Selejet nebo PWM? Precizně znamená přesně

02. 12. 2023 Ing. Ivan Olšan; AGRIO MZS s.r.o. Mechanizace Zobrazeno 980x

Selejet je systém automatického přepínání velikosti trysek, aby při změně rychlosti byla stejná dávka i velikost kapek. Široký rozsah regulace dávky se skvěle uplatní při variabilních aplikacích i u kompenzace postřiku při zatáčení (CURVE-Control) - na konci pomalého ramene stříká nejmenší tryska, směrem k rychlému rameni se postupně přepíná na větší trysky a na konci rychlého ramene stříká několik trysek současně. U pomalého konce nedochází k popálení porostu, na rychlém konci je zachovaná účinnost postřiku. Selejet se s úspěchem používá v Evropě už více než 20 let a v nabídce ho má většina předních výrobců postřikovačů.

PWM je systém, kdy elektroventil na držáku trysky vysokou frekvenční rychlostí zapíná a vypíná postřik. Procento času, kdy je ventil otevřený určuje dávku v l/ha. Při změně rychlosti se mění procento zavření ventilu, aby dávka zůstala zachovaná. Tlak v systému je stále stejný, tudíž kapkové spektrum je také stejné. Stačí tedy jen jedna veliká tryska (např. 08). Elektroventil PWM velice rychle otevírá a zavírá, je proto vhodný i pro bodovou aplikaci, o které se dnes hodně mluví v souvislosti se snahou snížit spotřebu přípravků na ochranu rostlin.

Systém PWM byl vyvinut v USA před 40 lety, ale teprve po uplynutí patentových práv se začal více rozšiřovat. Před 20 lety byly první pokusy používat PWM v Evropě, ale systém se tehdy masově neprosadil. Dnes se v Evropě používají systémy od 4 výrobců. Nyní zažíváme určitý restart.

Protože PWM „stříká/nestříká/stříká/nestříká“, všichni si kladou otázku, jak je zajištěna rovnoměrnost postřiku v podélném směru, zejména při vyšších rychlostech? Původní systém pracoval s frekvencí 10 Hz, tzn. 10× za vteřinu se ventil zavřel a otevřel. Závěr ze zkoušení v německé zkušebně JKI byl takový, že pro získání certifikátu musí být frekvence vypínání minimálně 20 Hz. Zdvojnásobení frekvence má zaručit dostatečnou pokryvnost v podélném směru, ale současně znamená zkrácení životnosti ventilů na polovinu. Příliš častá výměna ventilů u jednotlivých držáků trysek by se mohla stát poměrně významným provozním nákladem ve srovnání s pouhou výměnou membrán u vzduchových ventilů Selejet.

V posledních dvou letech se na polích v Evropě i Kanadě, kde se používal systém PWM, objevovaly „šachovnicové“ obrazce, pro které farmáři neměli jasné vysvětlení. Pan Ernst Herbst, významný německý výrobce testačních zařízení, se proto rozhodl změřit podélnou nerovnoměrnost u všech 4 systémů PWM, které se v EU prodávají. Výsledky měření zveřejnil na letošní konferenci Německé rostlinolékařské společnosti (DPG). S jeho laskavým svolením si dovoluji jeho závěry publikovat.

Při aplikaci s otevřením ventilů 50–100 % všechny systémy bez ohledu na výrobce pracovaly s požadovanou přesností. Pokud ventily byly otevřené méně než 50 % času, začal se významně zhoršovat variační koeficient (VK). Zhoršování VK nezáviselo na postřikovém tlaku ani velikosti trysky. U všech systémů se VK významně zhoršil při poklesu průtoku tryskou pod 500–700 ml/min. Tady je hlavní rozdíl u systémů PWM proti klasickému postřiku. U PWM při malém průtoku už o dávce nerozhoduje kalibrovaná tryska, ale nekalibrovaný otvor v držáku trysky. (Podobně u injektorových trysek o dávce rozhoduje vnitřní kulatý otvor a vnější plochá tryska už jen dělá vějíř). Pulzace také způsobuje rázové vlny v přívodních hadicích a trubkách, postřiková kapalina pak nepřitéká rovnoměrně, tvoří se tlakové vlny, což má negativní vliv na přesnost dávkování. Měřením se také zjistilo, že při pulzaci je skutečná dávka vždy vyšší, než by podle procenta pulzace měla být. Při 50% pulzaci tedy nebyla dávka poloviční, ale byla vyšší.

Teoreticky je možné u PWM regulovat dávku v rozsahu 2–100 %, ale pokud budeme trvat na dodržení variačního koeficientu do maximálně 10 %, tak PWM může pracovat jen v rozsahu 50–100 % otevření. Navíc PWM aplikuje vždy jen s jedním předvoleným tlakem, takže rozsah regulace dávky při změně pojezdové rychlosti je poměrně malý a pro kompenzaci při zatáčení (CURVE-Control) je už nedostatečný. V tomto ohledu je přepínání různých velikostí trysek (Selejet) mnohem variabilnější, vedle přepínání velikostí trysek reguluje i tlak v rozmezí optimálním pro danou trysku a optimální kapkové spektrum. Aktuálně se nyní diskutuje, že při pulzaci se zřejmě zvyšuje podíl jemných kapek.

