WSPÓŁCZESNE ASPEKTY XXII MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWA STUDENTÓW CONTEMPORARY ASPECTS XXII INTERNATIONAL STUDENTS SCIENTIFIC CONFERENCE

Transkrypt

1 FACULTY OF PRODUCTION ENGINEERING WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI WSPÓŁCZESNE ASPEKTY INŻYNIERII PRODUKCJI XXII MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWA STUDENTÓW CONTEMPORARY ASPECTS OF PRODUCTION ENGINEERING XXII INTERNATIONAL STUDENTS SCIENTIFIC CONFERENCE Warszawa, 22 maja 2013r. Warsaw University of Life Sciences Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

2 Dzień Wydziału Inżynierii Produkcji 2013 XXII Międzynarodowa Konferencja Naukowa Studentów Współczesne Aspekty Inżynierii Produkcji Komitet Organizacyjny: Dr inż. Jacek Słoma inż. Weronika Bazylak inż. Bartosz Romanowicz Opracowanie: Dr inż. Szymon Głowacki inż. Michał Grigalis ISBN 2

3 W dniach maja 2013 roku odbyły się Dni Wydziału Inżynierii Produkcji. W ramach tego wydarzenia 21 maja miała miejsce III Konferencja Menedżer XXI wieku nt. Ekonomiczne i prawne aspekty energetyki odnawialnej w Polsce. Głównym organizatorem pierwszej części Dni WIP było Międzywydziałowe Koło Naukowe Menedżer. 22 maja odbyła się XXII Międzynarodowa Konferencja Naukowa Studentów pt: Współczesne aspekty inżynierii produkcji. Celem Konferencji było zapoznanie się z osiągnięciami naukowymi i badawczymi studentów polskich i zagranicznych uczelni rolniczych oraz integracja tych środowisk. Uczestnikami konferencji byli Studenci: Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Uniwersytetu Technologiczno- Przyrodniczego w Bydgoszczy, National University of life and environmental science of Ukraine (Kijów, Ukraina), Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie oraz Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Przedstawiono 16 referatów, wśród, których wyróżnione zostały: Alla Dudnik - Greenhouse Environment Control System With Neural Network Predictions of External Disturbances Małgorzata Zabielska Technical and economic evaluation of the solar system performed independently which is used to heat water Liliia Martyniuk - Еnergy supply combined system of agricultural objects on the basis of renewable energy sources Przemysław Pomarański - Identyfikacja cieplnego obiektu automatyki Ahmed Kandil - "Leading an innovative approach Telecom Industry - Egyptian experiment" Głównymi Organizatorami Konferencji było Koło Naukowe WIP, Samorząd Studentów WIP oraz Dziekan Wydziału. 3

4 4

5 Spis treści: Badowska Anita, Maciak Adam...7 Efektywność wykorzystania koni do zrywki drewna w terenach górskich... 7 Bozgeyik Hatice Kübra, Tümer Gözde, Öner Barış, Borowski Piotr...16 Business strategy for enterprises on example of Turkish sweets in Warsaw Burak Krzysztof, Powałka Małgorzata...24 Analiza wyposażenia parku maszynowego na przykładzie wybranego gospodarstwa rodzinnego ukierunkowanego na produkcję roślinną Dudnik Alla, Lysenko Vitaliy, Reshetyuk Vladimir, Shtepa Vladimir,...40 Greenhouse environment control system with neural network predictions of external disturbances Dombrowska Joanna, Brudecka Katarzyna, Borowski Sylwester52 Stanowisko zintegrowanego rozdrabniania biomateriałów Jankowski Rafał, Kowalczyk Aleksandra, Borowski Piotr...65 Wykorzystania źródeł energii odnawialnej w budynkach wolnostojących Kandil Ahmed, Borowski Piotr F The strategy for enterprises - leading an innovative approach in the Telecom Industry on the example of Egyptian market Martyniuk Liliia...88 Еnergy supply combined system of agricultural objects on the basis of renewable energy sources Miedema Thijmen, Sökmen Özen, Borowski Piotr...97 Selling Pastırma in the big cities in Poalnd

6 Myszura Magdalena, Witaszek Kamil, Cieślik Marta, Dach Jacek, Pilarski Krzysztof, Lewicki Andrzej, Carmona Pablo César Rodríguez Badania procesu kompostowania osadów ściekowych i wybranych bioodpadów.107 Ogrebchuk Bohdan, Krupych Stepan The development of the combined aggregate for gathering fruits of pome cultures on the basis of the tractor T Pomarański Przemysław Identyfikacja cieplnego obiektu automatyki Sałaga Weronika, Wójcik Jagoda Design brief for a speed bump allowing electrical energy recovery Sędek Kacper, Sych Katarzyna, Żelaziński Tomasz, Ekielski Adam Badania wstępne wpływu zmian stabilności przebiegu procesu ekstruzji na jakość produktów Stoń Rafał, Wójcik Grażyna Paulina Fundusze Unijne dla przedsiębiorstw Tulej Marcin, Nowakowski Tomasz Opłacalność uprawy cebuli w warunkach polskich w latach 2011/2012, oraz 2012/ Witaszek Kamil, Pilarski Krzysztof, Myszura Magdalena, Czekała Wojciech, Janczak Damian Metody rozdrabnia wsadu do biogazowni Zabielska Małgorzata, Czekalski Dariusz Techniczno-ekonomiczna ocena instalacji słonecznej wykonanej samodzielnie wykorzystywanej do podgrzewania wody

7 Badowska Anita, Maciak Adam Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych Efektywność wykorzystania koni do zrywki drewna w terenach górskich Wstęp Pomimo postępu mechanizacji prac przy pozyskaniu oraz wprowadzaniu do lasu nowoczesnych maszyn takich jak forwardery czy harwestery, w dalszym ciągu są sytuacje gdzie do zrywki można wykorzystać wyłącznie konie. Są one niezastąpione w terenach o dużych pochyłościach, bagnistych, silnie zanieczyszczonych pozostałościami zrębowymi, z wystającymi pniami, a także w miejscach, gdzie drzewostan jest gęsty (podczas zrywki drewna w trzebieży), jak i przy dużej pokrywie śnieżnej. Biorąc powyższe pod uwagę wydaje się w dalszym ciągu uzasadnione prowadzenie badań i analiz dotyczących wydajności i kosztów wykorzystania koni do zrywki drewna. Konie wykorzystywane do zrywki muszą charakteryzować się takimi cechami jak: spokojny i zrównoważony temperament, cierpliwość, chęć współpracy z człowiekiem, duża siła uciągu, dobra kondycja i właściwe wyszkolenie do pracy w trudnych warunkach terenowych. Należy także nadmienić, że 100% wykorzystanie siły uciągu występuje tylko w zaprzęgu jednokonnym, w przypadku pary koni wykorzystanie siły to ok. 92%, wpływa na to ma nierówne ciągnięcie i ruszanie oraz niewłaściwy dobór koni. [Kaproń M., 1996] Koń z przeznaczeniem do prac leśnych musi być całkowicie zdrowy i posiadać prawidłową budowę. Najlepiej, gdy jest to koń pogrubiony, o grubym kośćcu i dobrym umięśnieniu, inne cechy budowy to: pełna kłoda, krótkie i mocne lędźwia, niezbyt wysokie i prawidłowo ustawione kończyny, średnio długa, mocna i o prawidłowym ustawieniu pęcina, a także zdrowe kopyta. 7

8 Rasy i typy koni zimnokrwistych hodowane w Polsce, które posiadają powyższe cechy to: Polski koń zimnokrwisty; Koń w typie sztumski; Koń w typie sokolskim; Koń śląski. Celem opisywanych badań była analiza wydajności i kosztów zrywki drewna w terenach górskich wykonywanej zaprzęgiem konnym. W ramach opisywanych badań wykonano pomiary terenowe wydajności zrywki wleczonej. Wyniki pomiarów były podstawą do obliczenia kosztów zrywki. Metodyka badań Badania przeprowadzono w nadleśnictwie Ujsoły, w obrębie Rycerka, w leśnictwie Bendoszka, w odziałach 208 i 219. Zrywkę wykonywano w głównej mierze w dół pochyłości, w większości teren był zanieczyszczony pozostałościami zrębowymi. Zrywka konna była pierwszym etapem zrywki i jej zadaniem było dociągnięcia drewna do szerszych szlaków zrywkowych, z których sortymenty zrywał ciągnik zrywkowy LKT, lub mikrociągnik żelazny koń. Zrywanym sortymentem był świerk z trzebieży. Drewno pozyskiwano pilarką. Na powierzchni wykonano pomiary długości (taśmą mierniczą) i średnic drewna (średnicomierzem), pomiary czasów cykli roboczych oraz przerw (stoperem). Wszystkie pomiary zapisywano w specjalnych tabelkach, które wcześniej przygotowano w tym celu. Wykonywano również dokumentację fotograficzną. Po wykonaniu pomiarów na powierzchni dokonano prac kameralnych, do których zaliczamy: zestawienie notatek w arkuszu kalkulacyjnym Excel, obliczenie wartości średnich dla czasów, jak i miąższości drzew i analizę tych wyników. Do obliczenia miąższości drewna wykorzystano wzór Hubera: 8

9 d V 2 1/2 4 l [m3], (1) gdzie: V miąższość strzały lub części strzały [m 3 ]; d l/2 średnica strzały w połowie jej długości [m]; l długość strzały lub części strzały [m]. W zestawieniach uwzględniono także czas na przerwy te planowe, jak i nieprzewidziane. Na podstawie zebranych wyników obliczono wydajność operacyjną ze wzoru: W 02 q sr T 02 [m3/h],[gregier, 2008] (2) gdzie: q śr. średnia objętość zerwanego surowca w cyklu roboczym [m 3 ]; T 02 operacyjny czas pracy wozaka, w którego skład wchodzą [h]: W skład czasu cyklu pracy wchodzą następujące czasy: t 1 - czas jazdy po ładunek; t 2 - czas formowania ładunku; t 3 - czas jazdy z ładunkiem; t 4 - czas odczepiania ładunku. Do obliczenia wydajności eksploatacyjnej wykorzystano następujący wzór: W 07 Q T07 [m3/h], [Botwin, 1993] (3) gdzie: Q średnia objętość zerwanego surowca w czasie zmiany roboczej [m 3 ]; T 07 eksploatacyjny czas zmiany roboczej [h]. W skład eksploatacyjnego czasu zmiany roboczej wchodzą następujące składniki: T 1 efektywny czas pracy; T 2 czas przestojów technologicznych; T 3 czas codziennej obsługi technicznej; 9

10 T 4 czas usuwania usterek technologicznych; T 5 czas odpoczynku i przerwy fizjologiczne; T 6 czas przejazdów transportowych; T 7 czas obsługi technicznej. Do obliczenia i analizy kosztów wykorzystano metodykę zaproponowaną przez Zychowicza [1998]. Przystosowano ją do obliczeń kosztów pracy konia w ten sposób, że koszty paliwa i smarów zastąpił koszt paszy na cały rok, który został przeliczony na godzinę pracy konia. Ilość paszy obliczonoy zgodnie z obowiązującymi normami żywienia koni. Na podstawie norm, dobrano ilość i rodzaj zadawanej paszy tak, aby dostarczyć zwierzęciu wszystkie niezbędne mikro- i makroelementy. Ilość dni i godzin roboczych oraz wolnych od pracy przyjęto zgodnie z Kodeksem Pracy (art.129 1), natomiast koszty napraw i obsługi technicznej, w naszym przypadku będą kosztami opieki weterynaryjnej. Godzinowy koszt płac wyliczono ze średniej wydajności, gdyż na podstawie informacji uzyskanych podczas badań terenowych płace furmana naliczane są za 1 m 3 zerwanego drewna. Rys. 1. Uprząż chomątowa Źródło: archiwum autora W trakcie pomiarów wykorzystywano uprząż chomątową. W tego typu uprzęży od strony prawej (rys. 1), na pysku znajduje się kantar z wędzidłem. Kolejny element to chomąto wraz z podkładką, jest to część ciągnąca uprzęży i jej zaletą jest obciążanie stosunkowo dużej 10

11 powierzchni ciała konia. Do chomąta przytwierdzone są pasy ciągowe, a do nich orczyk, do którego zamocowany jest ładunek, bądź wóz. W uprzęży znajduje się jeszcze nagrzbietnik i podogonie, ułatwiające manewry cofania i hamowania. [Nowicka, 2002] Istotnym elementem wchodzącym w skład każdej uprzęży są lejce, zaczepione na kółkach wędzidła i to właśnie nimi wozak kieruje koniem. Wyniki Wyniki uzyskane podczas pomiarów zestawiono w Tabeli 1. Odległość zrywki wahała się od m., zaś średnia miąższość sortymentu od 0,4 0,6 m 3 w jednym cyklu roboczym. Tabela 1. Zestawienie wyników pomiarów Pow. nr 1 Pow. nr 2 Pow. nr 3 Średnia odległość zrywki 60 m 40 m 100 m Średnia miąższość zrywanego sortymentu w jednym cyklu (q śr. ) Średni czas jazdy po ładunek (t 1 ) Średni czas formowania ładunku (t 2 ) Średni czas dojazdu do składnicy (t 3 ) 0,5 m 3 0,4 m 3 0,6 m 3 74 s 47 s. 172 s. 35 s 44 s 135 s. 83 s. 42 s. 388 s. Średni czas uwalniania ładunku (t 4 ) 18 s. 15 s. 38 s. Średni operacyjny czas pracy wozaka (T 02 ) Średnia prędkość jazdy z ładunkiem Średnia prędkość jazdy bez ładunku Średnia wydajność operacyjna Średnia wydajność eksploatacyjna 210 s. 148 s. 733 s. 0,73 m/s 0,81 m/s 8,33 m 3 /h 3,75 m 3 /h 0,48 m/s 0,43 m/s 0,26 m/s 0,58 m/s 7,5 m 3 /h 4 m 3 /h 2 m 3 /h 1,6 m 3 /h 11

12 Czas cyklu w głównej mierze zależał od warunków panujących na powierzchni zrywkowej i wyniósł od 2,5 min. - na powierzchni o równym, uprzątniętym terenie i krótkiej odległości zrywki do 12,5 min. - na powierzchni, gdzie po ładunek trzeba było wjeżdżać na strome zbocze, a także występowało duże rozproszenie dłużyc i wiele pozostałości pozrębowych. Na rysunku 2 przedstawiono procentowy udział poszczególnych czasów w cyklu roboczym. Można zauważyć, że największy udział w cyklu ma jazda z ładunkiem. Dlatego też głównym powodem, który tak bardzo zróżnicował nam wydajność, było ukształtowanie terenu i zanieczyszczenie, a także odległość zrywki. Zauważyć można stosunkowo duże różnice wydajności, mogące wynikać ze zróżnicowania warunków na poszczególnych powierzchniach zrywkowych., ale także mogą być związane ze zróżnicowaniem wiekowym pracowników pracujących na poszczególnych powierzchniach. Pracujący na powierzchni nr 1 pracownicy byli młodsi niż pracownicy zatrudnienie na powierzchniach 2 i 3. Mogło to również być powodem uzyskanych różnic wydajności pracy. Na powierzchni nr 1 pracownicy nie byli starsi niż 30 lat, a na powierzchniach 2 i 3 wozacy mieli powyżej 40 lat. Na podstawie uzyskanych wyników obliczono średnią godzinową wydajność eksploatacyjną dla wszystkich powierzchni, wynosi ona: 2,65 m 3 /h. Obliczona na podstawie pomiarów dzienna wydajność waha się w granicach od 15 do 30 m 3, zależnie od powierzchni. Rys. 2. Procentowy udział czasów w cyklu roboczym na powierzchni 1 12

13 Rysunek 3 przedstawia procentowy udział czasów w dniu roboczym. Można zauważyć, że czas efektywnej pracy (T 12 ), stanowi 41% zmiany roboczej, zaś najmniejszy udział procentowy stanowi czas usuwania usterek technologicznych. Rys. 3. Procentowy udział czasów w dniu roboczym Poszczególne składniki kosztów oraz obliczone całkowite koszty eksploatacyjne przedstawia tabela 2. Można zauważyć, że największy udział poniesionych kosztów zajmują płace dla pracowników, zaś najmniejszą stanowią koszty przechowywania, czyli utrzymania stajni. Zauważono także, że roczny koszt pasz dla konia ciężko pracującego wynosi niecałe zł. Tabela 2. Zestawienie kosztów eksploatacyjnych Koszt /rok Koszty stałe Koszt /godzinę Amortyzacja 2 197,44 zł 1,09 zł Ubezpieczenie 1 108,80 zł 0,55 zł Przechowywanie 221,76 zł 0,11 zł Kredyt 887,04 zł 0,44 zł Pielęgnacja zwierzęcia 1 900,00 zł 0,95 zł Razem 6 315,04 zł 3,14 zł 13

14 Koszt /rok Koszt /godzinę Koszty zmienne Pasze 2 475,00 zł 1,23 zł Płace ,80 zł 14,80 zł Koszty weterynaryjne 1 209,60 zł 0,60 zł Razem ,40 zł 16,63 zł Razem koszty stałe + zmienne ,44 zł 19,77 zł Podsumowanie Z opisanych analiz i zależności nasuwają się następujące wnioski: 1. godzinowy koszt pracy konia, wynosi 19,77 zł., jest on niższy od kosztów wyliczonych przez Dudka, ale może mieć na to wpływ przyjęta inna ilość godzin roboczych w roku. Porównując te koszty z innym maszynami zrywkowymi analizowanymi przez Dudka, zrywka konna jest najtańszym sposobem, kolejnym jest zrywka ciągnikiem MTZ 82, gdzie koszt godzinowy wynosi 52,06 zł. 2. wyliczony koszt jednostkowy zrywki drewna wynosi: 7,46 zł./m 3 3. wyniki wskazują na dużą rozbieżność średniej wydajności operacyjnej od 4 do 8,33 m 3 /h, ma na to wpływ różnorodność terenu, a także wiele innych czynników, między innymi.: miąższość zrywanego ładunku przygotowanie szlaków zrywkowych odstępy między drzewami i rozmieszczeniu sortymentu pochyłości terenu warunków podłoża kondycji i doświadczenia wozaka, jak i zwierzęcia 14

15 Literatura: 1. Botwin M., 1993: Podstawy użytkowania maszyn leśnych, Wydawnictwo SGGW, Warszawa. 2. Instytut Fizjologii i Żywienia Zwierząt. 1997: Normy żywienia koni. Państwowa Akademia Nauk 3. Kubiak M. 1990: Transport leśny, wyd. Akademii Rolniczej w Poznaniu 4. Nowicka D. 2002: ABC powożenia, Pegaz 5. Plan Urządzania Lasu Nadleśnictwa Ujsoły 6. Gregier A., Maksymiak M., 2008: Analiza wydajności pracy miniforwardera Vimek 606 TT w trakcie zrywki w drzewostanie trzebieżowym., Technika Rolnicza, Ogrodnicza, Leśna nr Zychowicz W., 1998: Metoda obliczania kosztów eksploatacji maszyn leśnych, Krajowe Seminarium Naukowe, Wydział Techniki Rolniczej i Leśnej, SGGW, Warszawa. 8. Kodeks Pracy (art.129 1)

16 Bozgeyik Hatice Kübra, Tümer Gözde, Öner Barış, Borowski Piotr Erciyes University Kayseri, Turkey (1, 2) Gaziantep University, Turkey (3) Warsaw University of Life Sciences, Poland (4) Business strategy for enterprises on example of Turkish sweets in Warsaw Business description The main idea of the new business is that group of Turkish young people want to open their own Anatolia Sweet Bar on the street near Ratusz Arsenal Metro station in Warsaw to present traditional Turkish sweets in there. Anatolia Sweet hopes to become a destination for the thousands of tourists both Polish, Turkish and foreign. We hope to gain many customers on the square. Because of that, we chose this street. Our products are Baklava product from Gaziantep and Künefe product from Hatay in Turkey. Costumers must take the sweets by self-service in the bar and we sell out these products for restaurants, markets after the products were packed according to buyer s request. Also we plan to be a popular brand in Warsaw. Our personal which came from sweets city in Turkey are experts in that work. We quest; our sweets flavor and quality are going to be like by consumer. So we think, we are going to gain success lateen. Advantages Relationship is good between consumer and employees. Turkish motifs are used for bar s decor and goods. Because of this, tourists interest this bar much more. Thanks to local employee, our sweets have good taste and quality and local things are interesting for tourists and Poland folk. 16

17 The bar is clean, its personals obey the bar s rules for costumers pleasure. Also it has food certificates. Our place presents its products by self- service for costumers. So we don t need service employee. Our sweets are usually known by winter s sweet because of their hot sherbet. But they can be eaten with ice cream. So we can sell our sweets for all season. Because of bar s location, tourists and local people can prefer the bar. Disadvantages Employees from Turkey want to receive higher salary than Warsaw s local person. The sweets are new taste for Warsaw. So there is a possibility that the taste doesn t like by costumer We have one bar. So we have limited customers which eat at the bar Ingredients of sweets must buy from Turkey. So the cost is higher. What is Baklava and Künefe? Baklava is a sweet pastry generally cut into diamond-shaped pieces. It is full of pistachios. Some of baklavas include walnut. The history of baklava is not well documented. It has been claimed by many ethnic groups, but there is strong evidence that its current form was developed in the imperial kitchens of the Topkapı Palace based on a Central Asian Turkic tradition of layered breads. Künefe is considered to be one of the most delicious Turkish desserts, especially in the city of Hatay. What distinguishes Antakya s künefe from others is the daily made fresh, elastic cheese that is only made in Hatay region. The Turkish variant of the pastry kanafeh is called künefe, and the bunch of wirey shreds that it is based on is called kadayıf. A semi-soft cheese such as mozzarella is used in the filling. In making the künefe, the kadayıf is not rolled around the cheese; instead, cheese is put in between two layers of wire kadayıf. This is cooked in small copper plates, and 17

