Дрони-обприскувачі: практичні переваги

Безпілотна революція 

Відповідно до звіту The Business Research Company про світовий ринок дронів для обприскування сільськогосподарських культур за січень 2024 року, обсяг ринку таких дронів за останні роки значно зріс і, за прогнозами, збільшиться з 1,94 млрд доларів у 2023 році до 2,6 млрд доларів у 2024 році, що відображає середньорічний темп приросту (CAGR) на рівні 33,7%.

До 2028 року прогнозують зростання ринку до 7,62 млрд доларів. Така стрімка динаміка зумовлена кількома ключовими факторами, серед яких впровадження методів точного землеробства, розв’язання проблеми нестачі робочої сили в аграрному секторі, регуляторна підтримка, прагнення фермерів до економічної ефективності та операційної гнучкості, зростання кількості населення у світі, а також продемонстрована ефективність дронів та висока рентабельність інвестицій.

Модернізація технологій 

Доктор Озкан, професор і державний спеціаліст із технологій застосування пестицидів на кафедрі харчової, сільськогосподарської та біологічної інженерії Університету штату Огайо (США), підкреслює, що технічне вдосконалення БПЛА відіграє важливу роль. Поліпшення конструкції спрямоване на збільшення терміну служби акумуляторів, ширини захвату розпилення, більшої швидкості потоку і швидкості роботи. Є потенціал для розроблення більших дронів з більшими баками. Модернізація безпілотних технологій може покращити внесення добрив зі змінною нормою витрати, точність обприскування і планування маршрутів, а також поліпшити уникання перешкод.

Д-р Озкан зазначає, що до 2023 року дрони-обприскувачі в США в основному використовували для внесення фунгіцидів на полях пшениці, кукурудзи та (меншою мірою) сої. Однак він підкреслює, що зараз тривають дослідження використання дронів для точкового обприскування високих бур’янів, які виживають після стандартного оброблення гербіцидами.

Точкове обприскування

Точкове обприскування бур’янів за допомогою дронів має значні переваги в ефективності у порівнянні з традиційними методами, такими як наземне обладнання або звичайні літаки. Однак д-р Озкан зазначає, що більшість гербіцидів у США наразі не дозволено використовувати шляхом внесення з дронів.

«Жоден з гербіцидів, які можна використовувати для післяпосівного внесення, не має дозволу на використання в кінці сезону вегетації. Крім того, сумнівно, наскільки ефективними будуть гербіциди проти великих бур’янів, які, ймовірно, мають до них певний рівень стійкості».

Дрони мають перевагу в тому, що вони можуть дістатися до ділянок поля, до яких не можуть дістатися великі, важкі наземні обприскувачі через надто вологий ґрунт, що часто трапляється навесні. Точкове обприскування, обприскування зі змінною нормою або обприскування частини поля, на яку не може зайти важка техніка, можна легко здійснити за допомогою технології обприскування з дронів.

Зазвичай це двоетапний процес. Спочатку дрон з камерою RGB або мультиспектральною камерою пролітає над полем і встановлює координати ділянки, яку потрібно обприскати, або оператор наносить ділянки для обприскування на цифрову карту. Потім нанесені на карту ділянки завантажують у план польоту обприскувача. Дрон пролітає над полем, і його форсунки розпилюють пестицид, коли він досягає відповідних GPS-координат.

Як і у випадку з іншими технологіями в сільському господарстві, розвиток конструкцій та можливостей дронів-обприскувачів швидко змінюється.

Університети, державні дослідницькі центри та інші незалежні дослідницькі організації в США та інших країнах зацікавлені в проведенні досліджень, щоб визначити, чи забезпечують дрони-обприскувачі таку саму ефективну боротьбу зі шкідливими організмами, як наземні обприскувачі або обприскування з повітря за допомогою звичайних літаків. 

Обмеження та перешкоди 

«Кількість достовірних, опублікованих дослідницьких даних, що оцінюють продуктивність дронів-обприскувачів і порівнюють їх з наземними обприскувачами і звичайними літаками, дуже обмежена, ― говорить д-р Озкан. ― Деякі опубліковані дані про ефективність обприскувачів можуть бути суперечливими через широку варіацію конструктивних параметрів дронів, які залучають до тестування. Для остаточних висновків потрібні додаткові дослідження».