Dalším důvodem, proč se dnes PWM propaguje, je rychlost otevření a zavření ventilu. Rychlost zapnutí a vypnutí je důležitá pro bodovou aplikaci (Spot Spraying). U bodové aplikace rozlišujeme dva systémy. „Green on brown“ (plevel na holé hlíně) a „Green on green“ (plevel v zapojeném porostu kulturní plodiny). Bodová aplikace se již dlouhé roky používá v Austrálii a Kazachstánu, v oblastech, kde málo prší a roste málo plevelů. Kamera sleduje povrch před sebou a když vidí cokoli zeleného, vydá signál k zapnutí příslušné trysky. I při rychlém zapnutí a vypnutí postřiku jedna tryska postříká plochu přibližně 50×50 cm. Pokud by teoreticky na poli rostly rovnoměrně 4 plevele/m², tak by bodový systém postřik vůbec nevypnul, postříkal by 100 % plochy. V evropských podmínkách, kde víc prší, je mnohem větší zaplevelení. V mokrých letech více, v suchých méně, ale celkem vždy více než v Austrálii nebo Kazachstánu. Před 30 lety jsem napočítal na jednom poli 313 rostlin svízele/m². Situace se od té doby výrazně nezlepšila, i letos jsem na 1 m² napočítal desítky plevelů. Navíc zásoba plevelných semen v ornici je obrovská a díky dormanci bude i v příštích letech velké množství plevelů pořád vzcházet, i kdyby se už žádný nový plevel nevysemenil. Při opakovaném vlhkém počasí mohou plevele vzcházet dlouhou dobu. Pokud se do systému hospodaření ještě zařadí plečkování a prutové brány, na povrch se z hloubky dostanou nová semena plevelů, která mohou okamžitě začít klíčit.

Zvolit optimální termín pro bodovou aplikaci je tedy v našich podmínkách trochu loterie. Pokud se aplikuje moc brzo, je nebezpečí, že vzejde další vlna plevelů, kterou předchozí ošetření už nijak nezbrzdí a postřik se bude muset opravit. Pokud se s ošetřením počká, hrozí že přijde deštivé období a plevele přerostou nebo je překryje kulturní plodina a postřik už je nezasáhne.

U bodové aplikace green on green (např. ošetření pcháče v pšenici) se ošetřuje zcela zapojený porost. Kamera je naprogramovaná k vyhledávání pouze rostlin pcháče, poté vyšle signál a tryska pcháč postříká. U této aplikace nejsou zatím výsledky dostatečně uspokojivé. Při praktickém testu bylo zasaženo jen asi 40–60 % rostlin pcháče. To je příliš málo pro tento nebezpečný plevel, který po vysemenění hrozí zaplevelením mnohem větší plochy. Jeden problém je vlastní rozpoznání rostliny pcháče od ostatních rostlin, protože tvar listů se mění podle počasí, fáze dne, stínu, listy se různě kroutí a kamera se může splést. Druhý problém je, že přes listy plodiny kamera ani rostlinu pcháče nevidí. Alternativní možnost je snímkování shora dronem před aplikací, ale i to má svá úskalí. Mapa se musí zpracovat, to stojí čas, službou třeba i „do 3 dnů“, pak může přijít deštivé nebo větrné počasí a v době vlastní aplikace už může být stav porostu jiný. Zpracování snímků z dronu stojí peníze a jsou k tomu třeba další počítačově kvalifikovaní lidé, kteří na trhu práce chybí a nejsou levní. Aplikační mapa je datově poměrně velká a její přenos do terminálu postřikovače nemusí být vždy rychlý.

V zásadě je možné použít bodovou aplikaci jen u některých herbicidních zásahů na jaře, u fungicidů ani insekticidů bodová aplikace nedává smysl. S hodnocením ekonomické návratnosti vložených investic do kamerového systému a PWM by se mělo počkat alespoň 5 let, aby se prokázalo, že je systém udržitelný, že časem nedošlo k většímu zaplevelení polí a nebude nutné udělat nákladné odplevelovací zásahy.

Místo bodové aplikace 50×50 cm, snahy trefit jednu konkrétní plevelnou rostlinu, se dnes již hovoří spíše o zónové aplikaci 5×5 m. Ta se zcela běžně provádí i vzduchovými ventily Selejet, jak to již dlouhé roky známe z variabilních aplikací kapalných hnojiv a z vypínání postřiku na souvrati. Podle pojezdové rychlosti se zadá do počítače určitý předstih (200–400 milisekund), aby postřik podle GPS přesně vypnul a poté opět přesně zapnul.

Vzduchem vypínané ventily jsou spolehlivější, opotřebitelné díly jsou prakticky jen membrány, při poruše se nemění celý ventil, provoz systému je relativně levný. Opustit spolehlivé vzduchové vypínání jen kvůli „nedostatečné rychlosti“? Přejít k PWM, které také není bez chyb, jen abychom mohli bodově stříkat, což lze využít stejně jen pro minimum zásahů v průběhu roku? To mi nepřipadá jako nejlepší řešení. Rozhodli jsme se proto ověřit skutečnou rychlost vzduchového vypínání.

S běžným provedením vzduchového vypínání jsme při rychlosti 10 km/h ošetřili na jedno zapnutí a vypnutí pásek dlouhý 80 cm. Určitými úpravami systému se podařilo podle simulované aplikační mapy ošetřit na jedno zapnutí a vypnutí pásek o délce 30–60 cm (při pojezdové rychlosti do 5–10 km/h). To už se přibližuje úrovni „bodového postřiku“, ale bude třeba ještě další zkoušení optimálního nastavení celého systému. Dalším krokem by měl být vývoj softwaru pro komunikaci kamer se vzduchovými ventily Selejet. Pokud by se vše zdárně podařilo, mohlo by vzduchové vypínání spolehlivě pracovat celý rok a jen pro bodovou aplikaci by se navíc využívaly online kamery nebo aplikační mapy.

Virtuální aplikační mapa na silnici, tryska podle RTK přesně zapnula a vypnula postřik

Selejet - zachování konstantní aplikační dávky i při změně rychlosti jízdy postřikovače

Podélná nerovnoměrnost postřiku u systému PWM (zdroj: Ernst Herbst Prüftechnik e.K)