18 then served very hot, in syrup, with clotted cream and pistachios or walnuts. Our mission Anatolia sweets is a hospitality company dedicated to providing high-quality, delicious and hygienic desserts in a comfortable atmosphere for clients who seek a fun gourmet experience outside restaurants. We intend to make enough profit to generate a fair return for our investors and to finance continued growth and development in quality products. We want to introduce our Turkish dessert with the best way to Warsaw and to Poland. We also maintain a friendly, fair, and creative work environment, which respects diversity, new ideas, and hard work. Our vision We aim to be a leader in dessert markets preserving the quality of our line and performing the highest service to our clients, employees and to the society. We also plan to move our network of companies with constantly updating corporate structure out of Warsaw in Poland. 18

19 Costs and incomes Cost description Items Unit cost (PLN) Total cost (PLN) Furnishings Pre- selling Costs Design Dishes, glassware, etc 5000 Advertisement Office supplies 5000 Total 1 (PLN) Cost Description Items Unit Cost (PLN) Total Cost (PLN) Employees Salary 3500*5* General Costs 7000*2* Transportation 900* Expensed Equipments * Total 2 (PLN) Total 1 (only first year) + Total 2= 10,298,800PLN Our Baklava s cost is 80 PLN for per kg. Our customers can buy 200 gr portion or 500 gr-1 kg package products. We plan to sell 200 kg Baklava and 600 portions Künefe for per day. Baklava s income: 200x 365x 80= 5,840,000 PLN Künefe s income: 600x 20x 365= 4,380,000 PLN Total (PLN) 10,220,000 (million) Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 Total Costs 10,3 9,9 10,5 11,4 12,4 54,6 Incomes 10,2 11,5 14,3 17,2 19,5 72,7 Total -0,1 1,5 3,8 5,8 7,1 18,1 So we plan to earn 18,142,000 PLN in five years. 19

20 Our objectives and goals Customer Service Examples of customer service goals are to develop a perception that your company is easy to do business with or to improve your response time to customer complaints. Objectives to help meet these goals could be increasing your customer service staff from one to three workers by the end of the year or implementing a policy where customers are guaranteed to receive a return phone call before the end of the business day. Whether we want to increase our share of the market, for example, or improve our customer service. The more carefully we define our goals, the more likely you are to do the right things and achieve what we wanted to accomplish in the first place so we should choice crowded street for big cash flows. Perhaps your goal is to grow your business operation. If you own a franchise unit, for example, your objective might be to open three more units within a five-year period. If you operate a retail store, your objective might be to increase your selling space by 25 percent by completing an addition to your building within a year. Objectives are the specific steps we and our company need to take in order to reach each of our goals. They specify what you must do and when. So we have to open for new mind innovation Strategic market objectives would be: -First of all since we have a small sweet bar, we can spread our products with small earnings -in order to introduce our market to wide area it is possible to preparing something such as advertisement -in this case, the new ways will be open, for instance our product is reached to other companies like patisserie, coffee shops etc. Internal objectives - in what areas will we continue being actively involved in the future - safety plays a large part in many systems of internal controls - our atmosphere must be cozy and sweetie 20

21 - since costumer feel their selves in a peaceful place, the place can be colorful - and an internet address can have important role for marketing, and our product can reach many cities and people learn about us something what we do, what we offer. Project analysis The project analyst provides critical data support to a technical team. Research and analysis functions may include budget tracking and financial forecasting, project evaluation and monitoring, maintaining compliance with corporate and public regulations, and performing any data analysis relevant to project tasks. Project analysts define key performance parameters and create regular variance reports to track progress. Since we are new companies, and we will produce completely new product. In Ansoff matrix, the strategy must be completely carefully and all of details have to been thought SWOT analysis SWOT analysis (alternatively SWOT Matrix) is a structured planning method used to evaluate the Strengths, Weaknesses, Opportunities, and Threats involved in a project or in a business venture. A SWOT analysis can be carried out for a product, place, industry or person. It involves specifying the objective of the business venture or project and identifying the internal and external factors that are favorable and unfavorable to achieving that objective. 21

22 Strengths: Healthy and traditional producer, big experience. Weaknesses: Not enough knowledge of polish sweets market. Opportunities: In today's health conscious societies, they can introduce more health-based products, and because they are a market leader, they would likely be more successful. Threats: Increasing the level of competition at polish market from other Turkish companies Scenarios Scenario planning, also called scenario thinking or scenario analysis is a strategic planning method that some organizations use to make flexible long-term plans. It is in large part an adaptation and generalization of classic methods used by military intelligence. The original method was that a group of analysts would generate simulation games for policy makers. The games combine known facts about the future, such as demographics, geography, military, political, industrial information, and mineral reserves, 22

23 with plausible alternative social, technical, economic, environmental, educational, political and aesthetic (STEEEPA) trends which are key driving forces. In business applications, the emphasis on gaming the behavior of opponents was reduced (shifting more toward a game against nature). Royal Dutch/Shell for example, scenario planning was viewed as changing mindsets about the exogenous part of the world, prior to formulating specific strategies. The aim of a scenario is to understand and communicate a single interaction between the people, systems or anticipated logical components of a business or system. In other words, a business scenario is simply a conversation between people or things/objects in the business so how do we start building a business scenario? Using the idea of holding a conversation, imagine that all the things that exist in the business are people or invent people that can talk to other people. Conclusion The recommendations in this report are specific and affordable. They are not especially difficult, and they need not inspire a partisan battle. The recommendations reflect hundreds of years of private sector management experience, and the seasoned advice of scientists, academic leaders, government lab directors, and energy specialists. References 1. Borowski P.F., Pozycja konkurencyjna przedsiębiorstw w Polsce I Turcji, Warszawa Borowski P.F., International Cooperation and International Achievements of Dr. Piotr F. Borowski, Warsaw Romanowska M., Planowanie strategiczne w przedsiębiorstwie, Warszawa Strużycki M. (red.), Przedsiębiorstwo, region, rozwój, Warszawa

24 Burak Krzysztof, Powałka Małgorzata Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji Analiza wyposażenia parku maszynowego na przykładzie wybranego gospodarstwa rodzinnego ukierunkowanego na produkcję roślinną Wstęp Polskie rolnictwo charakteryzuje się wysokim stopniem rozdrobnienia. Powołując się na spis GUS z 2010 r. średnia wielkość gospodarstwa wynosi 9,50 ha. Duże rozdrobnienie gospodarstw wpływa na technologię, jaka jest wykorzystywana w procesie produkcji, poza tym mała skala produkcji ogranicza możliwości racjonalnego wykorzystania maszyn [Komornicki i in. 2012; Borowski 2008]. Właściwe wyposażenie zaplecza technicznego gospodarstw rolnych jest najważniejszym elementem prawidłowego gospodarowania. Polskie gospodarstwa charakteryzują się jednak dość przestarzałym parkiem maszynowym. Muzalewski [2004] szacował, że przeciętny wiek ciągników, użytkowanych w Polsce ma 21 lat. Z kolei średni wiek kombajnów zbożowych wynosi 19 lat, maszyn uprawowych i siewników zbożowych - powyżej 15 lat, (z wyjątkiem agregatów uprawowych, które dopiero niedawno weszły do użytku i ich średni wiek wynosi 6 lat), opryskiwaczy - ok. 6 lat, rozrzutników obornika - 18 lat [GUS 2010]. Zakresem pracy objęto wybrane gospodarstwo rodzinne, ukierunkowane na produkcję roślinną. Celem pracy była analiza wyposażenia parku maszynowego, zarówno w ujęciu jakościowym jak i ilościowym. 24

25 Charakterystyka analizowanego gospodarstwa Gospodarstwo poddane analizie znajduje się na terenie województwa kujawsko-pomorskiego, a jego główną specjalizacją jest produkcja roślinna. W chwili obecnej gospodarstwo ma powierzchnię ponad 1150 ha. Przed rokiem 2000 gospodarstwo posiadało niewiele ponad 10 ha gruntów ornych (rys. 1). Początkowo ziemia była skupywania od okolicznych rolników, z biegiem czasu w miarę możliwości dokupywane były grunty ze skarbu państwa oraz spółek rolnych. Powiększaniu powierzchni użytków rolnych gospodarstwa towarzyszyła poprawa wyposażenia w środki techniczne. Rysunek 1. Zmiany struktury obszarowej gospodarstwa w latach 2000 i 2010 [ha] W gospodarstwie prowadzona jest uprawa intensywna. Co roku wysiewa się ok. 400 ha pszenicy ozimej, ok. 250 ha rzepaku i jęczmienia browarnego, 200 ha kukurydzy oraz ok. 50 ha buraków cukrowych 25

26 Rysunek 2. Struktura zasiewów w analizowanym gospodarstwie Struktura jakościowa gruntów w gospodarstwie jest korzystna, jednak z uwagi na ich znaczną powierzchnię obejmuje całe spektrum podziału bonitacyjnego gleb, od klasy I do VI. Grunty te odznaczają się dobrą urodzajnością, jednakże w większości należą do gleb ciężkich w kompleksach pszennych dobrych i wadliwych, dlatego też są trudniejsze w uprawie. Rysunek 3. Struktura bonitacyjna gruntów wchodzących w skład gospodarstwa W gospodarstwie szczególnej uwadze poddane są grunty najsłabsze. Dzięki odpowiedniemu nawożeniu, płytkiej uprawie, 26

27 polegającej jedynie na wymieszaniu z glebą nawozów organicznych, jak również stosowaniu roślin poplonowych (głownie specjalnie dobranej mieszanki facelii, gorczycy i rzodkwi), udaje się uzyskiwać stosunkowo wysokie plony. Na glebach tych uprawia się przeważnie kukurydzę i jęczmień, a więc rośliny o wysokiej odporności na niedobory wody. Najlepsze gleby przeznacza się pod zasiew pszenicy, rzepaku i buraków cukrowych. Dzięki wprowadzaniu nowoczesnych technologii i pomimo sporych obciążeń kredytowych gospodarstwo rozwija się i posiada duże możliwości inwestycyjne. W procesie jego budowy i rozwoju duże znaczenie miały fundusze unijne, które szczególnie w początkowym okresie rozwoju gospodarstwa pełniły istotną rolę (rys. 4). W kolejnych latach poziom inwestycji w gospodarstwie znacznie wzrastał, z uwagi na coraz większe dochody z powiększającej się powierzchni użytków rolnych. Rysunek 4. Poziom inwestycji w poszczególnych latach [tys. zł] Głównym dochodem gospodarstwa są zyski ze sprzedaży płodów z produkcji roślinnej. W poniższej tabeli zestawione zostały koszty i zyski uprawy poszczególnych roślin. 27

28 Tabela1. Zestawienie kosztów i zysków gospodarstwa Lp. Wyszczególnienie Pszenica Rzepak Kukurydza Jęczmień Buraki 1 Powierzchnia uprawy [ha] Koszt jednostkowy materiału siewnego [zł/ha] 3 Koszt jednostkowy zużytego na uprawy paliwa [zł/ha] 4 Koszt jednostkowy nawożenia środkami chemicznymi [zł/ha] 5 Koszt jednostkowy nawozów mineralnych [zł/ha] Koszt jednostkowy zbioru [zł/ha] Koszty pozostałe [zł/ha] (średnia) * Suma kosztów jednostkowych Suma kosztów [tys. zł] Średni plon w 2012 r. [t/ha] 8,6 4,4 13,6 5, Plon całkowity [t] Cena jednostkowa płodów rolnych [zł/t] Przychód jednostkowy [zł/ha] Przychód całkowity [tys. zł]

29 Lp. Wyszczególnienie Pszenica Rzepak Kukurydza Jęczmień Buraki 15 Zysk jednostkowy [zł/ha] Zyski po uwzględnieniu podatku i ubezpieczeń 16 Podatek za rok 2012 [zł/ha] Ubezpieczenie [zł/ha] Razem Zysk jednostkowy zł/ha Zysk całkowity [tys. zł] Całkowity dochód gospodarstwa [zł] * wydatki poniesione na badanie gleby, badanie zawartości składników w roślinach, itp. Źródło: obliczenia własne na podstawie plonów uzyskanych w roku

30 Duża część dochodu gospodarstwa przeznaczona jest na spłatę kredytów preferencyjnych, jednak do dyspozycji pozostaje kwota, która pozwala na przeprowadzanie dalszych inwestycji. W zestawieniu nie zostały uwzględnione dopłaty, które łącznie za rok 2011 wynosiły 1376 tys. zł., zatem łączny dochód gospodarstwa w 2012 r. wynosił ponad 7,2 mln zł. Analiza wyposażenia parku maszynowego gospodarstwa Powierzchnia gospodarstwa wymusza stosowanie dużych i wydajnych maszyn. Takie maszyny mogą negatywnie oddziaływać na glebę, nadmiernie ją zagęszczać, zakłócać stosunki wodnopowietrzne, zmieniać skład fauny i mikroflory glebowej, czy prowadzić do zwiększenia oporów narzędzi i maszyn uprawowych [Powałka, Buliński 2006; Buliński i Marczuk 2008]. Dlatego w gospodarstwie stosuje się agregaty wieloczynnościowe, umożliwiające ograniczenie liczby przeprowadzanych zabiegów. Każda ze stosowanych maszyn jest również wyposażona w szerokie niskociśnieniowe ogumienie, co dodatkowo wpływa na obniżenie ugniatania gleby [Błaszkiewicz, Szafarz 2007; Powałka 2008]. Najintensywniej wykorzystywanymi maszynami w gospodarstwie są ciągniki rolnicze. Podczas prac bazuje się głównie na czterech ciągnikach, w tym dwóch dużych, o mocy 300 i 360 KM, które wykonują najważniejsze zabiegi uprawowe oraz dwóch mniejszych, o mocy 163 KM i 85 KM, stosowanych przy zabiegach pielęgnacyjnych i siewie. Tabela 2. Zestawienie parametrów technicznych ciągników rolniczych Marka John Deere Model JD 8530 JD 8330 JD 6930 JD 5720 Rok produkcji Moc max KM/KW 360/ / /120 85/62 Max. moment obrotowy [Nm] Nom. prędkość obr. [obr/min] Poj. silnika [l] 9,000 9,000 6,780 4,530 30

31 Marka John Deere Model JD 8530 JD 8330 JD 6930 JD 5720 Poj. zbiornika paliwa [l] Typ przekładni Bezstopniowa Autopower Bezstopniowa Autopower Bezstopniowa Autopower Power- Quad Plus Zakres V jazdy Prędkość WOM - Tył [obr/min] Prędkości WOM - Przód [obr/min] Wydatek pompy [l/min] Ciśnienie pracy [bar] 540/ / / / / / / / Udźwig TUZ [kg] Masa [kg] Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyn Wszystkie ciągniki pochodzą od jednego producenta. Główną zaletą takiego stanu rzeczy jest możliwość uzyskiwania wysokich rabatów na części i materiały eksploatacyjne. Ponadto konstrukcja poszczególnych podzespołów jest podobna, co ułatwia użytkowanie i diagnozowanie usterek. Średni wiek ciągników wynosi ok. 5 lat. Pracują one w gospodarstwie niemal bezawaryjnie do około Mth. Jednym z czynników które mają największy wpływ na uzyskiwane plony w gospodarstwie jest odpowiednia uprawa roli [Krężel i in.1999]. W gospodarstwie wykonuje się dwa rodzaje orki, zimową i przedsiewną. Orka zimowa wykonywana jest na głębokość około 20 cm w okresie pożniwnym i jesienią przed siewem zbóż, natomiast orkę zimową przeprowadza się w okresie jesiennym, na głębokość około 30 cm. Ze względu na zbyt wysokie koszty i czasochłonność nie wykonuje się podorywek. Orka w gospodarstwie przeprowadzana jest z wykorzystaniem pługa obracanego Challenger NSH, w sposób czółenkowy, dzięki temu na 31

32 powierzchni pola nie ma zagłębień po bruzdach. Z kolei kultywator ścierniskowy firmy Kuhn model Cultimer, używany jest do zrywania ścierniska po zbożach na głębokość około 10 cm. Jego zadaniem jest wymieszanie resztek pożniwnych z glebą, co przyspiesza ich rozkład. Jest to narzędzie o szerokości roboczej 6,5 m, o elementach roboczych ustawionych w czterech rzędach. Do uprawy gleby wykorzystuje się również bronę talerzową firmy Rolmako, o szerokości roboczej 6 m. Tabela 3. Zestawienie parametrów technicznych narzędzi uprawowych Wyszczególnienie Pług Kuhn Challenger NSH 10 Kultywator Kuhn Cultimer Brona talerzowa Rolmako Rok produkcji Liczba elementów roboczych 10 po 21 w 4 rzędach Szerokość robocza [m] 4,5 6,5 6,0 Szerokość transportowa [m] Maks. dopuszczalna moc ciągnika [Km] Odległość między elementami roboczymi [cm] 48 1, Głębokość zabiegu [cm] Waga [kg] Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyn W gospodarstwie korzysta się także z włóki zespolonej z broną, której zadaniem jest skruszenie i wyrównanie powierzchni gleby po zimie. Zabieg wykonywany jest wczesną wiosną. Narzędzie ma szerokość roboczą 12 m a głębokość robocza dochodzi do 10 cm i nie jest regulowana. Wiek wymienionych powyżej narzędzi uprawowych wynosi 4-6 lat. Podlegają one w gospodarstwie wymianie bardzo rzadko, ponieważ głównymi elementami, które ulegają zużyciu, są ich elementy robocze, które pracują w glebie. Wystarczy więc wymienić 32

33 je na nowe, aby maszyna znów pracowała według odpowiednich parametrów. Kolejną grupę maszyn w gospodarstwie stanowią maszyny do nawożenia i ochrony roślin. Najintensywniej wykorzystywane są: opryskiwacz firmy Kuhn, model Atlantique o pojemności zbiornika ponad 3400 litrów, rozsiewacz firmy Kuhn, model MDS o szerokości roboczej 24 m oraz rozrzutnik obornika firmy Brochard, model EV BG. Najważniejsze dane techniczne tych maszyn przedstawiono w tabeli 4. Tabela 4. Zestawienie parametrów technicznych maszyn do nawożenia i ochrony Wyszczególnienie Opryskiwacz Kuhn Atlantique Rok produkcji 2011 Pojemność zbiornika [l] 3200 Rzeczywista pojemność zbiornika [l] 3440 Szerokość belki polowej [m] Zbiornik do płukania [l] 300 Zbiornik do mycia rąk [l] 16 Waga [kg] Typ ogumienia 9.5 x 48 Szerokość robocza [m] 24 Rozsiewacz Kuhn MDS Rok produkcji 2011 Pojemność [l] 1800 Szerokość robocza [m] 24 Waga [kg] 250 Sterowanie zasuwami Regulacja szerokości roboczej siłowniki hydrauliczne lub elektryczne (DPAE) Ręczna, elektryczna, na każdą połowę niezależnie Rozrzutnik obornika Brochard EV BG Rok produkcji 2007 Rodzaj adaptera pionowy dwubębnowy 33

34 Wyszczególnienie Opryskiwacz Kuhn Atlantique Ładowność [T] 24 Masa [kg] Pojemność [m 3 ] 30 Długość / Szerokość / Wysokość [m] Zawieszenie Ogumienie 9,50-10 / 2 / 1,20-1,30 Tridem 550/60/22,5 Mitas Wymagany WOM [obr/min] 1000 Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyn Za pomocą rozsiewacza, każdego roku na polach dostarczone jest około 900 ton nawozów mineralnych i 200 ton wapna nawozowego. Głównym elementem podlegającym wzmożonemu zużyciu są tarcze rozsiewające, które wymieniane są co roku. Z kolei w opryskiwaczu zużyciu ulega głownie układ hydrauliczny: pompa, zawór główny, rozdzielacze, przewody i rozpylacze. Zużycie to prowadzi do niejednorodnej pracy maszyny i wahań ustalonej dawki środków ochrony dostarczonych na pole. Wśród maszyn do siewu w gospodarstwie używany jest pneumatyczny siewnik nabudowany na bronie wirnikowej firmy Kuhn, model CS 6003 R oraz siewnik punktowy firmy Becker, model Aeromat 12 (tab.5). Tabela 5. Zestawienie parametrów technicznych maszyn do siewu Wyszczególnienie Agregat uprawowosiewny Kuhn CS 6003 R Siewnik punktowy Becker Aeromat 12 Rok produkcji Szerokość robocza [m] 6 9 Ilość sekcji roboczych Poj. zbiornika/ sekcji roboczych [l] Transport ziarna Pneumatyczny Pneumatyczny Typ wału Packer (zębaty) Oponowy Odległość między rzędami 12,

35 Wyszczególnienie zębów [cm] Agregat uprawowosiewny Kuhn CS 6003 R Siewnik punktowy Becker Aeromat 12 Waga [kg] Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyny Analizowane gospodarstwo nastawione jest na produkcję roślinną, gdzie zbierane plony w większości mają postać ziarna, zatem podstawowa maszyną do wykorzystywaną podczas żniw jest kombajn John Deere 9880 STS, wykorzystywany do zbioru rzepaku, zbóż i kukurydzy. Tabela 6. Zestawienie parametrów technicznych kombajnu zbożowego John Deere 9880 STS Rok produkcji 2005 Moc max KM/KW 530/394 Max. Moment Obr.[Nm] 1846 Nom. Prędkość Obr. [obr/min] 2400 Poj. silnika [l] 12,5 Poj. zbiornika ziarna [l] Typ przekładni Bezstopniowa Zakres V jazdy 0-40 Typ młocarni Typ adaptera rotorowa zbożowy Szerokość robocza [m] 7,8 Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyny Kombajn charakteryzuje się bardzo wysokim komfortem obsługi, praktycznie każdy parametr pracy począwszy od ustawień adaptera po prędkość obrotową młocarni, ustawienie sit i siłę strumienia powietrza można sterować z kabiny operatora, z wykorzystaniem komputera pokładowego. Możliwe jest również zapamiętywanie ustawień dla poszczególnych roślin i odpowiednie ich wywoływanie podczas pracy z ewentualna korektą, zależnie od panujących warunków. Ponadto kombajn wyposażony jest w system GPS oraz 35