Дрони також покривають меншу площу за годину роботи у порівнянні з літаками та наземними обприскувачами. Акумулятор, що живить дрон, працює недовго (у середньому 5‒15 хвилин з повним баком) і потребує підзарядження між заправками. Наявність трьох заряджених батарей дає змогу замінити розряджену батарею під час заправки бака з розпилювачем. Відпрацьований акумулятор можна перезарядити, і він буде готовий до наступної заправки.

Експлуатаційні обмеження

Федеральне управління цивільної авіації США (FAA) накладає експлуатаційні обмеження на дрони. Безпілотник повинен важити не більше як 25 кг разом з корисним навантаженням, пілот, який керує літальним апаратом, повинен підтримувати його візуальну видимість, для польотів в обмеженому повітряному просторі необхідно отримати дозвіл. Є також обмеження по часу: безпілотниками можна керувати лише з 30 хвилин до сходу сонця й до 30 хвилин після заходу сонця.

Д-р Озкан підкреслює, що правила FAA, які вимагають, щоб обприскувачем легально керували двоє людей (пілот і візуальний спостерігач), також призводять до збільшення витрат. «Мабуть, найсуворішим обмеженням FAA щодо дронів-обприскувачів є те, що оператор може одночасно керувати лише одним дроном. Однак в інших частинах світу, особливо в Східній Азії, переважно в Китаї, Південній Кореї та Японії, легально і успішно практикують використання декількох дронів, керованих одним пілотом. Таку практику ще називають роїнням. Найближчим часом FAA, ймовірно, послабить таке обмеження».

Винятки

FAA дозволяє пілотам подавати заявки на отримання винятків для деяких з цих обмежень, таких як максимальна вага обприскувача 25 кг, обприскування вночі та підтримання прямої видимості. Утім затвердження винятків іноді може зайняти місяці.

В Японії зареєстровано понад 390 пестицидів для обприскування дронами, в Індії ― 470, у Південній Кореї ― 203. Натомість на етикетках хімічних продуктів у Сполучених Штатах немає чіткої інформації про обприскування дронами, каже д-р Озкан.

«У деяких інструкціях на етикетках заборонено застосовувати з повітря. У деяких інструкціях дозволено повітряне застосування продукту, але не зазначено тип літального апарату, який може бути використаний. Наразі у жодній етикетці пестициду нема інструкцій про те, як можна розпилювати продукт за допомогою дрону. Очікують, що з часом на етикетках пестицидів з’являться вказівки на обприскування дронами. EPA (Агенція з охорони довкілля в США) дозволяє використовувати дрони для розпилення, якщо пестицид вже маркований для звичайного повітряного застосування і якщо дотримано правил FAA щодо експлуатації дронів».

Найбільша мережа обприскування дронами в США

Згідно зі звітом, опублікованим на researchandmarkets.com, розмір ринку агродронів у США досягне 1 758,4 млн доларів до 2030 року із середньорічним темпом зростання на 22,8% у період з 2023 по 2030 рік. 

Rantizo, найбільша мережа обприскування дронами в США, у 2023 році обприскала майже 200 тис. акрів. Компанія і далі розширюється зі створенням місцевих хабів та зростанням загальнонаціональної мережі операторів дронів. Оператори Rantizo обслуговують фермерів та роздрібних продавців у тридцяти штатах.

За словами генерального директора компанії Марії Скотт, попит на послуги дронів значно перевищує пропозицію. Роздрібні продавці та виробники сільськогосподарської продукції визнають дрони своєчасним та універсальним інструментом. 

Ціни варіюються залежно від динаміки місцевого ринку. В середньому обприскування просапних культур коштує від 6 до 12 дол. за гектар. 

Дрони-обприскувачі в Австралії

У Західній Австралії послуги обприскування дронами пропонує компанія Diversity Drone Spraying, що належить Тьяарту Дю Плессі. «Я почав працювати на цьому ринку, оскільки в моїй частині Західної Австралії немає великої конкуренції», ― пояснює він. 

Тьяарт використовує дрон-обприскувач DJI T40, а також мультиспектральну зйомку DJI для створення карт точкового обприскування. Послуги мають попит на великих фермах, пасовищах, у виноградниках і садах. 

Вартість послуг БПЛА дорожча: обприскування дронами коштує близько 5,5 дол. за гектар у порівнянні з 1,8 дол. за гектар для традиційних методів.

«На великих фермах ми можемо обробляти до десяти гектарів на годину, на день ― від 80 до 100 га. Фермерам подобається обприскування дронами, бо воно дуже точне і не залишає слідів від коліс техніки на полі. Можна втратити значну частину врожаю, якщо їздити по полю трактором». 

