controparte meccanica. Come si può certamente notare, i parametri relativi al consumo di carburante e al regime motore, nel caso dell’utilizzo dell’atomizzatore elettrico risultano inferiori rispetto a quelli registrati per la controparte meccanica.
Prendendo in esame ora gli stessi parametri visti per gli atomizzatori, anche nel caso dell’impiego delle trinciatrici si può notare come questi risultino migliorativi passando all’impiego della trinciatrice elettrica. Come già visto in precedenza, con l’utilizzo della trinciatrice elettrica la trattrice si trova a lavorare a un regime motore inferiore, andando a erogare conseguentemente una potenza inferiore e riducendo i consumi di carburante rispetto alla controparte meccanica.
Vantaggi ottenuti
Attraverso l’adozione della variante elettrica i parametri operativi della trattrice sono risultati migliori rispetto all’impiego della controparte meccanica
La necessità di incrementare l’efficienza delle macchine agricole ha spinto i costruttori a cercare nuove soluzioni per incrementare l’efficienza di utilizzo del carburante. L’elettrificazione potrebbe in questo caso essere la soluzione a questo problema come osservato in queste prove, dove si sono confrontati attrezzi ad azionamento meccanico con altri ad azionamento elettrico.
In particolare, dai test in campo è emerso come l’adozione di attrezzi ad azionamento elettrico vada a ridurre il consumo di carburante, in virtù del fatto che il motore della trattrice si trova a operare costantemente a circa 1.300 giri/min. Il fatto di far lavorare il motore a un regime motore più basso comporta, oltre a una riduzione delle emissioni di CO2 in atmosfera e risparmio di denaro, un significativo incremento della durabilità delle componenti in rotazione presenti nella trasmissione.
In definitiva, l’adozione di attrezzature ad azionamento elettrico rispetto a quelle ad azionamento meccanico o idraulico determina un significativo risparmio di carburante e conseguentemente di emissioni di CO2, introduce una maggiore versatilità nell’utilizzo e nel caso degli atomizzatori può significativamente andare a ridurre il sovradosaggio e la deriva di prodotto, oltre a incrementare il comfort e la sicurezza per l’operatore