36 układ monitorujący parametry ziarna i wielkość zebranego plonu, dzięki temu możliwe jest tworzenie map pola, które później wykorzystywane są przez rozsiewacz i opryskiwacz. W analizowanym gospodarstwie wykonuje się wiele czynności manipulacyjnych, związanych z załadunkiem, przeładunkiem, transportowaniem i magazynowaniem. Aby wszystkie te czynności przebiegały sprawnie, wykorzystuje się ładowarkę teleskopową firmy Claas model Targo k70. Maszyna wyposażona jest w przyłącze, umożliwiające szybki montaż różnych czerpaków, ponadto istnieje możliwość podłączenia dodatkowego układu hydraulicznego. Możliwość unoszenia ładunków na znaczną wysokość skutkuje lepszym wykorzystaniem powierzchni magazynowych. Tabela 7. Zestawienie parametrów technicznych ładowarki teleskopowej Claas Targo k70 Rok produkcji 2001 Moc max KM/KW 110/79 Poj. silnika [l] 4,4 Wysokość załadunku [m] 6,2 Masa ładunku [kg] 4000 Typ przekładni Powershift, 6 biegów przekładnią nawrotną Zakres V jazdy 0-40 Promień skrętu [m] 3,6 Masa maszyny [kg] 8240 Ogumienie 460/70 R 24 Źródło: opracowanie własne na podstawie instrukcji obsługi maszyny Ważną częścią parku maszynowego są przyczepy rolnicze. Obecnie wykorzystywane jest 5 przyczep: dwie firmy Brandys, dwie firmy Zasław i jedna firmy Metaltech. Średni wiek przyczep wynosi 5 lat a ich średnia ładowność to 13,2 t. Analizując jakościowe i ilościowe wyposażenie parku maszynowego gospodarstwa można stwierdzić, że jest on wykorzystywany z odpowiednią intensywnością. Dobrany jest tak, że umożliwia właściwą uprawę wszystkich gruntów ze sporym zapasem 36

37 czasu. Poniższa tabela przedstawia zestawienie czasu pracy wyżej opisanych maszyn. W przypadku niektórych maszyn widać bardzo intensywne użytkowanie w dekadach szczytowych. Wiąże się to przeważnie z krótkimi terminami między zbiorem płodów a siewem kolejnej rośliny. Uzyskanie takich wyników związane jest z ciągłą, nieprzerwaną pracą maszyn obsługiwanych przez zmieniających się operatorów. Podane wartości szczytowe nie są wartościami maksymalnymi. Zapas ten jest konieczny z uwagi na występujące sporadycznie zjawiska pogodowe, mogące opóźnić wykonanie niektórych zabiegów. Takie dobranie maszyn umożliwia również dalsze zwiększanie powierzchni gospodarstwa, bez konieczności wymiany sprzętu. Tabela 8. Zestawienie czasu pracy maszyn Lp. Maszyna/pojazd Użytkowanie w dekadzie szczytowej [h] Użytkowanie roczne [h] 1 Ciągnik JD ,5 2 Ciągnik JD , Ciągnik JD ,5 4 Ciągnik JD , Kombajn JD STS Ładowarka Claas Targo K70 7 Kultywator Kuhn Cultimer 8 Brona talerzowa Rolmako 9 Pług Kuhn Challenger NSH Opryskiwacz Kuhn Atlantique 11 Agregat upr. siew.kuhn CS6003R 12 Rozsiewacz Kuhn MDS ,5 172,5 136,5 521, , , , ,5 40,

38 Lp. Maszyna/pojazd Użytkowanie w dekadzie szczytowej [h] Użytkowanie roczne [h] 13 Rozrzutnik Brochard EV 14 Siewnik Becker Aeromat 15 Agregat uprawowy Germinator SP ,75 35,5 35, Brono-włóka 59,5 71,5 Podsumowanie Uzyskane wyniki pozwalają wnioskować, iż wyposażenie badanego gospodarstwa jest zgodne z ukierunkowaniem produkcji. Wykorzystywane w gospodarstwie maszyny pozwalają w pełni zmechanizować poszczególne prace oraz dotrzymywać terminów agrotechnicznych. Nie ma zatem konieczności korzystania z usług mechanizacyjnych, które mogłyby dodatkowo zwiększyć koszty. Ponadto posiadanie własnych maszyn gwarantuje prowadzenie zabiegów w najbardziej dogodnym momencie, w przypadku korzystania z usług często wynika to z możliwości usługodawcy. Racjonalne gospodarowanie i zarządzanie pozwala optymalnie wykorzystać posiadane zasoby w celu osiągnięcia maksymalnego zysku oraz sprostania wymogom konkurencji. W przypadku analizowanego gospodarstwa ma to swoje odbicie w intensywnym użytkowaniu maszyn oraz w optymalizacji technologii uprawy dla każdej z roślin. Należy zwrócić szczególną uwagę na inwestycje prowadzone w gospodarstwie, które mają zaspokoić nie tylko aktualne potrzeby, ale również te, które mogą powstać w najbliższym okresie w czasie ciągłego rozwoju gospodarstwa, który jest podyktowany nieprzerwanie trwającą ewolucją polskiego rolnictwa. 38

39 Bibliografia 1. Borowski P. F. [2008]: Zwrot z inwestycji w gospodarstwach produkujących mleko a ograniczenia wynikające z kwoty mlecznej. Inżynieria Rolnicza 1(99)/2008, Buliński J., Marczuk T. [2008]: Wpływ rodzaju agregatu ciągnikowego na zagęszczenie gleby w warstwie ornej. Inżynieria Rolnicza 1(99)/2008, Muzalewski A. [2004]: Analiza i ocena wyposażenia gospodarstw w ciągniki oraz ich użytkowania. Inżynieria Rolnicza, 4(59), Komarnicki P., Stępień B., Stopa R. [2012]: Ocena kryterialna optymalnego doboru maszyn rolniczych. Inżynieria rolnicza. Z.4(139) T.1, Krężel R., Parylak D., Zimny L. [1999]: Zagadnienia uprawy roli i roślin. Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu. 6. Powałka M. [2008]: Możliwości ograniczenia ugniecenia gleby przez mechanizmy jezdne agregatów rolniczych. Inżynieria rolnicza a środowisko : XIII międzynarodowa konferencja naukowa, , Międzyzdroje. - Szczecin : Akademia Rolnicza w Szczecinie, S Powałka M., Buliński J. [2006]: Wpływ wielokrotnych przejazdów ciągnika na odkształcenia gleby w strefie koleiny przejazdu. Inżynieria Rolnicza 4 (79), Operating manual John Deere harvesters STS, John Deere Werke Mannheim, Mannheim Operating manual John Deere tractors 5020, John Deere Werke Mannheim, Mannheim Operating manual John Deere tractors 8030, John Deere Werke Mannheim, Mannheim Operating manual John Deere tractors 8030, John Deere Werke Mannheim, Mannheim Operating manual John Deere tractors 6030, John Deere Werke Mannheim, Mannheim Rocznik statystyczny Rolnictwa GUS. Warszawa

40 Dudnik Alla, Lysenko Vitaliy, Reshetyuk Vladimir, Shtepa Vladimir, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine Department of Automation and Robotic Systems Geroev Oborony str Kiev Ukraine Supervisor: Vitaliy Lysenko Greenhouse environment control system with neural network predictions of external disturbances Abstract: Greenhouse Environment Control System With Neural Network Predictions of External Disturbances. The aim of this paper is to substantiate efficiency of creation automation control system in a greenhouse with using solar radiation intensity and temperature predictions by neural networks. Introduction Greenhouse environment is an incredibly complex and dynamic environment. The pressures of labor availability and costs, energy costs, and market demands increasingly make efficiency and automation key components for success and profitability. Environment control technology affects all of these critical areas, and many others, so understanding controls and implementing their use is more important than ever. Precise control of the greenhouse environment is critical in achieving the best and most efficient growing environment and efficiency. Greenhouse environments present unique challenges to good control. Temperature changes occur rapidly and vary widely depending on solar radiation levels, outside temperatures and humidity levels, wind speed and direction, the amount of plant material in the greenhouse, watering routines, etc. 40

41 Environmental control is the main feature of modern systems. Ultimately, the objective of any greenhouse system is to reduce the input cost per unit of production and maintain or increase the quality of production. While some investments effect the input cost and/or quality of one or two specific tasks (i.e. transplanters, soil handling equipment, etc.), a well-integrated environment system will have a positive effect on virtually every function in a facility. Even a small percentage of improvement in several areas will yield substantial improvements overall. Better equipment coordination and more accurate control can reduce heating fuel and electrical costs [2]. Material and methods Many studies about greenhouse environment control systems have been based on the concepts of energy and mass balance and physical modeling. But the practical realizations of this concepts are difficult and expensive. This work exploits other method for creation control system which based on neural network and also takes into consideration biological particularities of plants. Greenhouse, which was researched as biotechnical object is situated in Brovary district Kyiv region called Public Company Combinat Teplichniy. Based on the statistical data obtained through information-measuring system and current information on performance of tomato static characteristic of the object was acquired (Fig. 1). Direct correlation of natural gas cost and the outside temperature and the solar radiation intensity was determined. 41

42 Fig. 1. Static characteristic of biotechnical object Results and Discussion Information-measuring system (IMS) for recording and monitoring such environmental parameters, as solar radiation intensity and outside air temperature, was placed in PC "Combinat Teplichniy (Fig. 2). 42

43 Fig. 2. Information-measuring system of external disturbances Based on statistical data collected by IMS, in order to forecast the external disturbances time series prediction using neural networks technologies for temperature and solar radiation intensity was applied [1]. a) b) Fig. 3. Temperature time series (a) and the time series of solar radiation intensity (b) forecasting 43

44 The software package Statistica Neural Networks was used for the synthesis and study of neural networks. In order to obtain the solar radiation intensity predictions a variety of neural network - multilayer perceptron was chosen; it s preliminary investigations showed the smallest error and the best predictive ability for nonstationary and nonlinear processes that contain elements of uncertainty. For temperature time series acceptable accuracy forecasts was obtained by multilayer perceptron with two neurons in the hidden layer (Fig. 2a). The necessary efficiency of solar radiation intensity predictions wasn t obtained (Fig. 2b). It is caused by data signal noise associated with the possible influence of such significant natural factors as the clouds height and type, absolute humidity, the horizontal and vertical components of wind speed, aerosol concentration and crystals size, water content, precipitation rate, etc. The improvement of predicted values is possible with the implementation of mathematical filters. The necessary conditions for the adequate data representation and the possibility to form an adaptive basis are provide by the Hilbert-Huang transform (HHT). The adaptive basis will depend on the functionally meaningful of the signal component and will not be pre-selected, that is available in the classical approaches. The Hilbert-Huang transform is the method of time-frequency analysis based on empirical mode decomposition (EMD) of nonlinear and non-stationary processes and Hilbert spectral analysis (HSA) [5]. EMD essence composes of successive (iterative) establishing of empirical functions c j (t) and residues r j (t) = r j-1 (t) - c j (t), where j = 1, 2, 3,..., n at r 0 = y(t). The decomposition result is the signal representation as the sum of modal features and the final residue [5]: ( ) = ( ) + ( ), =1 (1) where: n - number of empirical events, which is set in the calculations. The time interval of 6 hours was used for research (data obtained by IMS), which is technically justified for further predictions. This time 44

45 period was extended to the end portions of 1% (43 points) to eliminate conversion errors on finite intervals processed array data analyzed. Also carried out its alignment relative to the arithmetic average of W/m 2. Also assumed that the removal of noise time series of solar radiation would require a four-dropout noise, i.e. the formation of IMF-1 = IMF-1a + IMF-1b + IMF-1c + IMF-1d. Renormalized filtered signal was visually analyzed. The results of the Hilbert-Huang transform allowed to determine the number of detected noise components in the incoming signal % (Fig. 3) [4]. Fig. 4. Imposition of the incoming signal and the filtered time series of solar radiation intensity After using of mathematical filter for solar radiation intensity predictors precision significantly increased, enabling further research of these neural networks and to search for optimization techniques that minimize their work error. Improving the predictive performance of the neural network is possible by using the optimization mathematical methods, among which genetic algorithm (GA) [3]. The definition of optimal weights for the neural network (type multilayer perceptron) for the time series of solar radiation intensity by genetic algorithm together with the use of mathematical filter was held (Fig. 5). 45

46 a) b) Fig. 5. Training charts for prediction of external disturbances by neural networks a)solar radiation intensity time series b) Temperature time series Using software MATLAB simulation mathematical model of hot water temperature and air temperature dynamics in the greenhouse was synthesized (Fig. 6). Research of the simulation model showed that achieving the desired temperature in the greenhouse 19 ºC hot water temperature should be 95 ºC. The water temperature at the outlet of the system - 88 ºC, with an average water temperature of 91,5 ºC. In reality, the system stabilizes by water temperature during the period 500 seconds, and the air temperature in the greenhouse during 1250 seconds. The time delay of this object is 100 seconds. 46

47 Fig. 6. Block diagram model of energy consumption in the greenhouse using software MATLAB Improving the heat transfer model in the greenhouse is possible with including heat, that received from solar radiation to greenhouse air and heat, that are loosed with ventilation air. Also the model could include the equation of photosynthesis process of plants depending on the greenhouse temperature, lighting and carbon dioxide CO 2 concentration, which is related with the ventilation mode. Having taken into account the research the process control diagram of growing plants in the greenhouse was developed (Fig.7). 47

48 Fig. 7. Block diagram of the process control system in the greenhouse DMS decision making subsystem ; FB filtration block for solar radiation intensity; NNPTSB neural network predictions for time series; ОB(GА) optimization block with genetic algorithm; DSB decision making block; CO control block; LCS local control system; LACD local automated control device; AM actuating mechanism; CO control object With a view to develop the information structure of the control system for biotechnical objects the problem area and all tasks which have to be solved were analyzed in detail. The main system units and data connections between them were allocated (Fig. 8). Tables, that contain all necessary information were formed using the relational database model: o Sensor o Actuator o Command o Error o Measurement o Measurand o Price 48

49 Fig. 8. Information structure of decision making subsystem Entity SENSOR contains information about all sensors and counters available in biotechnical system; ACTUATOR - about actuators: COMMAND - an entity that contains a list of commands that are sent by the computer or controller to actuators, ERROR - table of errors which could arise during operation of automated control system. This information allows to signal the operator about error in time, and further analyze the control system in general with the aim of improvement. MEASUREMENT is an entity which contains measurements of all variables that are important for biotechnical object (temperature, humidity, water and electricity costs, etc.); MEASURAND - list of the variables which are measured by monitoring subsystem; PRICE - important information, that is used by control system to calculate the most effective control decisions. In this table are recorded current prices for resources (energy, water, feed, fertilizers, etc.), ensuring consideration of economic feasibility of produced control solutions. Information from this table can be used both by an operator and by automated control system to calculate 49

50 control criterion for effective control decisions based on the criterion of profit. Control system software for monitoring the external influences and technological microclimate parameters in a greenhouse was developed using modern IT methods and tools. Also getting weather forecast using Internet are implemented (Fig. 9). Fig. 9. Control system interface Conclusions 1. Complex research allowed to establish the list of factors that affect the tomatoes productivity, to single out external natural disturbances and biological characteristics of tomato as being insufficiently studied and not taken into account in decision making control actions. 2. The method of neural network prediction of natural external disturbances in biotechnical object has been developed; networks type multilayer perceptron with two and three neurons in hidden layers have high predictive ability for temperature time series and solar radiation intensity. Genetic algorithm is a method that could be use for optimizing neural networks settings. 3. Thus, the control system of growing vegetables in greenhouses allows to provide the highest profit from the sale 50

51 of products and to minimize energy costs of cultivation by implementing additional unit for neural network prediction of external disturbances and determine the control actions using generalized optimality criterion. References 1. LYSENKO V., SHTEPA V., DUDNYK A. 2011: Probabilistic (Bayesian) neural network of temperature pattern classification. Journal of Agricultural Science. 4, LYSENKO V., DUDNYK A. 2011: Optimal control: status and prospects in the Greenhouse industry. Scientific Herald of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. 166, LYSENKO V., SHTEPA V., ZAYETS N., DUDNYK A. 2011: Neural network forecasting of outside temperature time series. Biological Resources and Nature Management. 3-4, LYSENKO V., SHTEPA V., DUDNYK A. 2012: The Hilbert-Huang transform and the filtration the time series of solar radiation. Herald of Kharkov Petro Vasylenko National Technical University of Agriculture. 130, HUANG N. E. SHEN Z., LONG S. R., WU M. C., SHIH H. H., ZHENG Q., YEN N.-C., TUNG С. C., AND LIU H. H. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis. Proceedings of R. Soc. London, Ser. A, 454, ,

52 Dombrowska Joanna, Brudecka Katarzyna, Borowski Sylwester Uniwersytet Technologiczno Przyrodniczy w Bydgoszczy Opiekun pracy: dr inż. Andrzej Tomporowski Wstęp Stanowisko zintegrowanego rozdrabniania biomateriałów. Przetwarzanie żywności i energii jest jedną z najbardziej podstawowych potrzeb współczesnego człowieka. Dobra żywność i efektywna energia są następstwem stanów i przemian życia człowieka, a tym samym zachętą rozwoju konstrukcji maszyn realizujących przetwarzanie. Rozdrabniacze służą do przekształcenia geometrycznej postaci pierwotnej surowca w produkt lepiej przydatny w żywieniu. Przemiana ta odbywa się w relacjach podsystemów: maszyna materiał proces cel. Zamierzeniem rozwoju inżynierii rozdrabniania surowców roślinnych i zwierzęcych jest przystosowanie produktu do żywienia, jaki i również do spalania w elektrowniach i elektrociepłowniach. Celem rozwoju budowy maszyn rozdrabniających jest podnoszenie efektywności procesu i jakości produktu, a więc przede wszystkim jakości samych rozdrabniaczy. Często jednak trzeba poznać mechanizm strawności produktu rozdrabniania, aby udoskonalić ustabilizowany proces, opracować i zastosować w praktyce konstrukcję nowatorską. Niska efektywność rozdrabniania, związane z tym intensywne rozproszenia energii (nawet do 97%) i niskie sprawności działania układów rozdrabniania (sprawność niektórych przekładni mechanicznych nie przekracza 30%) są powodem modyfikacji wielu specjalizowanych rozwiązań konstrukcyjnych. Z jednej strony same konstrukcje rozdrabniaczy żywności stanowią 52

53 rozwiązania specjalne, z drugiej układy techniczne do rozdrabniania żywności są złożone, w przypadku linii technologicznych o dużej wydajności, z licznych specjalistycznych zespołów [3] Nabyte doświadczenia świadczą o tym, że budowanie uniwersalnego układu rozdrabniającego nie jest proste, m. in. wskutek wysokiej energochłonności procesów. Szybkość przebiegu procesów technologicznych oraz możliwość uzyskania produktu o określonych walorach organoleptycznych jest uzależniona w wielu przypadkach od wielkości cząstek przerabianego materiału. Z tego względu zmniejszenie wielkości cząstek surowca jest jednym z pierwszych procesów podstawowych w wielu branżach przemysłu spożywczego. Ogólnie proces zmniejszania wymiarów cząstek określa się jako rozdrabnianie lub krajanie. W procesie rozdrabniania uzyskuje się cząstki o wymiarach mniejszych od wymiarów początkowych materiału, a ich kształt może być różny i nieregularny. Krajanie ma na celu nie tylko zmniejszenie wymiarów surowca, ale również nadanie otrzymanym cząstkom określonego kształtu. Rozdrobnienie dowolnego ciała stałego, w tym również ziarna zbożowego i produktów pośrednich, następuje w wyniku działania zewnętrznych sił mechanicznych, które wywołują w danym ciele wewnętrzne naprężenia. Jeśli naprężenia te osiągną wielkość przewyższającą siły spójności materiału lub przekraczając granicę jej wytrzymałości, dane ciało ulega rozdrobnieniu. Proces ten wiąże się z wykonaniem pewnej pracy, zwanej techniczną pracą rozdrabniania lub zużyciem pewnej energii, zwanej techniczną energią rozdrabniania. W technice stosuje się również pojęcie fizycznej pracy rozdrabniania, która odnosi się do jednostki nowo utworzonej powierzchni w procesie rozdrabniania, bądź jednostki nowo powstałej objętości materiału rozdrabnianego. Praca ta posłużyła bowiem do zwiększenia powierzchni lub objętości cząstek oraz zmiany kształtu i pokonania siły tarcia. Wielkość jej zależy od wielkości rozdrabnianego materiału, początkowych wymiarów cząstek, temperatury procesu oraz od rodzaju, czasu trwania i wielkości naprężeń powstałych w materiale. 53