Ще однією перевагою обприскування дронами є безпека оператора, підкреслює Тьяарт: «Ви навіть не наближаєтеся до обприскувача, тому вплив хімікатів мінімальний. На виноградниках обприскування дронами набагато безпечніше, ніж, наприклад, обприскування за допомогою невеликих тракторів із відкритою кабіною або взагалі без неї. Крім того, з дроном легко змінювати розмір крапель та мінімізувати дрейф».

Новинки ринку

На сільськогосподарському ринку зростає присутність дронів, які можуть похвалитися дивовижною витривалістю польоту та вантажністю. Зокрема, бразильська компанія Agrobee просуває свою розробку ― дрони Agrobee.

Дрон Agrobee 200 може провести в польоті до однієї години і двадцять хвилин і перевозити корисне навантаження до 200 кг пестицидів. Прикметно, що під час виставки Agrishow 2024 у Бразилії було продано 50 одиниць цієї техніки вартістю 300 тис. доларів. Виняткова продуктивність Agrobee 200 стала можливою завдяки його інноваційному невеликому двигуну, який може працювати на етанолі, дизельному пальному або бензині. Цей двигун живить батарею, що значно подовжує час польоту.

Agrobee 200 може обробляти до 380 га на день, він здатний працювати майже безперервно з короткими п’ятихвилинними інтервалами дозаправки. У планах Agrobee ― розроблення двох додаткових моделей дронів місткістю 100 і 900 л пестицидів.

Комерційні послуги 

Guardian Agriculture, піонер у виробництві автономних дронів для сільського господарства, розпочала комерційну діяльність у США минулого сезону. Її визнали першою компанією, яка отримала дозвіл Федерального авіаційного управління (FAA) на надання комерційних послуг із застосуванням БПЛА у США.

Безпілотний літальний апарат Guardian SC1, який працює в основному в Каліфорнійській долині Салінас, де горбистий рельєф місцевості часто потребує обприскування гелікоптером, оптимізовано для автоматизованого обприскування та посіву. Він дотримується заздалегідь запрограмованих траєкторій польоту, синхронізованих із картами GPS. Guardian SC1 здатний перевозити до 90,7 кг рідкого вантажу і покриває ним приблизно 16,19 га на годину, враховуючи операції підзаряджання та дозаправки.

Тим часом американський виробник Pyka отримав схвалення FAA на проведення комерційних операцій по всій країні за допомогою свого автономного літака для обприскування сільськогосподарських культур Pelican. Ця електрична безпілотна літальна система вагою 510 кг є найбільшою з усіх, дозволених FAA для комерційного використання в США.

Pyka стверджує, що Pelican підвищує точність розпилення, зменшує витрати на препарати та мінімізує вплив на довкілля. Він може перевозити до 245 кг (або 265 л) рідини та покриває до 100 га на годину.

Утім, підвищення ефективності роботи дронів залежить не лише від збільшення їх розмірів. Американська компанія Hylio нещодавно отримала схвалення FAA на керування групами (роями) дронів. Цей дозвіл дає змогу Hylio контролювати до трьох дронів одночасно (вагою 25 кг кожен) з одним пілотом і без спостерігача. Артур Еріксон, співзасновник і генеральний директор Hylio, вважає це поворотним моментом. За словами Еріксона, три такі дрони потенційно можуть покривати 40‒49 га на годину. За його очікуваннями, в майбутньому оптимальним розміром рою буде від п’яти до десяти дронів.

Дрони Case IH

Цієї весни з’явилася новина, що на ринок дронів виходить виробник техніки. Запуск безпілотника-обприскувача Case IH в Бразилії, розроблений у співпраці з XAG, орієнтований на малих і середніх фермерів і пропонує моделі з об’ємом бака 30 і 70 літрів.

Початковий запуск в Бразилії запланований на другу половину цього року, з планами подальшої експансії в інші регіони з високим попитом, такі як Латинська Америка і Тихоокеанський регіон. Case IH підкреслює універсальність своїх дронів у роботі як з рідкими, так і з твердими добривами, забезпечуючи високоякісне внесення з рівномірним розподілом крапель і ефективним проникненням у рослинний покрив.

У майбутньому новин про подібні колаборації може бути ще більше, адже ринок агродронів зростатиме, і стежити за його розвитком корисно й цікаво для всіх аграріїв.