54 Cel pracy Zamysłem pracy jest zobrazowanie perspektyw badawczych stanowiska do wyznaczania i monitorowania użytkowych charakterystyk rozdrabniania, tj.: mocy, wydajności i jednostkowego zużycia energii, dla materiałów biologicznych, w zespole wielootworowym, pięciotarczowym oraz dociekanie rozwiązań konstrukcyjnych zespołów o energooszczędnych charakterystykach przetwórczych do rozdrabniania biomateriałów. Budowa stanowiska Stanowisko badawcze do monitorowania charakterystyk użytkowych rozdrabniania oparte jest na konstrukcji rozdrabniacza pięciotarczowego RWT-5:KZ (rys. 1) skonstruowany w KMSiOŚ UTP w Bydgoszczy. Zespół napędowy rozdrabniacza składa się z pięciu jednakowych silników elektrycznych trójfazowych 1,42 kw każdy (rys. 2). Każdy z nich sprzęgnięty jest za pośrednictwem przekładni pasowo-zębatej z jedną z 5 tarczy rozdrabniających. Silniki napędowe sterowane są poprzez układ pięciu niezależnych falowników typu pdrive. 54

55 Rys. 1. :A - Rozdrabniacz wielotarczowy RWT-5KZ; B Rejestrator wielkości cząstek rozdrobnionego materiału; C Widok ogólny stanowiska; D Logistyczny układ sterowania rozdrabniaczem Rys. 2. Schemat kinematyczny rozdrabniacza: 1,2,3,4,5 silniki elektryczne, 6 tarcze rozdrabniacza, 7 podajnik, 8 odbiór materiału 55

56 Urządzenie rozdrabniające 5-cio tarczowe zbudowane jest według idei wielotarczowego, wielootworowego rozdrabniacza materiałów kawałkowych o nowej konstrukcji zespołu napędowego (pięciotarczowego rozdrabniacza wielootworowego, wielokrawędziowego) wyposażonego w połączenia ruchowe wałów i tulei, sprzęgła kształtowe, np. kłowe, oraz przekładnie pasowozębate z falownikami i silnikami asynchronicznymi - dla każdej tarczy z systemem programowanego transportu i dozowania wsadu. W ten sposób tarcze charakteryzują się ruchem o kątach obrotu, prędkościach kątowych, takim, że krawędzie otworów przyspieszają tak, aby otwory z sąsiednich tarcz stanowiły naprzemiennie pary przestrzeni przepustowo-rozdrabniających na drodze od strony dozownika, podajnika (otwory robocze walcowe lub stożkowe) do urządzenia odbiorczego, zasobnika (gardzieli odprowadzenia materiału rozdrobnionego do kosza, kontenera odbiorczego). Tarcze rozdrabniające z licznymi, specjalnie wykonanymi, celowo konstrukcyjnie rozmieszczonymi otworami, są tak zaprojektowane, napędzane i sterowane, że zapewniają ciągły, wzajemny kontakt licznych wirujących ostrzy, narzędzi skrawających (krawędzi otworów rozdrabniających), powodując równomierne rozcinanie i skuteczne przemieszczanie się między nimi wsadu. Odpowiednio ukształtowany i rozmieszczony otwór rozdrabniający, ruchy, prędkości oraz siły: wzdłużna i odśrodkowa wspomagają dodatkowo szybkie i skuteczne dojście do krawędzi tnących, wyjście ukształtowanego geometrycznie (postaciowo, wymiarowo i tolerancyjnie) produktu poza zespół rozdrabniający, roboczy do kontenera odbiorczego [6]. W rozdrabniaczu RWT-5KZ podajnik ślimakowy jednostajne zasila przestrzeń roboczą w surowiec, jest on zainstalowany bezpośrednio pod koszem zasypowym. Urządzenie napędzane jest silnikiem krokowym, co pozwala na płynną regulację prędkości obrotowej ślimaka. Takie rozwiązanie umożliwia zmianę prędkości podawania wsadu bezpośrednio do przestrzeni roboczej rozdrabniacza. Rozdrabniacze wielotarczowe (rys. 3) przeznaczone są do ujednorodniania oraz rozdrabniania ultra drobnego. Tarcze rozdrabniające z licznymi, specjalnie wykonanymi, celowo 56

57 konstrukcyjnie rozmieszczonymi otworami, są tak zaprojektowane, napędzane i sterowane, że zapewniają ciągły, wzajemny kontakt licznych wirujących ostrzy, krawędzi otworów rozdrabniających, powodując równomierne rozcinanie i skuteczne przemieszczanie się między nimi wsadu. Rys. 3. Rozwiązanie konstrukcyjne rozdrabniacza pięciotarczowego [3] Koniecznym i potrzebnym instrumentem w rozwoju eksploatacji rozdrabniaczy biomateriałów są ich charakterystyki użytkowe. System monitorowania i rejestrowania charakterystyk użytkowych rozdrabniaczy oparty jest na koncepcji informatycznej, która polega na scentralizowaniu wszystkich danych pomiarowych w jednej bazie danych. Monitorowanie obejmuje: pięć silników napędzanych, pięć tarcz roboczych, układ pięciu niezależnych falowników typu pdrive, monitorowany jest również dozownik ślimakowy materiału rozdrabnianego z interfejsem oraz licznik energii elektrycznej (rys. 4). Monitorowanie charakterystyk użytkowych jest warunkiem niezbędnym do pomiaru, rejestracji, gromadzenia, przetwarzania, poznania i opisu procesów zachodzących podczas rozdrabniania. 57

58 Rys. 4. Schemat ideowy badań w systemie rejestrująco-monitorującym charakterystyk użytkowych procesu rozdrabniania wielotarczowego [4] Dyskusja nad charakterystykami rozdrabniacza pięciotarczowego dla wybranego materiału 1. Charakterystyka biegu jałowego określa zmienne zapotrzebowanie mocy P Rjm w zależności od prędkości obrotowej zespołów i elementów rozdrabniacza n m (charakterystyka biegu jałowego maszyny) bez wsadu. Jest identyczna dla stanów i przemian wszystkich przestrzeni wielootworowych rozdrabniających zespołów wielotarczowych. 2. Charakterystyka obciążenia - dla różnych prędkości obrotowych tarcz (prędkości liniowej v R na promieniach wodzących krawędzi otworów przepustowo - rozdrabniających), zmiennego zasilania/dozowania ziarna q (0;1) otrzymuje się zmienne wielkości rozdrobnienia, wydajności masowe i celowe (obciążenia rozdrabnianiem zupełnym), wyraźnie różne wydajności masowe Q m oraz celowe Q c (pożądanego wymiarowo, geometrycznie produktu). 58

59 3. Charakterystyka zewnętrzna - dla zmiennego zasilania masą, mocą, oraz informacją, tworzą się falownikowe warunki ruchu silników napędzających poszczególne tarcze (od pierwszej do piątej), zmienne prędkości obrotowe (kątowe, liniowe) poszczególnych tarcz i zmienne momenty obrotowe w zakresie bilansowania mocy rozdrabniania. Wywołują konieczność utrzymania minimalnej mocy na rozdrabnianie maksymalnej wydajności masowej często - losowych przebiegów wydajności produktu celowego. 4. Charakterystyki sterowania - powstają dla zmiennego zasilania masą, zmiennego strumienia rejestracji i przetwarzania danych, realizacji falownikowych warunków ruchu silników napędzających poszczególne tarcze robocze, zmiennej prędkości obrotowej (kątowej, liniowej) tarcz i zmiennego momentu obrotowego, mocy rozdrabniania wydajności masowej, jako funkcji zależnych od różnicy prędkości obrotowej tarcz roboczych jej zgodności z wydajnością produktu celowego. 5. Charakterystyki regulacji - dla pełnego, stałego zasilania masą, zmiennego strumienia zewnętrznych informacji i przetwarzania danych na wejściu i wyjściu maszyny, w kierunku realizacji falownikowych warunków ruchu silników napędzających poszczególne tarcze robocze, realizowane są zamierzone zadania przy zmiennej prędkości obrotowej (kątowej, liniowej) poszczególnych tarcz. Charakterystyki powstają w warunkach zmiennego momentu obrotowego, zmiennej mocy rozdrabniania w kierunku jej minimalizacji, a także regulacji procesu dla otrzymania postulowanego stanu granulometrycznego przemiału, stałego w czasie stopnia rozdrobnienia z jednoczesnym utrzymaniem stałej maksymalnej wydajności masowej i jej zgodności z wydajnością produktu celowego poprzez eliminowanie wpływu zakłóceń realizowanego rozdrabniania. 6. Charakterystyka kompensacji określa istotne wielkości pracy maszyny i procesu w celu sterowania procesem z jednoczesną kompensacją zakłóceń i zniekształceń przekrojów cięcia i przepływy objętości dla uzyskania założonego celu 59

60 Celem wyznaczenia charakterystyk biegu jałowego, obciążenia, wydajności, jednostkowego zużycia energii, badaniom poddano: zapotrzebowanie mocy, momenty obrotowe i prędkości kątowe tarcz roboczych rozdrabniacza pięciotarczowego (rys. 5). 60

61 Rys.5. Obrazy z rejestracji parametrów pracy rozdrabniacza pięciotarczowego, wielootworowego RWT-5KZ na stanowisku monitorowania charakterystyk użytkowych rozdrabniania: A - zapotrzebowanie mocy podczas rozdrabniania ziaren ryżu o stabilizowanej wilgotności 13,3%, zasilanie surowcem połowiczne (1/2); B - zapotrzebowanie mocy podczas biegu jałowego; C - prędkość kątowa tarcz podczas biegu jałowego; D - moment obrotowy, bieg jałowy [4] 61

62 62

63 Rys. 6. A Obraz z rejestracji mocy czynnej pobranej na ruch jałowy (Pj), roboczy (Pj+r), oraz na czyste rozdrabnianie (Pr) ziaren kukurydzy dla zmiennej liczby tarcz (2 7) oraz dla zmiennego sposobu dozowania ziarna kukurydzy; B - Procentowe wartości wydajności celowej Q20%<1,6 dla zmiennej liczby tarcz (2 7) oraz dla zmiennego sposobu dozowania ziarna pszenżyta i kukurydzy, w odniesieniu do wydajności masowej Qm; C - Jednostkowe zużycie energii celowej (Ej(r/20%<1,6)) zależne od zmiennej liczby tarcz i sposobu dozowania ziaren kukurydzy i pszenżyta; D - Przebiegi zmienności frakcji rozdrobnionego ziarna kukurydzy podczas dozowania całkowitego (1) dla zmiennej liczby tarcz (2 7); E - Jednostkowe zużycie energii celowej (Ej(r/20%<1,6)) zależne od zmiennej liczby tarcz i sposobu dozowania ziaren kukurydzy i pszenżyta [4] Podsumowanie Weryfikując otrzymywane w warunkach mechanicznych charakterystyki w różnych stadiach rozdrabniania i przemieszczenia, z punktu widzenia pracujących tarcz rozdrabniacza, można stwierdzić, że zależą one od obserwowanych, mierzonych, znanych i określonych odpowiednio objętości wypełnienia materiałem wsadowym otworów zarówno przed jak i za płaszczyzną cięcia, jak i również pola powierzchni wspólnej otworów: poprzedzającego i następującego. Stanowisko badawcze, zaproponowana metodyka monitorowania, systematyzacji i badań charakterystyk rozdrabniania biomateriałów ziarnistych spełnia oczekiwania w zakresie unowocześniania i rozwoju przetwórczych urządzeń technicznych. Wyznaczone charakterystyki ruchowe wskazują potrzebę 63

64 kompromisu między dwiema podstawowymi funkcjami: przemieszczaniem i rozdrabnianiem w roboczej przestrzeni międzyotworowej. Charakterystyki użytkowe dają możliwość łatwiejszego doboru najlepszych cech konstrukcyjnych i parametrów eksploatacyjnych. W rezultacie dąży się do uzyskania z ziaren biomasy pełnowartościowego żywieniowo/energetycznie produktu o zdefiniowanej postaci, strukturze i powtarzalnych wymiarach. Sposób sterowania i konstrukcja przeniesienia napędu do zespołu roboczego rozdrabniacza, w szczególności w przypadku innowacyjnych rozwiązań wielootworowych, wielotarczowych, ma znaczący wpływ na wybrane właściwości i wielkości określające proces, w tym na wypełnienie i wydajność produktu celowego. Literatura 1. Flizikowski J Doskonalenie badań i rozwoju rozdrabniaczy. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 1-2: Flizikowski J, Lis A Optymalizacja rozdrabniacza wielotarczowego. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 46(38), Nr 1: Flizikowski J Konstrukcja rozdrabniaczy żywności. Wydawnictwo Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy. 4. Flizikowski J., Mroziński A., Tomporowski A Stanowisko monitorowania charakterystyk użytkowych rozdrabniania. Technika Transportu Szynowego. 5. Tomporowski A., Opielak M. Konstrukcyjne kształtowanie wydajności rozdrabniania wielootworowego. Praca naukowa finansowana ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w latach 2010/2013 jako projekt rozwojowy. 6. Tomporowski A Rozwój konstrukcji rozdrabniaczy biomateriałów Część I: Model obiektu badań. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 50, 3: Tomporowski A Rozwój konstrukcji rozdrabniaczy biomateriałów Część II: Opis badań. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 50, 3: Tomporowski A., Sykut B., Kowalik K., Antczak M Badanie i analiza energochłonności wielotarczowego rozdrabniacza nowej generacji. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 51, 5:

65 Jankowski Rafał, Kowalczyk Aleksandra, Borowski Piotr Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji Wykorzystania źródeł energii odnawialnej w budynkach wolnostojących Streszczenie Niniejszy artykuł jest wynikiem przeprowadzenia analizy korzyści płynących z zastosowania niekonwencjonalnych źródeł energii w budynkach wolnostojących. Przedmiotem rozważań jest zasadność zastąpienia tradycyjnych źródeł pozyskiwania energii źródłami niekonwencjonalnymi, poprzez zastosowanie pompy ciepła, bądź też uzupełnienie tradycyjnych metod o nowoczesne rozwiązania w postaci zastosowania kolektorów słonecznych. Wyniki analizy mają duże znaczenie przy podjęciu decyzji o wyborze OZE, ze względu na wysokie koszty eksploatacji energii pozyskiwanej metodami tradycyjnymi, nie tylko dla samych użytkowników, ale także ze względu na coraz wyższe koszty społeczne związane z zanieczyszczeniem środowiska. W 2030 r. udział węgla ma spaść do około 56,5%, zaś znaczna część energii ma pochodzić ze źródeł odnawialnych (18,8%) oraz energii nuklearnej (15,7%). [Borowski 2012] Budowa i zasada działania urządzeń do wykorzystania odnawialnych źródeł energii Jednym z podstawowych zadań, które powinien spełniać budynek, jest zapewnienie odpowiedniego komfortu życia dla jego użytkowników. Na komfort ten składa się wiele czynników, ale podstawowym szczególnie w naszych warunkach klimatycznych jest komfort cieplny, a więc zarówno wytworzenie odpowiedniej temperatury, jak również zabezpieczenie odpowiedniej ilości i jakości 65

66 ciepłej wody. Wodę tę wykorzystujemy do celów socjalnych i grzewczych. Sytuacja taka stwarza konieczność zabezpieczenia nośników energii pozwalającej na wytworzenie odpowiedniej ilości energii. Kolektory słoneczne Obecnie w dobie wysokich cen wszystkich tradycyjnych nośników energii coraz większym zainteresowaniem cieszą się sposoby pozyskiwania energii ze źródeł niekonwencjonalnych, które są możliwe do zastosowania zarówno w już istniejących domach, jak i tych nowo budowanych. [Foit 2011] Urządzeniami służącymi do przejmowania energii z promieniowania słonecznego są kolektory słoneczne. Stanowią one element systemu czynnego. Kolektory słoneczne służą do absorpcji i zamiany na ciepło energii promieniowania słonecznego. W zależności od czynnika roboczego kolektory dzielą się na powietrzne i cieczowe. Czynnik roboczy kolektora służy do wyprowadzania na zewnątrz pozyskanego ciepła. Kolektory płaskie Kolektory płaskie (rys. 1) zbudowane są w ten sposób, że absorber promieniowania jest płaski. Najczęściej stosuje się w tym celu cienka, płaską lub profilowaną blachę miedzianą, stalową bądź aluminiową z wytworzoną na jej powierzchni warstwą absorpcyjną. Blacha ta pokryta jest czarnym lakierem lub matową farbą dla uzyskania zwykłej warstwy umożliwiającej znaczące pochłanianie tegoż promieniowania. Lepszą formą jest zastosowanie galwanicznej warstwy czarnego chromu na podkładzie z niklu, która nie tylko powoduje dużo lepsze pochłanianie promieniowania, ale także zabezpiecza przed dyfuzją szkodliwych gazów i wilgoci. Inna formą selektywnego pokrycia blachy jest pokrycie warstewką tlenków tytanu na bazie miedzi, zabezpieczoną dodatkowo powłoką ceramiczną. Odbiór ciepła w tego typu kolektorach następuje poprzez zespoloną z absorberem wężownicę, poprzez którą przepływa czynnik roboczy, jak na rysunku [Foit 2011]. 66

67 Rysunek 1. Kolektor słoneczny płaski; Rysunek 2. Kolektor z klasyczną szklaną rurą próżniową. Źródło rys1 i 2., H. Foit 2011 Kolektory próżniowe Kolektory rurowe dzielimy na: Kolektory z klasyczną szklaną rurą próżniową Rury tych kolektorów wykonane są z wysoko odpornego szkła borowo krzemianowego. Selektywny absorber w postaci metalowej płaskiej wstęgi w pojedynczej rurze, bądź w formie warstwy napylonej na wewnętrzną rurę Dewara znajduje się zawsze w próżni. W absorberach w postaci metalowej wstęgi 67

68 odbiór ciepła odbywa się za pomocą rurki w kształcie litery U powiązanej z absorberem jak na rysunku 2. Kolektory z przestrzenią próżniową między dwuścienną, szklaną rurą Dewara Innym rozwiązaniem jest odbiór ciepła za pomocą dwóch współosiowych rurek tzw. odbiór bezpośredni lub jednej rurki cieplnej tzw. odbiór pośredni, jak przedstawiają rysunki 3 i 4. Rysunek 3. Kolektor słoneczny z podwójnymi rurami i rurką U przekrój poprzeczny. Źródło: H. Foit 2011 Rysunek 4. Kolektor próżniowy z podwójnymi rurami i rurką cieplną przekrój poprzeczny. Źródło: H. Foit 2011 Rozwiązanie z rurką w kształcie litery U wymaga dwukrotnego przejścia szklanej rury próżniowej przez metalową rurkę. Rura współosiowa wymaga tylko jednokrotnego przenikania rury szklanej przez układ rurek ze względu na dopływ czynnika przez rurę 68

69 wewnętrzną, a odpływ czynnika przez przestrzeń między rurkami. W próżniowych rurach dwuściennych rura wewnętrzna połączona jest z przylegającymi do niej dwoma metalowymi lub aluminiowymi żebrami, które związane są z miedzianą U kształtną rurką prowadząca czynnik roboczy. Można też zastosować rozwiązanie, w którym do rury wewnętrznej przylega większa liczba metalowych wstęg ułożonych wzdłużnie w stosunku do rury, połączonych zebrami z centralnie umieszczoną rurką cieplną. Przestrzeń pomiędzy żebrami i szklaną rurka wypełnia substancja poprawiająca konduktywność, zmniejszająca tarcie i zapobiegająca utlenianiu metalowych powierzchni. Substancją taką może być olej silikonowy. Kolektory powietrzne Inną odmianą rzadko używanych kolektorów są kolektory słoneczne powietrzne. Czynnikiem roboczym jest tutaj niezamarzające powietrze, dlatego ze względu na mniej agresywny czynnik ten typ kolektorów ma mniejsze wymagania technologiczne i materiałowe. Kolektor tego typu składa się z absorbera, przeźroczystej pokrywy i obudowy z izolacją cieplną [Foit 2011]. Rysunek 5. Budowa kolektora powietrznego; H. Foit; 2011 Rozwiązania technologiczne przedstawionego na Rys. 5 kolektora są różne w zależności od różnych modyfikacji. Usytuowanie kolektorów słonecznych zależy od sposobu ich wykorzystania. W układach, które przeznaczone są do pracy przez cały rok do podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz wspomagania instalacji centralnego ogrzewania stosuje się 69

70 nachylenie kolektorów pod kątem W układach służących do podgrzewania wody użytkowej w okresie poza sezonem stosuje się kolektory nachylone pod kątem 30. Innym ważnym elementem jest usytuowanie w stosunku do stron świata. Optymalnie zamontowane kolektory skierowane są na południe z odchyleniem nieprzekraczającym ± 20. Stosowane są również kolektory z tak zwanym śledzeniem ruchu. Kolektory te nadążają za przemieszczającym się po niebie słońcem, a ponadto samoczynnie ustawiają się pod odpowiednim kątem dla pozyskania jak największej ilości ciepła od promieniowania słonecznego. Miejsca możliwego usytuowania kolektorów przedstawia Rys. 6. Rysunek 6. Przykłady usytuowania kolektorów słonecznych; H. Foit 2011 Pompy ciepła Do pozyskiwania energii oprócz opisanych powyżej kolektorów słonecznych służą także pompy ciepła. Urządzenia te pozwalają na wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych, takich jak powietrze, grunt, wody powierzchniowe i gruntowe. Energią odnawialną nazywa się energię pozyskiwaną w naturalnych, stale odnawialnych procesach przyrodniczych. Podstawą jest energia pozyskiwana z promieniowania słonecznego, ale zakres definicji obejmuje również energię generowaną przez wiatr, pozyskiwaną z biomasy, geotermalną, cieków wodnych, zasobów oceanicznych, a także biopaliwa i wodór pozyskiwane z wykorzystaniem tej energii [Rubik 2011]. 70

71 Analizując energię z promieniowania słonecznego należy zdawać sobie sprawę, że jest ona magazynowana w wodzie, w gruncie, w skałach i powietrzu. Kolektory słoneczne pozwalają na wykorzystanie niewielkiej części tej energii, dlatego równie ważne są rozwiązania pozwalające na wykorzystanie pozostałych zasobów energii w ilości maksymalnej [Oszczak 2009]. Zasadniczym problemem staje się w tym wypadku możliwość ogrzania pomieszczeń, w których żyjemy, poprzez pobieranie ciepła ze środowiska o temperaturze niższej od tej, która jest nam potrzebna do ogrzania pomieszczenia. Takie rozwiązanie daje przykładowa pompa ciepła przedstawiona na rys. 7. Rysunek 7. Zasada działania pompy ciepła; Źródło: Oszczak 2009 Na rysunku kolorem zielonym zaznaczono pole, z którego pobieramy energię grzewczą tak zwaną odnawialną, ponieważ jest ona bezpłatnie ciągle uzupełniana. Jej źródłem może być powietrze, woda lub grunt. Kolor beżowy oznacza na rysunku pomieszczenie, którego temperaturę chcemy utrzymać na poziomie + 20 C. Pompa ciepła składa się co najmniej z czterech podstawowych elementów połączonych ze sobą rurami. Całość stanowi obieg zamknięty wypełniony substancją zwaną czynnikiem chłodniczym. W przedstawionym na rysunku schemacie działania pompy ciepła podstawową właściwością czynnika chłodniczego jest fakt, że wrze 71

72 on w niskich temperaturach, np. nawet przy 20 C. Czynnik chłodniczy w zależności od warunków jest cieczą lub gazem. Właściwości czynnika chłodniczego powodują, że wtryśnięcie go do dolnego naczynia ogrzewanego do + 10 C (pole w kolorze zielonym), powoduje jego natychmiastowe zagotowanie i zamianę w parę o temperaturze + 4 C. Para ta wytwarza określone ciśnienie i stara się wydostać z dolnego naczynia nazywanego parownikiem i przechodzi się do sprężarki. W sprężarce następuje dalsze sprężenie pary do wysokiego ciśnienia. Stan ten znacznie podwyższa temperaturę gazu za sprężarką do około 75 C. Jest to miejsce, w którym ciepło gotowe jest do oddania temperatury do ogrzewanego pomieszczenia. Działając w myśl idei mającej zasadniczo obniżyć koszt zużywanej do ogrzewania energii, należy również zwrócić uwagę na najważniejszy parametr opisujący pompę ciepła, a więc jej moc grzewczą. W przypadku analizy tego parametru należy pamiętać, że nie tylko ilość mocy przekazywanej przez pompę jest decydująca, ale równie ważny jest współczynnik efektywności energetycznej wyrażający stosunek mocy oddawanej do zużywanej. Znając wielość współczynnika efektywności energetycznej oraz roczne zapotrzebowanie na energię bez problemu można obliczyć koszt zużycia energii elektrycznej, za którą trzeba będzie zapłacić przy zastosowaniu pompy ciepła. W przypadku prawidłowo izolowanego budynku o powierzchni użytkowej 200 m 2, o rocznym zapotrzebowaniu na energię na poziomie kwh, stosując pompę ciepła o współczynniku efektywności 4,5, trzeba będzie zapłacić tylko za kwh ( kwh : 4,5) [Oszczak 2009]. Podstawowe zadanie pompy ciepła polegające na przenoszeniu ciepła z dolnego źródła o niższej temperaturze, do źródła o wyższej temperaturze, może być wykonane różnymi sposobami. Wyróżnia się sprężarkowe pompy ciepła, absorpcyjne pompy ciepła, termoelektryczne pompy ciepła oraz pompy ciepła innego rodzaju [Rubik 2011]. Sprężarkowe pompy ciepła W skład instalacji sprężarkowej pompy ciepła wchodzi dolne źródło ciepła (niskotemperaturowe), sprężarkowa pompa ciepła 72

73 i górne źródło ciepła w postaci instalacji odbiorczej. Schemat tego typu instalacji przedstawiono na rys. 8. Rysunek 8. Schemat ideowy instalacji sprężarkowej gruntowej pompy ciepła; 1. Agregat sprężarkowy (sprężarka hermetyczna); 2. Skraplacz; 3. Parowacz; 4. Zawór rozprężny; 5. Gruntowy wymiennik ciepła; 6. Instalacja odbiorcza (c. o lub c. w. u); 7. Pompa obiegowa w instalacji pozyskiwania ciepła niskotemperaturowego; 8. Pompa obiegowa w instalacji odbiorczej źródło: Rubik 2011 W tego typu pompie transformacja ciepła urzeczywistniona jest przy pomocy czynnika roboczego krążącego w zespole urządzeń. Czynnik ten poddawany jest ciągowi przemian tworzących tzw. lewobieżny obieg Lindego. Zasada działania pompy polega na wykorzystaniu ciepła przegrzania i ciepła skraplania czynnika roboczego, które ma na celu podgrzanie nośnika ciepła w instalacji odbiorczej. Do oceny efektywności energetycznej teoretycznego obiegu Lindego służy porównawczy obieg Carnota wstecz, który pozwala zauważyć straty energetyczne spowodowane nieodwracalnością procesu dławienia czynnika oraz nieodwracalnością procesu wymiany ciepła w skraplaczu. Straty te powodują w konsekwencji zmniejszenie strumienia ciepła przejmowanego ze źródła dolnego oraz zwiększenie mocy napędowej do obiegu Lindego. 73

74 Absorpcyjne pompy ciepła Absorpcyjne pompy ciepła charakteryzują się wykorzystaniem właściwości roztworów, najczęściej dwuskładnikowych do podnoszenia potencjału ciepła niskotemperaturowego. Zadaniem roztworów jest podwyższenie temperatury wrzenia roztworu w stosunku do rozpuszczalnika czystego. Schemat absorpcyjnej pompy ciepła przedstawia rysunek 9. Przedstawiono na nim wszystkie elementy wchodzące w skład absorpcyjnej pompy ciepła. Rysunek 9. Schemat ideowy absorpcyjnej pompy ciepła; 1.Wirnik; 2. Skraplacz; 3. Parowacz; 4. Absorber; 5. Regeneracyjny wymiennik ciepła; 6,7. Zawory rozprężne; 8. Pompa obiegowa roztworu Źródło: Rubik 2011 Napędowa moc grzewcza, która może być pozyskiwana z różnych źródeł, powoduje uwalnianie cząsteczek w procesie desorpcji czynnika roboczego z roztworu. Para czynnika roboczego dopływając do skraplacza, w procesie skraplania oddaje moc cieplną, a następnie skroplony czynnik roboczy zostaje zdławiony w zaworze rozprężnym. W dalszym etapie czynnik dopływa do parowacza, gdzie odparowuje kosztem ciepła pobieranego z dolnego źródła. Następnie czynnik roboczy w postaci pary wędruje do absorbera, gdzie jest pochłaniany przez odgazowany, zdławiony roztwór spływający z wirnika. Tutaj w procesie absorpcji następuje 74

75 uwolnienie mocy cieplnej, a powstający roztwór ciekły wtłoczony jest przez pompę obiegową do wirnika. Najczęściej przed wirnikiem instaluje się regeneracyjny wymiennik ciepła służący wstępnemu podgrzaniu roztworu odpływającego z absorbera. Odbywa się to kosztem ciepła odebranego z gorącego roztworu odpływającego z wirnika. Niedoskonałość tych obiegów jest przyczyną obniżenia wartości współczynników wydajności grzejnej, niemiej jednak pompy tego typu znajdują swoje zastosowanie w określonych warunkach. Obniżający transformator ciepła ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie występuje mało wydajne źródło ciepła o wysokiej temperaturze, a potrzebna jest duża ilość ciepła o niezbyt wysokiej temperaturze. Podwyższające transformatory mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie jest duże źródło mocy cieplnej o niewysokiej temperaturze, ale jednocześnie jest zapotrzebowanie na niewielką moc cieplną o temperaturze wyższej [Rubik 2011]. Termoelektryczne pompy ciepła Materiały termoelektryczne to substancje wykazujące efekt termoelektryczny. Pod pojęciem efekt termoelektryczny kryje się kilka zjawisk termoelektrycznych, z czego podstawowe to: zjawisko Seebecka, zjawisko Peltiera i zjawisko Thomsona. Zjawisko Seebecka opiera się na odkryciu, że w obwodzie elektrycznym złożonym z dwóch różnych przewodników powstaje różnica potencjałów zwana siłą termoelektryczną, jeżeli spoiny znajdują się w różnych temperaturach. Peltier odkrył zjawisko odwrotne polegające na tym, że obwód elektryczny wykonany z dwóch różnych przewodników w którym następuje zasilenie prądem stałym powoduje wymianę ciepła pomiędzy spoinami a otoczeniem na różnych poziomach temperatury. Thomson natomiast stwierdził, że przewodniki stanowiące obwód elektryczny pod wpływem temperatury wymieniają ciepło z otoczeniem. Na rysunku 10 przedstawiono zastosowanie efektu Peltiera w układzie chłodniczym i grzejnym. 75

76 Rysunek 10. Schemat ideowy obwodu termoelektrycznego z rozerwaną spoiną; a, b. półprzewodniki; A, B. spoiny; E. ogniwo elektryczne Źródło: Rubik 2011 Zasada działania polega na połączeniu spoinami A i B dwóch różnych półprzewodników a i b. Dzięki wstawieniu ogniwa elektrycznego E (lub innego źródła prądu) w tak zwaną rozerwaną spoinę gorącą, stanowią obwód elektryczny. Ogniwo włączona w gałąź b w sposób umożliwiający przepływ prądu elektrycznego do spoiny A, która jednocześnie nagrzewa się do określonej temperatury, a w efekcie tego spoina B przejmuje ciepło z otoczenia. Termoelektryczne pompy ciepła charakteryzują się niezawodnością, brakiem części ruchomych, brakiem czynnika grzejnego, niskim poziomem hałasu oraz prostą regulacją temperatury. Na uwagę zasługuje fakt prostej zmiany funkcji grzania na chłodzenie. Przeciwwskazaniem do ich stosowania jest wysoka cena oraz mała efektywność elektryczna [Rubik 2011]. Pompy ciepła innego rodzaju Nieustający rozwój nauki i techniki powoduje dalsze poszukiwania innych sposobów wykorzystania do transportu ciepła znanych wcześniej zjawisk. Jednym z takich przykładów jest pokazany na rysunku 11 silnik Sterlinga opierający się na odwracalnym obiegu gazowym wykorzystującym najczęściej jako czynnik roboczy powietrze. 76

77 Rysunek 11. Schemat ideowy działania silnika Sterlinga; Źródło: Rubik 2011 Cykl pracy polega na sprężeniu i ochłodzeniu czynnika roboczego w komorze chłodzonej, następnie przeniesieniu go do komory ogrzewania, gdzie rozprężania się i wykonuje prace oddawana na zewnątrz. Ciepło potrzebne do wykonania pracy przez silnik uzyskiwane może być zarówno ze spalania paliw pierwotnych, jak również biopaliw, czy źródeł odnawialnych. Główną zaletą silnika jest możliwość zrealizowania za jego pomocą poprzez zmianę kolejności przemian termodynamicznych chłodziarki, pompy ciepła lub silnika. Urządzenia te uzyskują wysoką sprawność. Innymi urządzeniami służącymi do transportu ciepła są urządzenia termoakustyczne, w których wykorzystano fale akustyczne oraz urządzenia opierające się na wykorzystaniu różnicy temperatur występujących w wirującym przepływie gazu (najczęściej powietrza). Urządzenia te wykorzystuje się rzadko ze względu na niższy poziom efektywności, niż w omówionych wcześniej urządzeniach tradycyjnych [Rubik 2011]. Przykład W zastosowanym rozwiązaniu instalacja solarna podgrzewa wodę użytkową przez dolną wężownicę. System umożliwia płynną współpracę kotła grzewczego oraz instalacji solarnej dla zapewnienia najwyższej efektywności i komfortu ciepłej wody użytkowej. 77

78 Przystępując do analizy opłacalności przyjętego rozwiązania należy przeliczyć koszt inwestycji. Zainstalowanie przyjętego rozwiązania wraz z kosztami montażu zgodnie z założeniami projektowymi wyniosło zł. Chcąc porównać zamontowaną inwestycję wyposażoną w kolektory słoneczne ze zwykłą kotłownią, należy pamiętać, że niektóre koszty będą poniesione bez względu na rodzaj zastosowanego rozwiązania. W tym przypadku istotna jest różnica w cenie pomiędzy zastosowanym podgrzewaczem biwalentnym i zwykłym do współpracy z kotłem grzewczym stosowanym w rozwiązaniach tradycyjnych. Różnica ta wynosi zł. Przy zastosowaniu zestawu solarnego realny koszt inwestycji jest wyższy o zł. Zgodnie z danymi firm zajmujących się tego typu instalacjami oszczędności przy zastosowaniu gazu do podgrzewania c. w. u w skali roku wynoszą ok. 867 zł, więc realny czas zwrotu inwestycji z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii wynosi niecałe 9 lat [Internet 1]. W opracowaniach nie podano kosztu zamontowania lub dzierżawy zbiornika na gaz, którego zainstalowanie jest niezbędne w przypadku korzystania z gazu jako nośnika energii. W dalszych rozważaniach koszt ten jest pominięty, ponieważ bez względu na zastosowane rozwiązanie koszty związane z montażem i użytkowaniem zbiornika muszą być uwzględnione w każdej z inwestycji. W omawianym przykładzie właściciele domu udostępnili dane z okresu czterech miesięcy słonecznych roku tj. maj, czerwiec, lipiec i sierpień (rys. 12). Dane te przedstawiają zużycie gazu w układzie zawierającym system kolektorów słonecznych oraz w układzie tradycyjnym. Koszt 1 m 3 gazu płynnego wynosi 7,80 zł brutto. 78

79 Legenda - zużycie paliwa przy zastosowaniu kolektorów - zuzycie paliwa w systemie tradycyjnym Rysunek 12. Zużycie paliwa do podgrzewania c. w. u w zależności od zastosowanego rozwiązania; Źródło: opracowanie własne W systemie opartym na kolektorach słonecznych zużycie gazu płynnego do podgrzania c. w. u wynosi 37,21 m 3, natomiast w systemie tradycyjnym bez kolektorów słonecznych 146 m 3. Różnica ta powoduje oszczędność w zużyciu gazu w ilości 108,79 m 3. Kwota oszczędności wynosi 848,56 zł w skali 4 miesięcy. Szacowanie opłacalności zastosowania omawianego rozwiązania na przykładzie rzeczywistym wykazało podobne zużycie gazu, jak w przedstawionym przykładzie teoretycznym. Duży wpływ na możliwość przeprowadzenia analizy ma również cena gazu, która z roku na rok jest coraz wyższa, dlatego wyliczenia oparte na danych firm zajmujących się projektowaniem i montażem instalacji zaopatrzonych w kolektory słoneczne są najbardziej wiarygodne. Podsumowanie i wnioski. Niniejszy artykuł miał na celu analizę celowości wykorzystania źródeł energii odnawialnej w budynkach wolnostojących. Przeanalizowano dwa przypadki: jeden opierał się na zastosowaniu pompy ciepła jako źródła ciepła do ogrzewania budynku, drugi oparty był na zastosowaniu kolektorów słonecznych jako źródła ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej w budynku wolnostojącym. Z przeprowadzonej analizy wynika, że zastosowanie pompy ciepła jako źródła pozyskania ciepła do ogrzewania pomimo 79

80 wyższych początkowo kosztów inwestycyjnych jest jak najbardziej zasadne. W analizowanym przypadku porównano koszt eksploatacji domu ogrzewanego za pomocą pompy ciepła oraz koszt eksploatacji domu ogrzewanego olejem opałowym Ekoterm. Analiza omawianego rozwiązania wykazała, że zastosowanie pompy ciepła generuje koszt eksploatacji na poziomie 26,5 % w stosunku do kosztu zastosowania oleju opałowego, co powoduje, że koszty eksploatacji z zastosowaniem pompy ciepła są 3,77 razy niższe od kosztów ponoszonych przy użyciu oleju opałowego. Wynik ten jest bardzo dobry, ponieważ przy porównaniu pompy ciepła z szacowaną w opracowaniach energią elektryczną wynik byłby jeszcze bardziej korzystny dla rozwiązania z pompą ciepła. Bibliografia 1. P. Borowski, Adaptacyjność przedsiębiorstw sektora energetycznego, Przegląd Organizacji, Warszawa H. Foit, Zastosowanie odnawialnych źródeł ciepła w ogrzewnictwie i wentylacji ; Wydawnictwo Politechniki Śląskiej; Gliwice; W. Oszczak, Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła ; Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Sp. z o. o.; Warszawa M. Rubik, Pompy ciepła w systemach geotermii niskotemperaturowej ; Oficyna Wydawnicza Multico; Warszawa Internet 1; ; godz

81 Kandil Ahmed, Borowski Piotr F. The strategy for enterprises - leading an innovative approach in the Telecom Industry on the example of Egyptian market The role of innovation In order to achieve the market and technological requirements the enterprises will put stress on innovations. For most companies, innovation is the key to driving growth, value for shareholders, and competitive advantage in today s global economy. Innovation is the motor of the modern economy turning ideas and knowledge into products and services. The importance of innovation in entrepreneurship is shown by coming up with new way to produce a product or a solution. A service industry can expand with another type of service to fulfill the ever changing needs of their clients. Producers can come up with another product from the raw materials and by-products. Innovation is consistently found to be the most important characteristic associated with success. The firms support their customers with trendsetting and highly efficient technology. As integrated technology companies supply innovative products, solutions, and services for the utmost efficiency and productivity. The XXI century for world market should be the period of extensive contacts between researchers and entrepreneurs. Only innovation implement, low costs of using the production assets, professional additional services provides for development of industry. Enterprises keep innovation as part of their organization. 81

82 Fig 1. Level of Innovation in EU countries Source: Telecommunication industry The telecommunication industry is playing a very strong and important role in our daily life. Who can think of his life without a mobile phone, a smart device fast connecting to internet, a GPS attached to your car, or high speed internet at home, beside so many other applications and devices acting as the easiest and fastest bridge that immediately connects us to others or information we seek. The more the customer depends on the telecom applications in his life the faster and the more effective development has to be actioned, and the faster the industry grows up. By visiting Egypt we will touch one of the very interesting experiments in such field showing a real meaning of adaptation to market and customer needs, and coming up with a very innovative ideas and plans that have a positive impact on the industry internally within Egyptian client, and externally on the off shoring business owners who start see Egypt as outsourcing attractive environment. The start of the telecom industry in Egypt The industry started in Egypt at 1998 only with 2 companies providing the services of mobile phone and high speed internet the third company granted the license to make the competition on hot metal which is in the favor of the customer who can have more than an option and several price plans that matches 82

83 his financial budget. Despite the economic downturn, the mobile telecom market in Egypt witnessed high growth, with an average growth rate of about 23.1% since 2008, mainly due to aggressive pricing competition among the three market participants- Mobinil, Vodafone and Etisalat Misr. Strategy of adaptation Adaptation is a dynamic process of adjustment to the change and environmental uncertainty, of maintaining an effective alignment with the environment while internal interdependencies are efficiently managed. Adaptation according to Webster dictionary is the adjustment to environmental conditions as (a) adjustment of a sense of organ to the intensity or quality of stimulation (b) modification of an organism or its parts that makes it more fit for existence under the conditions of its environment. The skill of adaptation to the new reality allows companies to survive at the market and go towards the leader position. For organizations seeking to operate in the new reality and to seize opportunities which they can appear on the market the ability to adapt may become a factor of competitive advantage. The ability to adapt in a manner considered appropriate by principal decision makers in the firm informs about their dynamics capability. Whether this leads to superior performance will then depend on the decision makers ability to understand correctly the context and import of their decision, as well as the management and deployment of the dynamic capabilities under requirement of sustainable development. The adaptation process is connected with sustainable development. The main question in this scope is about companies flexibility in the changeable environment. Ability, agility, versatility, resilience and robustness are measurers of adaptation process (Bahrami & Evans 2010). It is important to possess knowledge whether firms have the capacity to adapt and innovate, as well as how they should adapt over time. As a consequence, the strategic adaptation process is performed through a set of activities including process development, product 83

84 development, research, or new organization deployment and new structure. Strategic adaptation can be viewed as a process composed by a set of external responses (new products, new ways of relationships with suppliers and customers, vertical integration or disintegration, expansion or contraction of domestic markets, etc) and internal responses (redefining the company's architecture, organizational chart, incorporating new knowledge, process reengineering, new incentive systems, change in an organization's culture, etc). Organizations should adapt to the environment in order to succeed. The company adopts a series of innovation practices as a result of a strategic adaptation process. The strategic adjustment process can be triggered by any change in the environment or by an internal proposal of strategic innovation. Examples for adaptation and adopting the right innovative approach It s very frequent that it happens and while you are some where you run out of cash, am I right? In Europe it s not a problem as people use electronic cards to do any payment anywhere, however in Egypt it s totally different as average Egyptian person has to use only cash, and not every shop supports cash. That was a problem, one of the companies found a very smart solution which is a group of services under the name of Thanks : - Lend me, Thanks - Give me, Thanks - Pay for me, Thanks Any of the above mentioned services helps a customer who run out of money to recharge his mobile again, and continue calling until he become able to pay later, or to ask somebody to pay for a call he wants to make ( that person receives a notification and he can accept or reject). That s a very smart solution that helps really the customer and keeps him attached to such company as he feel that its services touches his needs, thinks seriously about how to serve not only how to collect. 84

85 Understanding the Egyptian culture Egypt is one of the countries that has high population, the thing that would seem as very rich market for a telecommunication business. Considering that the Egyptian person by nature is very communicative and open, beside loves to acquire the newest in the market. The offshoring in Egypt It s one of the very important new business relations that depends on strong telecommunication infrastructure, for every country thinks of hosting such industry it has to own so many natural conditions which was clearly that Egypt could be in short term practice one of this business leaders in the world, such condition are like: People ability to speak in multi languages easily. People level of education. People understand to the world business change. Resistance to stress. Country location. All these factors are available in Egypt beside the stability of political situation till 2011( national revolution). The off shoring or the out sourcing business started in Egypt around , with few call centers and now it become the 4 th attractive country to out sourcing business with a very famous and international call centers like: Vodafone Teleperformance Xceed Microsoft The main players at the market are shown at the picture 1. 85

86 Pic. 1. The players at Egyptian telecom market Beside many others, the total revenue of that sector was till 2009 $30 billion annually, now it s expected to be around $45-50 billions. Egypt is highly succeeding in such field as it has won the prestigious Off shoring Destination 2 times in 2007 and in 2008 awarded by the National Outsourcing Association. Today Egypt ranks 4 as the most off shoring attractive country, however as political affairs get more stable, Egypt can compete easily on the first position, insuring of high level service provided to the whole world. According to combined reports from the three mobile phone operators in Egypt, Mobinil, Vodafone and Etisalat Misr, they have witnessed a 23.1 percent growth rate since 2008, including during the January 2011 uprising that saw the government shut off their networks for days. At the end of last year, Egypt had 83.8 million mobile subscribers, nearly 100 percent penetration, and a recent Frost & Sullivan report suggests that this number should double by

87 References 1. Borowski P., Adatation as a mode of the company development in changeable environment, International Conference on Transport, Education, Biology & Pharmaceutical Sciences (ICASBPS 2012) & International Conference on Systems, Signal Processing & Manufacturing Engineering (ICSSPME 2012), December 26-27, 2012 / ed. Parvinder S. Sandhu, E. Muzenda, p Borowski P., Adaptacyjność przedsiębiorstw sektora energetycznego, Przegląd Organizacji 2012, nr 8, s Osterwalder A., Pigneur Y., Tworzenie modeli biznesowych: podręcznik wizjonera, (Business Model Generation: A Handbook for Visionaries, Game Changers, and Challengers), Gliwice:Wydawnictwo Helion, cop Kozielski R., Biznes nowych możliwości: czterolistna koniczyna - nowy paradygmat biznesu, Warszawa: Wolters Kluwer Polska,

88 Martyniuk Liliia University: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine Supervisor: Doctor of Engineering, Professor Volodymyr Kozyrskyi Еnergy supply combined system of agricultural objects on the basis of renewable energy sources Introduction The agricultural sector is one of the most important sectors of Ukraine's economyб for sustainable development of which it becomes increasingly urgent the development and implementation of new energy-efficient, low-waste or non-waste technologies [1]. In most cases major agricultural consumers (cattle farms and complexes, processing enterprises of agro-industrial products) use electricity from centralized systems. Global trends in energy supply systems indicate the feasibility of switching to alternative and renewable energy sources (ARES). Using ARES is an alternative to solve the problems associated with reliable energy supply consumers rational use of energy resources and protecting the environment from pollution [2]. Relevant questions are concerned with creation of combined systems with ARES in combination with the traditional way of energy. The purpose of this article is to study energy efficiency of combined system of agricultural consumers with rational combination of available energy in the power supply system. Methods and results researches Structure of energy supply can vary in composition and type of renewable energy sources used. The combination of energy sources depends on conditions of substitution of traditional renewable sources and their coordination both among each other 88

89 and with the mode of energy consumption. Obviously, the same object can provide energy supply from various sources (Fig.1). Fig.1. Energy supply of consumers from various sources energy As part of research work of Education and Research Institute of Energetics and Automatics it was carried out the energy audit of farm in a secluded section of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine (NULES of Ukraine) "Agronomic Research Station". Test is resulted in calculated and experimental dependences of electricity consumed before and after use of solar collector. The measurement of parameters electric energy of farm sites was carried out using the device "Energotester PKE" according to the circuit connection (Fig. 2.) [3]. 89

90 a b Fig. 2. Appearance device "Energotester PKE" (a) and location of its connection to three-phase network (b) Analysis of experimental results was performed by the software "Energy Monitoring of Electricity Networks" the interface of which is shown in Figure 3. Fig.3. View main window of "Energy Monitoring of Electricity Networks" with graphic showing the dependencies in time Inspection of the farm consisted in measuring of basic parameters of electricity, values of voltage and current, active, reactive and total capacity, registration of key power quality parameters, according to the current standard GOST ; verify of the functionality and correct connection of transducers of voltage, current, active and reactive powers in the field of 90

91 operation. On the basis of experimental data constructed the graphics of dependences one of the objects farm - the pigsty (Fig. 4, 5). Fig.4. Schedule of active power of electricity consumers from the pigsty according to calculations Irregularity of the given graphics is caused by turning on every 30 minutes of electric boiler capacity 9 kw for heating water. Installing solar systems for hot water supply will even out the load and reduce the consumption of electricity from the grid (Fig. 5). Fig. 5. Estimated schedule of active power electricity consumers from the pigsty after installing solar system In Fig.6. shown the graphical dependencies obtained from the experiment with the software "Energy Monitoring of Electricity Networks". 91

92 Fig. 6. Averaged value of active, reactive and total capacity of the pigsty constructed with using the software "Energy Monitoring of Electricity Networks" For energy supply of the pigsty farm were analyzed affordable energy sources and offered the following combined system (Fig. 7). Fig. 7. The proposed combined system energy supply of the objects farm on the example of the pigsty "Agronomic Research Station" The proposed combined system will minimize the use of electricity from the central network through the use of biogas plant, which runs on animal wastes and provides full cycle associated with 92

93 the production of heat and electricity, waste management, turning them (with separator) on clean solid or liquid fertilizers - biogumus. Solar collector provides heating of water, what used for needs of pigsty. A functional block diagram of the proposed combined system is shown in Fig. 8. Fig.8. Functional block diagram of the proposed combined system energy supply of pigsty Normal operation involves the division of the system into two subsystems: heat - based on solar collector, that produces heat for hot water and electricity - providing consumers electricity, what produces generator plant, that works on biogas. The electric energy produced by the cogeneration plant is primarily used for their own needs. The system is divided into blocks of automation control each subsystem, namely, solar controller, control biogas plant and cogeneration station and the main control unit that creates a relationship between the first two. The work of such a system is a permanent registration data collected from various sensors located in all nodes of the system and that will optimize the operating 93

94 modes of the criterion of minimum energy cost and exclude the possible interruption in energy supply consumers. To determine the effectiveness of heliosystems, it is advisable to use the method of calculation of direct solar radiation per day by month of the year [5]. The density of solar radiation that received on an inclined surface, it should be divided into direct Q пр. and diffuse Q розс. components. The flow of direct solar radiation Q пр. should be considered as a vector quantity. The flow of direct solar radiation entering the inclined surface Q can be determined by the relationship: Q where Q пох. cos Q вр. sin пох. гор. (1) Q and Qвр. - stream direct solar radiation according гор. to the horizontal and vertical plane; - the angle to the horizontal surface. In terms of average daily earnings of direct radiation on a horizontal surface to the vertical input conversion factor depending on the orientation of the surface, latitude areas and seasons [6]: Q вр k Q гор.. (2) Thus, the incoming solar radiation on arbitrarily oriented surface is determined by the dependence, which is based on the pattern of direct solar radiation on a horizontal surface: Q Q cos k sin пох. гор. (3) The intensity of the scattered solar radiation that received on an inclined surface, depending on what part of the celestial hemispheres and which highlights its albedo environment [7]. The flow of scattered solar radiation is determined by the formula: 94

95 Q розс.пох. Q розс.гор. 1 cos The sum of direct and diffuse solar radiation for daily or monthly income is: Q гел. Q гор. 2 cos k sin Q 1 cos розс.гор. 2 (4). (5) Analysis the possible regimes work of system with use of solar energy, we should additionally use the data of got solar radiation in clear and gloomy days of different months. While calculating the systems on the basis of solar energy for every individual locality, we should to take into consideration different local characteristics change of perception intensity of solar radiation, and location of the surface which receives sunlight. Conclusions 1. The problems of efficient energy supply and environmental protection are priority in agricultural sector functioning. One of the possible solutions is the development of the methodology for efficient combination of traditional and renewable energy systems for agricultural energy consumers. 2. The proposed combined power supply system of a separate agricultural facility is based on the use of solar and biomass energy reflects the needs of the considered object with the emergency reservation from the traditional energy system. 3. In its turn, the anaerobic recycling of agricultural wastes is the most profitable, because of simultaneous solving of the problems related to energy conservation and waste management, transforming them into high-quality organic fertilizers. 4. Evaluating the effectiveness of farm with biogas plant can be based on monetary income that gets from using processed products compared to the cost of the plant. 95

96 5. Ensure reliable operation of the combined system is possible through the development of algorithm performance, software and optimization of her work. References 1. Y. Dzyadykevych "Power management" / Y. Dzyadykevych, V. Buriak, - Ternopol: Economic thought, p. 2. Volodymyr Kaplun, Volodymyr Kozyrskyi/ Prospects for the use and features of operation of autonomous power sources in agriculture // Electrification and Automation of Agriculture Official site "Mars-Energo" devices for measurement indicators qualities electric energy"energotester PKE" Guide to operation [electronic resource] Biogas in the home and farm. Manual construction of biogas plants with capacity from 100 liters to 100 m 3 [electronic resource] M. Rabinowitz / Comparison of different methods for presenting climate information at the design performance solar systems // Geliotekhnika Volodymyr Kozyrskyi, Liliia Martyniuk / The intensity of solar radiation on an inclined surface directed // Scientific Bulletin NULES of Ukraine. Series: machinery and energy in agriculture /1, p K. Kondratyev, M. Fedorova /Radiation regime of inclined surfaces// Gidrometeoizdat p. 96

97 Miedema Thijmen, Sökmen Özen, Borowski Piotr Selling Pastırma in the big cities in Poalnd Contents 1. What is Pastırma? 2. Business description 3. Our mission 4. Our vision 5. Costs and incomes 6. Our objectives a. Financial objectives of this firm would be b. Strategiv market objectives would be c. Marketing objectives 7. Project analysis a. Five forces of Porter b. Ansoff matrix 8. Scenario analysis What is pastırma? Pastırma is a special kind of meat. İt s a very tasty and expensove kind of meat that is good for human health. With all it s contents it is rich of nutritions that a human body needs every day, so with a meal with Pastırma is good for everybody. This meat is made of cow in figure 1 you can see in which part (the short loin, sirloin and sometimes the rib). These part s of meat are seen as some of the best parts of a cow and this is one of the reasons that Pastırma is a real special product. Espacially the sirloin is seen an special part of the cow which makes it a very expensive part of meat. 97

98 Figure 1. The Pastırma is made of cow, respectively from the short loin, the sirloin and sometimes the rib. Because the quality of this part of cow is really high, and the price also, the Pastırma is seen as a special product. This makes it a product for special occasions or for the more wealthy people in the world. It is seen as a product you eat at birthdays, national holydays or if you want to serve a good meal to your special guests at home. If you serve this dish you your guests will know that you will treat them well. For now this dish is very traditional in Turkey. The Turkish people are serving the meal as said in the previous paragraph. Here it is sold in all the supermarkets in different kinds of forms. These different kinds of forms mean not only in different amount of kilograms but also with a big variety of spices and additional dishes. These different kind of spices make that the product is more available for a big group of people, everybody can look for his own taste and have a good meal with Pastırma. Business description We have a company that is selling Pastırma in Turkey. We are selling only this product but we do this in a lot of different spices and with different amounts in a packet of Pastırma. This means that we can sell this Pastırma for a lot of different people. 98

99 This way of working made us the leading company in Turkey in selling Pastırma. This company has of course his advantages and his disadvantages. In table 1 these advantages and disadvantages are shown and they will be explained in the paragraph after. Table 1. The advantages and the disadvantages of our company selling Pastirma in Turkey. Advantages Disadvantages + We can ask a high price - It s a expensive product for special occasions + Good selling network in whole of Turkey - Selling only one product is risky + Known for good quality -Special storage conditions +Long shelf life We became the leading company of Turkey because of our big assortment and our good quality. Because of this we can ask a higher price for our product then other company which is the biggest advantages our company has. It means more incomes for less work. But off course selling for a high price is also a disadvantage. Because it s already an expensive product and we are able to sell it for the highest price we are also loosing the costumers that are not so wealthy. Losing costumers is off course losing money. So the biggest challenge in our business is to find a good average between a too high or a too low price. Or company is selling in the whole of Turkey and so we have to spread our product to every corner of the city. We have made good agreements with a transport company which means that they are reliable and they can do it for a fair price. This gives us an good selling network in the whole of Turkey. We are able to transport and sell our product everywhere in Turkey because Pastırma has a long shelf life. This means that we have the time to make our transport very efficient and cheap. The biggest disadvantage we have in our company is the risk coming from the fact that we are only selling Pastırma. If the market for this product falls because of a disease in cow farms 99

100 or if the economy falls, people will not be willing to buy our product. If this happens it will have a big impact on our company. As said Pastırma had a long shelf life but this can only happen if we give the Pastırma good storing conditions. These conditions (cooling and checking air quality) give us extra costs when with transporting and storage far away. Our mission To sell Pastırma in the large cities in Poland in an hygienic and healthy way and to promote this taste in Poland. We are a global company contributes to Poland and to Turkey which is competitive quality at least cost, highest selling more products, innovations and developments in the open conducting our business in accordance with moral values, to show leadership to fulfill our responsibilities to society and the environment. The best way to maintain the traditions and culture of the country. Our vision 1. To be a number one in our markets. Spread to the other European countries. 2. To be firm which is the best quality sales in Europa. 3. To take its place as a chain of stores which is determining market prices, consumer protection. Costs and incomes To make a good estimation if our company will manage in the country of Poland we should calculate whether it s profitable for us. With the knowledge we get from a costumer survey we can estimate how much Pastırma we are going to sell. With this figures we can calculate a costs and incomes diagram as shown in table 2. In this table we chose for a 5 years estimation because it s long enough to have a future vision about the market getting better and it s short enough to exclude massive changes of currencies. 100

101 Table 2. Costs and incomes of the first 5 years of starting the company in Poland. Costs (in 5 years) Zł Incomes (in 5 years) Transport Pastırma to/in Poland Renting cooling house in Poland 5 extra Employees in Poland Buying Pastırma Pastırma in 100 g packets Pastırma in 250 g packets Pastırma in 500 g packets Zł Advertisement Total Total As can be calculated from table 2 our estimation is that we will earn Zł in the first 5 years. The buying of the Pastırma will be the most expensive for us because of the high price of the product. This means that we can regulate a lot of the variable costs. If the selling of Pastırma is not going well we can easily change the amount of Pastırma we buy and so have less costs quickly. Of course this will also mean that our income will go down. But seeing the costs of advertisement and renting the cooling house is relatively small compared to the Pastırma buying and transport, which is an advantage for us. To know if we are going to get our goal of Zł in 5 years we calculated the expected costs and incomes for every year so we have a number of checkpoints for ourselves. The calculated costs are shown in table

102 Table 3. An costs and incomes estimation over the first 5 years in Poland. (millions) Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 Total Costs 4 3,2 4,15 4,9 5,9 22,15 Incomes 2,5 4,15 6,03 7,5 9,1 29,28 Total -1,5 0,95 1,88 2,6 3,2 7,13 We can see in table 3 that we will lose money the first year. This is of course not surprising because of the fact that the Pastırma will be unknown. This means that there is not much selling and we need to do a lot of advertisement. We calculated that in the 2 nd year we can sell more but it will be not enough to make up the loss from the first year. In the next years we can drop the advertisement a little and concentrate more on efficient distributing and selling the Pastırma. In the end we realize the same 7,13 million Zł as was written in table 2. Objectives Financial objectives of this firm would be: - To Ensure the sustainable growth of our company and add economic value to our company. - To evaluate the most accurate way our Money. As calculated above, within 5 years, make it worth our profit 7,130,000 zł. Strategic market objectives would be: - Our company enlarge in Polish largest markets such Warsaw, Krakόw, Łόdź and Wrocław. - To offer a new flavor to the people of Poland with the ability to b the first company that sells this product. - To evaluate the most accurate way our money - Local, regional and national ability to become a company 102

103 Marketing objectives: - To make demonstration days and to introduce this new product to the people of Poland - To do promotions for special occasions, To promote this product to the public, increase sales and give attention to ads. Special rates apply to wholesale purchases and Increasing the area of product marketing Project analysis Five forces of Porter To make a good analysis whether our project will work we checked the five forces of Porter. This gives us an idea of problems we may encounter and which opportunities are ahead of us. In figure 2 the diagram of the five forces of Porter is given. Figure 2. Five forces of Porter. 1. The other companies that may be interested in expanding their business to Poland would look at our company first to check if it s a good idea. That will give us a lead in building a good name for our company and staying the biggest Pastırma selling company. 103

104 2. The suppliers will be happy if we can sell a lot of Pastırma in Poland. This means that the need in their product will grow so they can sell more or get a better price. 3. There is nobody yet selling Pastırma in Poland so we don t have competitive rivalry there. 4. Because it s an exclusive product, rich people will buy it first. Later the less wealthy people will join because they always want what the rich already have. So the rich will make our product popular 5. We think that by the use of advertisement we can make our product a more exclusive product then others. It will be an expensive treat for special occasions which makes it wanted then other products. From this we can see that the idea of going to Poland would be a good idea for us which will also be shown in the Ansoff matrix. Ansoff matrix Pastırma is a existing product but this product selling is new for in big city s in Poland.So it is new market, existing product.the name of our company is very good because of this product so it s risky to start another product with our brand. We need to some strategy when we sell this product. 104

105 Our company has to plan its steps carefully, by detail evaluation of every stakeholder. Because only one product and new market are risk. Scenario analysis In theory there are 3 things that can happen. Going to Poland can have a positive, neutral or negative outcome. Of course for every possibility there is a probability of how likely it is if it will happen. The positive scenario has the highest probability, that s why we believe strongly in our decision to go to Poland. Our estimation about the probability is: Positive scenario - 65 % Neutral scenario - 20 % Negative scenario - 15 % The positive scenario. This scenario is the most likely to happen and this is the scenario we calculated in the cost and incomes. So this scenario will give us a profit of Zł. When we achieve this goal we can make a decision if it will be a good idea to try to expand our company to more countries. The neutral scenario. The neutral scenario is that we will break even after 5 years, no profit, no losses. This means that we have to consider again if going on with selling Pastırma is a good idea. For sure we will not try to expand our company to other countries because we already found out that Poland is the best country to try. The negative scenario. In this scenario we will make a (big) loss. If we make this loss we will be able to spot this already before the 5 years (with our 105

106 checkpoints in table 3). So as soon we see that this scenario gets the highest probability, we have to cancel our business in Poland. References 1. Borowski P., Adatation as a mode of the company development in changeable environment, International Conference on Transport, Education, Biology & Pharmaceutical Sciences (ICASBPS 2012) & International Conference on Systems, Signal Processing & Manufacturing Engineering (ICSSPME 2012) : December 26-27, 2012 / ed. Parvinder S. Sandhu, E. Muzenda. - S Borowski P., International cooperation and international achievements of dr. Piotr F. Borowski, ed. Wema, Borowski P., Different branches of the Polish economy under tight European regulations, Zarządzanie i Edukacja 2010, nr 68/69, s Gaworski M., Między głową a brzegiem stołu, Hoduj z głową Bydło, 2013, nr 2, s Wojdalski J, et all, Assessment of energy consumption in a meat-processing plant - case study, Food and Bioprocess Technology,

107 Myszura Magdalena, Witaszek Kamil, Cieślik Marta, Dach Jacek, Pilarski Krzysztof, Lewicki Andrzej, Carmona Pablo César Rodríguez Uczelnia: Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Opiekun pracy: Dr hab. inż. Jacek Dach Badania procesu kompostowania osadów ściekowych i wybranych bioodpadów. Research on composting process of the sewage sludge and selected biowastes. Abstract In order to ensure the proper run of sewage sludge composting process, the application of structural material creating favorable conditions inside heap is required. This application is also an additional source of carbon pollution and improve the level of the C:N composted mixture. That is why the specialists look for alternative substrates to be used as an effective structural material in the sewage sludge composting process. The aim of this study was to investigate the process of composting of sewage sludge and straw, leaves and sawdust as structural additions. The study was conducted in a specialized bioreactor, whose task is to model the processes of aerobic and anaerobic decomposition of organic materials. The results have shown that the process of composting of sewage sludge with straw, leaves and wood chips allows for intensive thermophilic phase. Not enough of these supplements cause negative C:N ratio and, consequently, a strong ammonia emission. 107

108 Streszczenie W celu zapewnienia prawidłowego przebiegu procesu kompostowania osadów ściekowych konieczne jest zastosowanie takiego materiału strukturalnego, który stworzy we wnętrzu pryzmy sprzyjające warunki wodno- powietrzne oraz będzie dodatkowym źródłem węgla wpływając korzystnie na poziom C:N kompostowanej mieszanki. Poszukuje się więc alternatywnych substratów, które będą wykorzystywane jako efektywny materiał strukturalny w procesie kompostowania osadów ściekowych. Celem pracy było zbadanie przebiegu procesu kompostowania osadów ściekowych oraz słomy, liści i trocin jako dodatków strukturalnych. Badania zostały przeprowadzone w specjalistycznym bioreaktorze, którego zadaniem jest modelowanie procesów rozkładu tlenowego i beztlenowego materiałów organicznych. Badania wykazały, iż proces kompostowania osadów ściekowych wraz ze słomą, liśćmi i trocinami pozwala na uzyskanie intensywnej fazy termofilnej. Brak wystarczającej ilości tych dodatków spowodował niekorzystny stosunek C:N i w konsekwencji silną emisję amoniaku. Wstęp Problem gospodarki odpadami wynika z konieczności dostosowania prawa polskiego do wymogów Unii Europejskiej. Osady ściekowe zaliczane są do jednych z najbardziej kłopotliwych odpadów dla środowiska. Prognozy Krajowego Planu Gospodarki Odpadami 2014 przewidują, że z roku na rok zwiększać się będzie ilość wytwarzanych osadów ściekowych. Wzrost ten powodowany jest m.in. prowadzeniem modernizacji istniejących już oczyszczalni, rozbudową sieci kanalizacyjnej a także powstawaniem nowych oczyszczalni. Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2014 [1] w perspektywie do 2020 roku zakłada ograniczenie składowania komunalnych osadów ściekowych co jest jednoznaczne ze zwiększeniem ilości, która zostanie przetworzona przed wprowadzeniem do środowiska jak również osadów przekształcanych metodami termicznymi. Jednak dane z GUS [2] 108

109 wskazują, że przeważającym sposobem zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych w Polsce jest nadal ich składowanie. Osady ściekowe mogą zostać wykorzystywane bezpośrednio na terenach rolniczych lub poddane zabiegom utylizacji oraz odzysku. Metodą odzysku jest poddanie osadów procesowi kompostowania [3]. Kompostowanie pozwala na sanitację produkowanego kompostu, uzyskanie nawozu o potencjalnie wysokiej wartości rolniczej, odparowanie nadmiaru wody (oszczędności przy transporcie), odzysk wielu odpadów organicznych oraz rozkład różnych niebezpiecznych substancji (antybiotyki, pestycydy, hormony i in.) przy założeniu wystąpienia fazy termofilnej. Z uwagi na to, że kompostowanie jest metodą odzysku (R3)[4] powinno być preferowaną formą postępowania z osadami. Proces kompostowania prowadzony w sposób właściwy pozwala na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych. Największym problemem kompostowania osadów ściekowych jest nie korzystny stosunek C:N oraz brak odpowiednio porowatej struktury w celu zapewnienia łatwego dostępu powietrza [5]. Ze względu na niedobór węgla i poprawę stosunków wodno-powietrznych koniecznym staje się wzbogacenie osadu ściekowego w odpady organiczne. Alternatywą wykorzystaną w procesie kompostowania osadów ściekowych może być zastosowanie takich odpadów organicznych jak: słoma, liście czy też trociny. Cel i zadania badawcze Przeprowadzone doświadczenie miało na celu sprawdzenie możliwości wykorzystania osadu ściekowego z dodatkiem słomy, liści oraz trocin jako dodatków strukturalnych w procesie kompostowania. Dla realizacji celu badań sformułowano dwa problemy naukowe, których rozwiązanie było jednocześnie przyjętymi zadaniami badawczymi: Zbadanie czy możliwe jest uzyskanie intensywnej fazy termofilnej w procesie kompostowania osadów ściekowych z dodatkiem bioodpadów takich jak słoma, liście oraz trociny, 109

110 Określenie jak kompostowanie osadów ściekowych zmieszanych ze wspomnianymi bioodpadami wpływać będzie na emisję gazów oraz parametry końcowe pozyskanego kompostu. Metody badań Badania zostały przeprowadzone w skali laboratoryjnej w 2012 roku w Laboratorium Ekotechnologii w Instytucie Inżynierii Biosystemów Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Do badań użyto osadu ściekowego oraz słomy, liści i trocin. Charakterystykę parametrów początkowych użytych substratów przedstawiono w tab. 1. W celu przeprowadzenia badań wykorzystano izolowany bioreaktor o objętości komory 162,5 dm 3. Schemat użytego bioreaktora (2-komorowej sekcji) przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Schemat użytego bioreaktora: 1. pompa, 2. regulator przepływu powietrza, 3. przepływomierz, 4. komora, 5. zbiornik na odcieki, 6. kompostowana biomasa, 7. zespół czujników pomiarowych, 8. system chłodzenia powietrza, 9. zbiornik na skropliny, 10. zespół czujników gazowych (NH 3, O 2, CO 2, CH 4, H 2 S), 11. rejestrator sygnałów pomiarowych, 12. kontroler przepływu powietrza. 110

111 Układ reaktora pozwala na prowadzenie badań modelowych bez jakiegokolwiek wpływu warunków atmosferycznych, które mogą wpłynąć na wyniki w badaniach terenowych [6]. Osad ściekowy pochodził z komunalnej oczyszczalni ścieków w Szamotułach. Masa wszystkich komponentów po uprzednim odważeniu została wymieszana i umieszczona w komorze bioreaktora. W trakcie trwania doświadczenia zostały przeprowadzone pomiary parametrów takich jak: W obrębie komór: (temperatura, przepływ powietrza oraz emisje gazów: CO 2,, O 2, NH 3, CH 4, H 2 S), Poza komorami: (sucha masa próbek, ph, konduktywność, masa mineralna, masa organiczna), Czynniki środowiskowe (temperatura otoczenia, wilgotność powietrza). Próbki do badań zostały pobrane na początku i w trakcie trwania doświadczenia oraz w momencie opróżniania komory. Temperatura rejestrowana była automatycznie za pomocą czujnika elektronicznego PT100, który stanowi wyposażenie bioreaktora (rys. 1, poz. 7). Emisje gazów monitorowano za pomocą Mikroprocesorowego Systemu Monitorująco-Rejestrującego. Suchą masę oznaczano metodą suszarkową w temp. 105 o C, materię organiczną poprzez spopielenie w temp.550 C, ph i konduktywność poprzez pomiar w roztworze wodnym (20 g próbki w 200 ml wody destylowanej) oraz azot amonowy metodą destylacyjną. W trakcie trwania procesu kompostowania w specjalnych zbiornikach magazynowano ponadto skropliny z komory (rys. 1, poz. 9) i chłodnicy oraz odcieki z komory (rys.1, poz. 5). 111

112 Wyniki Skład użytej do kompostowania mieszanki przedstawiono w tabeli 1. Tab. 1. Charakterystyka materiałów użytych w doświadczeniu. Materiał Sucha masa [%] Udział [%] Ilość w s. m. [kg] Masa świeża [kg] Osad ściekowy 16,7 50 8,1 48,50 Słoma ,7 1,98 Liście ,9 5,91 Trociny ,7 2,07 Uzyskano mieszankę o łącznej masie 58,5 kg świeżej masy (16,35 kg suchej masy) i wilgotności 72,04%. Porównując udział wagowy substratów użytych do kompostowania liczony w świeżej masie widać, że całkowicie dominuje osad ściekowy (83%). Wynika to z jego bardzo dużego uwodnienia, bowiem sucha masa osadu wynosiła tylko 16,7%. Z kolei udział osadu liczony w suchej masie wyniósł już tylko 50%. Mały udział pozostałych składników w mieszance liczony w świeżej masie (słomy, liści i trocin) spowodował wystąpienie niekorzystnych tendencji w trakcie kompostowania związanych z niedostatkiem odpowiedniej struktury, ponieważ gęstość uzyskanego kompostu wyniosła aż 636 kg (tab. 2). Świadczy to o braku odpowiedniego materiału strukturalnego, gdyż uzyskany w wyniku kompostowania materiał powinien posiadać gęstość mniejszą niż 500 kg/m 3. W opisywanych badaniach na uwagę zasługuje bardzo duży spadek objętości kompostu o 58,5% (znacznie większy niż masy 40%), co zdecydowanie świadczy o niedostatecznej zawartości materiału strukturalnego jakim jest przede wszystkim słoma. 112

113 Tab. 2. Charakterystyka fizyczna materiału wyjściowego i uzyskanego kompostu. Masa całkowita [kg] Objętość [dm 3 ] Gęstość [kg/m 3 ] Początek 58,47 132,5 441 Koniec 35, Pomimo tej niekorzystnej tendencji, w trakcie badań zaobserwowano bardzo intensywną fazę termofilną, co widać na rysunku wymieszanie wsadu Temperatura [ o C] Czas kompostowania [dni] Rys. 2. Przebieg temperatury w czasie kompostowania mieszanki Jak widać, najwyższa zanotowana temperatura osiągnęła aż 82,3 o C, co jest dowodem na bardzo intensywną fazę termofilną. Następnie temperatura sukcesywnie obniżała się. Po ok. 2 tygodniach procesu wykonano wymieszanie wsadu, co najpierw spowodowało gwałtowny spadek temperatury mieszanki z 51,5 na 36,2 o C, ale potem nastąpił jednak wyraźny wzrost temperatury w kolejnych dniach i zaowocowało to wydłużeniem fazy termofilnej. Tak intensywna faza termofilna zaowocowała także bardzo silnym zużyciem tlenu, co obrazuje rys

114 25 20 Stężenie tlenu [%] Czas [dni] Rys. 3. Zmiany ilości tlenu w czasie kompostowania mieszanki Jak widać, w czasie największego wzrostu temperatury zawartość tlenu we wnętrzu komory kompostowania spadła poniżej 8%. Nie przekroczyła jednak poziomu poniżej 5%, który specjaliści uznają za granicę tworzenia się warunków beztlenowych w kompostowanej mieszance. Spadek zawartości tlenu w czasie fazy termofilnej związany był też z bardzo intensywną emisją dwutlenku węgla, którą ilustruje rys

115 Stężenie CO2 [%] Czas kompostowania [dni] Rys. 4. Emisja dwutlenku węgla w czasie kompostowania Emisja dwutlenku węgla jest wprost proporcjonalna do wzrostu temperatury kompostowanej mieszanki. Świadczy ona o intensywnym rozkładzie materii organicznej w mieszance. Innym efektem rozkładu związków zawartych przede wszystkim w osadzie ściekowym była silna emisja amoniaku, którą przedstawia rys Emisja amoniaku [ppm] Czas kompostowania [dni] Rys. 5. Emisja amoniaku w czasie kompostowania mieszanki osadu ściekowego i bioodpadów 115

116 Jak widać na rys. 5., maksymalne stężenie amoniaku w mieszance gazów opuszczających komorę bioreaktora osiągało wysoką wartość 400 ppm. Wraz z obniżaniem się temperatury stężenie amoniaku obniżało się, ale nawet w uzyskanym na koniec doświadczenia tzw. młodym kompoście wciąż dało się wyczuwać woń amoniaku. Świadczy to o zbyt dużej zawartości osadu ściekowego w mieszance przeznaczonej do kompostowania. Uzyskany kompost posiadał ciemnobrązowy kolor i nie posiadał typowego zapachu ściółki leśnej właściwego dla dobrej jakości młodego kompostu. W trakcie realizacji doświadczenia uzyskano natomiast odpowiedzi na postawione problemy badawcze. Wykazano, że tak przygotowana mieszanka osadów ściekowych z dodatkiem słomy, liści oraz trocin może osiągnąć bardzo intensywną fazę termofilną. Tak intensywna faza termofilna wpływa na bardzo silną emisję CO 2. Jednakże brak wystarczającej ilości materiałów dodatkowych (słomy, liści i trocin) będących także źródłem dostępnego węgla organicznego powodował niekorzystny stosunek węgla do azotu, a w konsekwencji był źródłem silnej emisji amoniaku utrzymującej się przez prawie cały okres doświadczenia. Przy wdrożeniu opisywanej mieszanki osadów i bioodpadów w procesie kompostowania w skali rzeczywistej niezbędne jest więc zmniejszenie proporcji stosowanego osadu, a zwiększenie dodatku substratów o wyższej zawartości węgla i małej azotu, jak. liście, trociny czy słoma. Wnioski Na podstawie przeprowadzonych badań można sformułować następujące wnioski: - Kompostowanie mieszanki osadów ściekowych i bioodpadów (słomy, liści i trocin) pozwala na uzyskanie bardzo intensywnej fazy termofilnej. - Intensywna faza termofilna wpływa na bardzo silną emisję dwutlenku węgla oraz powoduje intensywne zużycie tlenu przez kompostowaną mieszankę. 116

117 - Niedostatek materiałów o dużej zawartości węgla w mieszance z osadem ściekowym powoduje wystąpienie intensywnej emisji amoniaku w czasie kompostowania. - Niedostateczna zawartość słomy i wystąpienie intensywnej fazy termofilnej rozkładającej intensywnie obecną w mieszance słomę doprowadziło do zbyt dużego zagęszczenia uzyskanego kompostu do wartości powyżej 600 kg/m 3. Literatura 1. Krajowy Plan Gospodarki Odpadami GUS Haug, R.. T., The Practical Handbook of Compost Engineering Lewis Publishers. Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach1), 2), 3) Opracowano na podstawie Dz. U. z 2013 r. poz Dach J., Zbytek Z. Wpływ dodatku słomy Przegląd komunalny nr /5. 6. Dach J., Jędruś J., Adamski M.; Kowalik I., Zbytek Z Bioreaktor do badań procesów rozkładu materiałów organicznych, Journal of Research and Applications in Agricultural Eng., vol. 48 nr 4,

118 Ogrebchuk Bohdan, Krupych Stepan Lviv National Agrarian University Opiekun pracy: Krupych O.M., Ph.D., Associate Professor, Head of Department of Agricultural Machinery Tymochko V.O., Ph.D., Associate Professor, Head of Department of Project Management and Industrial Safety The development of the combined aggregate for gathering fruits of pome cultures on the basis of the tractor T-16 Scientific section: The development of the combined aggregate for gathering fruits of pome cultures on the basis of the tractor T-16. Subsection: The mechanization and the electrification of agriculture. Introduction. Fruit-and-berry products are integral element of human activity which provides the valuable enrichment of the organism with mineral salts, microelements, organic acids, pectin and other substances, vitamins as well as an important raw material for producing juices, marmalade, jam. During the last period the considerable reduction of the average yearly consumption of fruits and berries per one person is observed in Ukraine if in 1990 it estimated 77.2% of minimal based norm then in 2009 only 57.9% [1]. Such negative results have become the consequence of decreasing the areas of perennial plantations to 2.1% of the general area of agricultural crops and decreasing the yield capacity by 1.7 times as well as generally not good implementation of the concept [2] of gardening development involved particularly the development of highly productive technical means for all technological operations, decreasing of labor and fuel and energetic costs for products manufacturing. Set up machinery for gathering fruits and lines for commodity treatment of fruit 118

119 and vegetable products, [3] that do not meet the demands of resource saving, are of low productivity and have restricted technological opportunities. This problem is especially vivid during harvesting crops. It estimates 40% of all costs of products growing. The setting up of highly effective fruit harvesting machinery, working parts of which are adapted to the wide range of size-mass parameters of perennial plantations, is restricted by extremely difficult tasks related with the biological peculiarities of trees. Subject actuality. One of the major problems of low production level of fruits and vegetables output is insufficient introduction of the mechanized technologies, means of harvesting and crop transportation. The problem of trees and fruits damage by serial fruit picking units, which technological potentialities and power consumption of the harvesting process, on the whole, depend on the organization level of the technological process of the very technical means, has not been resolved. Thus, serial fruit picking machines and units demand the certain agricultural background, garden preparation, special creation of trunks and crowns of trees. Taking into consideration that in gardens there are perennial plantations of different size-age and sort groups, the part of fruit trees, especially of the lower range of fruit picking units use, are shaken at too strict regimes, accompanied by damages of the bark and root system and also energy consumption excelling. At the same time, the top range depicts incomplete fruit taking through the power lack. Under such conditions it would be reasonable to use small-scale, highly maneuverable machines, assembled on the basis of the tractor T-16. The selection of rational constructional parameters and operating modes of the tree shaker with wide range of size-mass indices is possible if in its construction there is a device of positioning concerning the trunk of fruit tree. The solution of the settled problems should base on the complex approach that takes into account concerted operation of elements of energy means, shaker and 119

120 positioning system under condition of providing with agrotechnically vital fullness of fruit picking. Aim and tasks of investigation. Effectiveness increasing of mechanical process of fruit picking due to improvement of technological possibilities of fruit picker equipped by GPS is the aim of the work. The aim should be achieved by solving the following tasks: 1. Analysis of trees characteristics as for the mechanization of fruit picking process; 2. Development of system model hydraulic line vibrodisturbing tree ; 3. Scheme development of shaker positioning as to a tree; 4. Conducting of economic and energy evaluation of mechanization process of fruit picking with shaker equipped by GPS. Object of investigation. The main objects of investigation are: fruit and apple-trees of such varieties as Pepin zolotystyi (wilding B9), Antor (57-490)< Slava peremozhtsiam (57-490), Aidared (57-490); divisible-aggregate system of hydraulic line of energy devises of such types as 0,6; fruit shaker; GPS; the process of fruit picking. Subject of investigation. Rules of indexes changes of fruit picking effectiveness depending on shaker parameters are the subject of investigation. Methods of investigation. Mechanization processes of fruit picking were investigated using theoretical analysis and experiments in field and laboratory conditions using standard measuring equipments (electron oscillograph C-8-17, accelerometer, mesdos, sensors, power supply units and converters etc.), production equipments with dynamic system modeling machinery- tree using PC. Mathematic system modeling hydraulic line shaker tree with solving differential equations by numeral method was as a fundamentals of theoretical 120

121 investigations. Experimental investigations were conducted on the basis of system approach and such methods as photochronometric, structural analysis and synthesis, statistic worked up information, schematic and structural modeling were used. Some directions of improvement fruit harvesting machinery The principal tasks of construction fruit harvesting machinery at the moment are to increase productivity, to reduce damage of fruits and trees, to decrease maximum hand labor of removing impurities and packing, to supply high passability and maneuvering of machinery being simply constructed and reliable driving working parts, to supply accident prevention and others. The process of harvesting fruits includes several principle operations such as: delivering package material to interlinear of the garden, picking up windfall, harvesting fruits, sorting fruits according to their quality, loading packages with fruits into vehicle, transporting fruits to the storage room. Harvesting some varieties of fruits certain operations can be absent or changed. For example, being harvested cherries, the transportation of the yield is done in capacities with water. According to this the operation of loading will be different from traditional one. It depends on used technologies of harvesting fruits that involves this or that complex of machinery for harvesting works. Using any method of harvesting the first operation mentioned above is to pick up windfall. The number of windfall is not stable and depends upon climatic conditions, seasonable sprinkling of trees and many other factors that can be occasional. However gardening farms plan harvesting windfall that contain average 10-15% of the total yield of fruits. There are different qualities of windfall such as: low-valuable windfall is a damaged fruit by the insects and high quality windfall is a fallen fruit caused by wind. Selecting 1centner of windfall in the average 2 person-hours is needed. The most effective and economical method of harvesting fruits is mechanical one. This method supplies increasing productivity of work 5-12 times and reducing expenses of work which is not less than 2 times. Consequently the construction of fruit harvesting machinery is the next step in development of mechanical equipment. 121

122 Any fruit harvesting machine consists of two main parts such as: attachment for shaking trees (oscillator) and attachment that catches the fruits. The main directions of development fruit harvesting machinery constructions are the following: - Creation of self-propelled, fully hydrophilic highly efficient machines with completed technological cycle; - creation and utilization for vibration of inertia die vibrators trees; - creation and utilization of complex collecting devices providing great output of healthy fruit due to mechanical gathering; - investigation of materials for covering the working surfaces of grip devices, not damaging the bark of trees in the sit of girth; - investigation of ways and technical means for packing fruit in boxes and containers without any damaging; The possibilities of increasing the productivity of fruit-gathering machinery by shortening the time on cultivation of one tree are limited as all existing fruit gathering machines are of a position action. Main ways of further development and improvement of position action fruit gathering machinery can be defined as following: - the machinery must have a wide range of regulating the frequency and amplitude vibration, permitting to apply it for gathering all kinds of fruit (cherries, plums, apricots, nuts, almonds, apples, pears and others), which are partially used for technical processing and for fresh and storage use. - working part of machine must have wheels of high passing, applying it for gathering fruit in any weather. Front and rear wheels must have the possibility to rotate in one and different sides, providing a high maneuverability of machine approaching to tree, turning around on inter-block road, and also under constant transporting machines from one plot of orchard on the other one or from the orchard on the farm area. For such driving it is necessary to apply individual hydraulic driven for each wheel. for the aim of getting generality and time shortening on trees vibration the machinery must be equipped with two kinds of devises: 122

123 for trees and branches vibration. Under creating grip devises its necessary to pay attention on non-damaging a tree bark (branch) on the site of girth. For this purpose it can be recommended a grip of axial clamp. for gathering fruit from different of sizes trees it s advisable to have a great catching surface (for example 100m 2 ), that could be shortened without changing constructions of other machine nodes. Main tasks on the creation of highly efficient fruit gathering machinery for the nearest can be defined as following: - Creation of machines with completed cycle and working parts (taking away packing) which directly influence fruit. - Investigation and creation of devices for packing fruit with elements of automation for fluent fruit packaging. - Investigation and creation of complex collecting devices allowing to get high quality of fruit after their gathering. - Creation of basic model of fruit gathering machine, supplying different devices, which gathers various fruits from different of size trees. As it was mentioned, agrotechnical background under mechanical gathering of fruit makes the great influence on the efficiency of using fruit-gathering machine as well as on the damaging trees and fruits. Picture 1. Scheme of combined aggregate for gathering and transporting of fruit 1) energetic mean; 2) coupler device; 3)semi-trailer; 4) containers 123

124 Analysis of elements of suggesting structural scheme of fruit picking of shaking up type. Fruit-picking of shaking up type of mobile energetic device (MED) (pic. 1) on which with help of auxiliary equipment (AE) is hinged fruit picker device, structural elements of which are vibration exciter and grip. Shakers transmit boring vibrations to the iron-bar or skeletal branches of a tree to take their fruits. The actuating element here is a vibrating-driver VD which transforms the mechanic energy of a rotating movement received from the internal combustion engine ICE of an energetic device into a mechanic energy of vibrating movement necessary for fruits separating. The portable and energetic device PED in this case is a basic carrying element of a fruit-shaker FSH. Therefore, one should secure a permanent functional unity between them ( See the solid line on Fig. 1.3.). The forceful flow received from the internal combustion engine ICE is transmitted to a vibrating driver VD by means of an operating equipment OE (See a solid line with an indicator). Another forceful flow (See a dashed line) is directed from the elements of operating equipment hydraulic system to the gripping GRP (the transitional element between a vibrating driver and a tree). It transmits forced vibrations to the iron bar or the tree skeletal branches on the site of gripping under conditions of the minimal vibrations suppression and permissible damage of a tree bark.grippings are available when deal with iron-bar shakers with grippers mounted by a hydraulic cylinder and they are unavailable in case with cable shakers. This is caused by the design peculiarities of the given fruit-separating device which is capable both to throw gripping loops at the central conductor and to secure the preliminary tension of a cable. The latter guarantees the efficient vibrations transmission to a tree. 124

125 Scheme 1. Structural scheme of a fruit-taking device of a shaking type: PED portable and energetic device; ICE internal combustion engine; OE operating equipment; AE accessory equipment; FSH fruit shaker; VD vibrating driver; GRP gripping. Fig. 2. Scheme of the shaker of the machine VUM-15 1 transitional shaft; 2 crankshaft; 3 vibration driver body; 4 hydraulic cylinder; 5 pads;6 ball bearing; 7 spring; 8 roller bearing; 9 staple; 10 shaker body; 11 connecting rod; 12 chain gear. 125

126 Draw frame. 2. hydraulic cylinder for opening and closing the hinged trap 3. a trap 4. hydraulic cylinder for grip length regulation 5. hydraulic cylinder for clamp grip 6. The part of the trap, which is wounded on a dram 7. screen 8. bloc rollers with hydraulic cylinder Linea inertial shakers are installed on the machine BUM-15, and its modifications. They differ from other types of devices by combining capture decision and fastening structure backer breaker on the frame. It consists of main hull which is installed in roller bearings of machine frame. The gripper hydraulic cylinders are mounted inside the hull of special ball bearings, on the rods which are hinged on pillows. The gripper hydraulic cylinders are connected between each other by a bracket. The hull of bucket breaker, inside of which the crankshaft bearing is installed on the rod, is hinged with hydraulic cylinder and through the flanges attached to the special glass hull shaker. Working principle of linear inertial shakers BUM-15A, is similar and is as follows. After the installing of the unit near the tree, trunk of which is located in the center of the damps, then the capturing is taken place hear by capture pillows and hydraulic cylinders. After turning on the device the fluctuations of trees is provided with capturing and by the forces of energy that occur while the fruits are picked. Required completeness and quality of harvest are reached by shaking the trees in 2-3 doses lasting 4-10sec. each with gradually increasing of frequency rotation of the engine 126

127 crankshaft from minimum to maximum. This leads to delays in process of picking with high frequency shaking that can cause swaying of trunks. Conclusions 1) Machanized (party mechanized) method of gathering fruit is the most promising among the known ones. The tool, with working bodies for the removing fruit (devices), which provide them with immediate separation, is an obligatory element. 2) Machines of positional action with inertial and unbalanced shakers have preferential use for the existing perennial plants. They work in vibration or vibration and blow conditions and provide the acceleration of fruiting branches, which are agrotechnically sufficient to achieve the require the complete removing of the crop. 3) Majority of the crop removing machines are equipped with the power plant, which does not provide whith agrotechnic quality requirements and complete removing the crop. The trees in a lower range are shaken under too hard conditions, wich cause the damage to the fruit, bart and significant cost of the energy overruns. Unsufficient completeness of removing the fruit due to the lack of capacity is inherent for the top range trees. 4) One way to expand the technological capabilities of the cyclic action shakers is to equipt hydraulic gear with energy storage system. Its working conditions are subjected to the conformity to natural laws of falling fruits of the wide range size group. 5) Necessary theoretical and experimental study of the system "working fluid - hydro engine - vibro-mixer of fluctuations - tree" to install the conformity of hydraulic engine working conditions, under which the necessary agrotechnical frequency of shaking fruits is provided. 127

128 Bibliography 1. B. Overko. Line production of gathering fruits / / Offer p R. Shevchuk, R. Paslavskii. Improving of streaming technology for gathering and transporting fruit / / Machinery agribusiness R. Shevchuk, I. Ripka, Y. Semen. Improving of rope shaken fruit / / Farm machinery. Lutsk: Ed. - Vol. Department of LSTU Issue 6. - p

129 Pomarański Przemysław Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Podstaw Inżynierii Opiekun pracy: dr inż. Krzysztof Korpysz Identyfikacja cieplnego obiektu automatyki Thermal object identification Summary Describes the principle PID regulators, and how to identify objects in the open and closed loop control. Identified laboratory dryer by stroke unit. The dryer has two adjustable components fan and warmer. Time delay of fan is 0,5s and time constant 0,63 s The heater was tested at three different fan forcing signals, which were 30%, 50% and 70%. There was no dependence between air flow and time delay for each flow amounts to 4,5 s Time constants were respectively 55,5 s, 32 s and 26 s. Set gain and transfer function object. Układ automatycznej regulacji Działania UAR można w zademonstrować tak jak przedstawia to rysunek 4. Jest to bardzo uproszczony układ SISO (Single Input Single Output) gdyż różnorodne zakłócenia mogą występować w kilku miejscach pętli a układ może również mieć wiele wejść oraz wyjść (układ MIMO). Bez względu no to gdzie będą oddziaływały zakłócenia i z jakim układem będziemy mieli do czynienia ogólna idea pozostaje taka sama. 129

130 Rysunek 4. Standardowa pętla regulacji Źródło: VanDoren V.: Regulacja stabilizująca vs. regulacja nadążna, Control Engineering Polska, styczeń/luty 2012 Wartość zadana jest w węźle sumacyjnym porównywana ze zmierzoną wielkością regulowaną. W ten sposób obliczany jest uchyb regulacji zwany również odchyłką bądź błędem regulacji. Na jego podstawie regulator generuje sygnał sterujący, który wymusza reakcję elementu wykonawczego obiektu. Elementem wykonawczym może być np., grzałka pompa bądź wentylator. Zmieniająca się wielkość regulowana nieustannie porównywana jest z wartością zadaną. W miejscu porównania pętla zostaje zamknięta a układ nosi miano układu zamkniętego, inaczej nazywanego układem ze sprzężeniem zwrotnym. 1 Najbardziej złożonym i jednocześnie najbardziej uniwersalnym typem regulatora jest algorytm PID. Regulator PID składa się z trzech części: proporcjonalnej (Proportional), różniczkującej (Derivative) oraz całkującej (Integral), przy czym możliwe jest wyłączenie akcji całkującej oraz różniczkującej. W ten sposób możliwe jest uzyskanie regulatorów P, PI oraz bardzo rzadko stosowanego PD. Algorytm PID posiada trzy nastawy: wzmocnienie proporcjonalne k p, stałą czasową T i oraz T d, noszącą nazwę stałej czasowej różniczkowania lub czasu wyprzedzenia. Za jego pomocą można uzyskać najlepsze parametry regulacji, jednak właściwe określenie nastaw jest bardzo trudne. Najprostszym regulatorem jest regulator P, który posiada jedną nastawę k p, i reaguje on proporcjonalnie do uchybu czego konsekwencją jest to, że błąd regulacji nigdy nie osiągnie zera. Pośrednim jest regulator powstały 1 Peszyński K., Siemieniako F.: Wydawnictwa Uczelniane Akademii Techniczno- Rolniczej,

131 poprzez wyłączenie akcji różniczkującej, czyli regulator PI. Jest to regulator najpowszechniej stosowany w przemyśle a dzięki niemu możliwe jest zminimalizowanie odchyłki do zera. Potrzebuje on dwóch nastaw wzmocnienia proporcjonalnego k p, i stałej czasowej T i., a prawidłowo dobrane zapewniają stabilną pracę przy bardzo dobrej jakości regulacji. Podstawowe parametry obiektu automatyki Do opisania zależności wejściowo wyjściowych każdego obiektu automatyki stosuje się transmitancję operatorową. Do wyznaczenia transmitancji operatorowej potrzebne są zazwyczaj parametry takie jak wzmocnienie obiektu, czas opóźnienia transportowego oraz stała czasowa. Transmitancja ta wtedy przyjmuje postać: Podany wzór opisuje inercję pierwszego rzędu ze wzmocnieniem k i opóźnieniem transportowym T d. W rzeczywistości każdy obiekt zawiera kilka stałych czasowych jednak dla uproszczenia zostały one zawarte w jednej stałej czasowej T z nazywanej zastępczą stałą czasową. Dla niektórych obiektów uproszczenie to daje wystarczający obraz zmian w układzie, jednak wielu ekspertów uznaje to za zbytnie uproszczenie i poleca model n-tego rzędu opisany przedstawionym poniżej wzorem: Dla takiego modelu stworzono zestawienia tabelaryczne ułatwiające dobór nastaw w zależności od parametrów modelu. 2 Wyznaczenie wzmocnienia obiektu odbywa się na podstawie wykresu jego charakterystyki statycznej opisującej zmiany wartości wyjściowej y w odniesieniu do zmian wartości wejściowej u. Wzmocnienie ustala się zawsze tak samo korzystając ze wzoru: 2 Kowal J.: Podstawy automatyki, Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne Akademii Górniczo-Hutniczej,

132 Określenie wzmocnienia nie jest zadaniem trudnym w przeciwieństwie do wyznaczenia opóźnienia i zastępczej stałej czasowej. Do ich określenia wykorzystuje się najczęściej metodę polegająca na analizie odpowiedzi obiektu wywołanej skokiem sygnału wejściowego w otwartej pętli regulacji. Oznacza to, że praca regulatora ustawiona jest na tryb ręczny. Po zarejestrowaniu odpowiedzi obiektu i wykreśleniu charakterystyki skokowej jej analiza również może przebiegać różnymi sposobami. Jednym z najczęściej stosowanych jest tak zwana metoda stycznej, w której to na wykresie charakterystyki należy znaleźć punkt przegięcia a następnie poprowadzić styczną przechodzącą przez ten punki. Czas opóźnienia wyznaczany jest w miejscu przecięcia się stycznej z osią X, natomiast stałą czasową określa punkt przecięcia stycznej i linii wskazującej nowy stan ustalony. 3 Graficzne przedstawienie tej metody zamieszczono na rysunku 2. Rysunek 2. Graficzne przedstawienie metody stycznej Źródło: Kasprzyk J. i in.: Identyfikacja procesów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2002 W przypadku gdy dokładne zlokalizowanie punktu przegięcia stwarza problemy możemy posłużyć się metodą z uproszczeniem, którą zobrazowano na rysunku 3. 3 Kasprzyk J. i in.: Identyfikacja procesów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej,

133 Rysunek 3. Identyfikacja obiektu bez wyznaczania punktu przegięcia Źródło: Åström K. J., Hägglund T.: PID Controllers: theory, design, and tuning, International Society for Measurement and Control, 1995 Za czas opóźnienia w tym przypadku przyjmuje się czas od początku odpowiedzi obiektu do momentu kiedy wielkość regulowana osiąga kilka procent wartości szczytowej. Na rysunku 3, sytuację taką oznaczono literą A czas opóźnienia natomiast literą L. Następnym krokiem jest odszukanie czasu gdy wielkość regulowana dociera do wartości końcowej (punkt C) oraz 63,2% tej wartości (punkt B). Za stałą czasową możemy przyjąć odcinek AB lub AC, jednak z praktycznego punktu widzenia korzystniejszym wyborem jest odcinek AB gdyż w drugim przypadku wielkość stałej czasowej bywa przeszacowana. 4 Często jednak nie mamy możliwości przeprowadzenia eksperymentu identyfikacyjnego przy otwartej pętli regulacji. Okoliczności takie wymagają dostosowanej do tego metody jaką jest ta opracowana przez Zieglera i Nicholsa. Metoda Zieglera-Nicholsa wymaga wyeliminowania akcji całkującej oraz różniczkującej a pozostawienie jedynie działania proporcjalnego. Następnie należy zwiększać wartość współczynnika wzmocnienia do czasu gdy obiekt osiągnie granicę stabilności. Oznacza to, że w odpowiedzi 4 Åström K. J., Hägglund T.: PID Controllers: theory, design, and tuning, International Society for Measurement and Control,

134 na skokową zmianę wartości zadanej pojawią się oscylacje o stałej amplitudzie tak jak to zostało przedstawione na rysunku 4. Rysunek 4. Identyfikacja metodą Zieglera-Nicholsa Źródło: Opracowanie własne Wzmocnienie przy zastosowaniu którego obiekt znalazł się na granicy stabilności definiuje się mianem wzmocnienia krytycznego K kryt, a do wyznaczenia nastaw potrzeba jeszcze czasu oscylacji T osc. 5 Na podstawie tych dwóch wyróżników dobiera się nastawy według kryteriów podanych w tabeli 1. 5 Żelazny M.: Podstawy automatyki, PWN,

135 Tabela 1. Dobór nastaw regulatora po identyfikacji metodą Zieglera- Nicholsa Typ Nastawy regulatora regulato ra K p T i T d P 0,5 K kryt - - PI 0,45 K kryt T osc 1,2 - PID 0,6 K kryt T osc 2 T osc 8 Źródło: O Dwyer A.: Handbook of PI and PID controller tuning rules, Imperial College Press, 2006 Gdy test identyfikacyjny ma jeszcze więcej ograniczeń tzn. nie można otworzyć działającej pętli regulacji a doprowadzenie obiektu do granicy stabilności jest ryzykowne bądź wręcz niemożliwe można uwzględnić metodę przekaźnikową opracowaną przez Åströma i Hägglunda z Instytutu Technicznego w Lund w Szwecji. Układ zostaje wprowadzony w oscylacje o stosunkowo niewielkiej amplitudzie poprzez skokowe zmiany sygnału sterującego, przy czym zmiany te są o takiej samej wartości lecz przeciwnym zwrocie. Zmiana kierunku odbywa się zawsze wtedy gdy wielkość regulowana osiągnie pożądaną wartość. Przykład takiego eksperymentu zaprezentowano na rysunku

136 Rysunek 5. Identyfikacja metodą przekaźnikową Źródło: Ożadowicz A.: Automatyczny dobór nastaw regulatorów PID metodą Zieglera-Nicholsa, Control Engineering Polska, marzec 2007 W tym przypadku skok wartości sygnału sterującego u następuje z 24% na 28% i z 28% na 24%, zaś wartością pożądaną w wielkości regulowanej y jest 33%. Skok następuje zawsze w momencie gdy wielkość regulowana osiąga wartość pożądaną, innymi słowy gdy sygnał uchybu zamienia znak na przeciwny 6. Na wykresie wyznacza się wyróżniki (patrz rys.5) za pomocą których oblicza się okres oscylacji oraz wzmocnienie krytyczne podstawiając je do wzorów: Nastawy regulatora dobiera się tak jak przy identyfikacji metodą Zieglera-Nicholsa (tab. 1). 6 Ożadowicz A.: Automatyczny dobór nastaw regulatorów PID metodą Zieglera-Nicholsa, Control Engineering Polska, marzec

137 Charakterystyka badanego obiektu Badanym obiektem była suszarka laboratoryjna (rys. 6) reprezentująca w skali półtechnicznej procesy i zjawiska występujące w takich urządzeniach jak suszarnie płodów rolnych, instalacje klimatyzacyjne itp. Obiekt badawczy składał się z dwóch podzespołów: obiektu regulacji oraz modułu zasilania i sterowania lokalnego. Obiekt regulacji zawierał wbudowane przetworniki pomiarowe temperatury i ciśnienia oraz grzałkę i wentylator o regulowanych mocach. Natomiast moduł sterowania i zasilania zawierał elektroniczne układy umożliwiające przetwarzanie sygnałów sterujących o standardowych zakresach na takie, które umożliwiały sterowanie mocami grzałki i wentylatora. Rysunek 6. Budowa badanego obiektu: A. obiekt regulacji, B.moduł zasilania i sterowania lokalnego Źródło: Opracowanie własne Parametry eksperymentów Badanie wentylatora przeprowadzono przy wyłączonej grzałce. Sygnały wymuszające zmieniały się od 0% do 100% a następnie w przeciwnym kierunku co 1% w odstępach czasu równych 10 sekund. Badania grzałki wykonano przy trzech różnych przepływach wynoszących odpowiednio 30%, 50% i 70%. Zmiany sygnałów sterujących grzałką zmieniały się w skokach co 5% od 0% do 100% i odwrotnie w odstępach trwających 20 minut. 137

138 Wyniki badań i ich analiza Na rysunkach 7 i 8 przedstawiono przykładowe wykresy przebiegów badań, na podstawie których wyznaczono transmitancje obiektu. Rysunek 7. Temperatury grzałki i otoczenia wyrażone w stopniach Celsjusza, (wymuszenie wentylatora 70%) Źródło: Opracowanie własne Rysunek 8. Charakterystyka skokowa wentylatora Źródło: Opracowanie własne Na rysunku 8 wyraźnie widać, że opóźnienie transportowe wentylatora wynosi T d =0,5 s. Do obliczenia zastępczej stałej 138

139 czasowej za punkt stabilizacji przyjęto przepływ równy 70,8% i wykonano stosowne obliczenia na podstawie których stwierdzono, że stała czasowa T=0,63 s. Na podstawie innych wykresów określono wzmocnienie wentylatora, które wynosi κ=1,47. Obliczone wzmocnienia grzałki są następujące: Przy czym liczba w indeksie dolnym przy oznaczeniu informuje o warunkach badania a dokładniej o wymuszeniu wentylatora podczas danego pomiaru. Analizując skoki jednostkowe grzałki przy różnych wartościach sygnału wymuszającego podawanego na wentylator wyznaczono czasy opóźnienia transportowego (T d ) oraz zastępcze stałe czasowe (T): Na podstawie powyższych wzmocnień, opóźnień transportowych i stałych czasowych wyznaczono transmitancje obiektu. Dla wentylatora otrzymano jedną transmitancję opisaną wzorem: Natomiast dla grzałki otrzymano trzy transmitancje, dla trzech różnych wartości sygnału wymuszającego poziom pracy wentylatora. Wzory opisujące te transmitancje są następujące: dla wymuszenia wentylatora równego 30% dla wymuszenia wentylatora równego 50% 139

140 dla wymuszenia wentylatora równego 70% Wnioski Przeprowadzone eksperymenty pozwoliły w sposób wystarczająco dokładny wyznaczyć transmitancje obiektu; Stwierdzono, że wraz ze wzrostem wymuszenia wentylatora a co za tym idzie przepływu powietrza, maleje wzmocnienie obiektu; Jednocześnie ze wzrostem przepływu maleje stała czasowa; Opóźnienie transportowe dla każdego przepływu jest stałe i wynosi 4,5 s. Mimo stałego wymuszenia podawanego na wentylator przepływ nie był stały a jego wahania miały wpływ na mierzoną temperaturę grzałki; Wyznaczone transmitancje pozwolą na lepszy dobór procedur i algorytmów sterujących oraz nastaw regulatorów; 140

141 Sałaga Weronika, Wójcik Jagoda University of Life Sciences in Lublin Faculty of Production Engineering Students Research Club Exploitation and Managemenr of Farm Technology Design brief for a speed bump allowing electrical energy recovery Introduction Although speed bumps are installed on carriageways in order to increase the safety level of urban pedestrians, they are, at the same time, burdensome for drivers. They hinder the comfort of drivers and passengers alike, they also tend to damage chassis, frequently due to poor signage. The illumination of a speed bump could tremendously simplify the process of passing it over. Putting forward solutions enabling speed bumps to generate electrical energy intended to either its illuminating or heating would make them easier to be accepted by drivers. In order to harness the mechanical energy derived from a vehicle s contact with the bump, a structure ensuring its pendulousness or flexibility has to be devised. The aim and scope of the project The main aim of this project is to put forth the general construction specifications for a speed bump allowing electrical energy recovery coming from cyclic tire pressure, with the intention to be applied to improve traffic safety. The scope of the work encompasses: devising a new solution allowing energy recovery proposing an approach to implementing recovered energy with the intent of improving the traffic safety presenting conclusions 141

142 Stating the problem and its rationale In order to address the issue, the feedback of speed bump users has been taken into consideration. Particular attention has been paid to the problems related to high level of bump hardness, which is responsible for driving discomfort, as well as its poor signage, i.e. unilluminated warning signs. What also needs to be meticulously taken into account is factors like atmospheric conditions, high level of wear and tear and traffic density. Illuminating the area in the proximity of the reflective tape seems most adequate. However, when unfavorable weather conditions arise, such solution could not fulfill its purpose. Implemented LED lights must be tightly embedded and thus after withstanding the impact of a sand truck or contact with salt, they could avoid being damaged or buried by layers of sand or slippery mud. A tremendous facilitation could very well be implementing direct energy receipt in speed bumps. Such energy could subsequently be used to power small storage batteries, hidden, e.g., under the carriageway in order to utilize it after dusk or in low visibility situations. Concepts of speed bump solutions The first proposed solution to the stated problem is to mount either rubber, plastic or elastic bag with a height of approximately centimeters, glued to the surface and the longer edge of the bump, to enable its movability so that it could ascend and descend upon the contact with wheels. Such a bag could be mounted on the both sides of the bump s edges or only just on one of them, because it would still retain pendulousness (fig. 1). The bag could be either filled with liquid or air. In case of liquid implementation, it is advised to use antifreeze, noncorrosive and nontoxic substances. One of such substances is ethanol. Its biggest advantage is its low cost, however, it is flammable and quickly evaporates. On the other hand propylene is environment-friendly, biodegradable, and glycerine which properties are similar to propylene glycol possesses high level of viscosity [Milecki 2010]. 142

143 Fig. 1. The application of edge bags The second alternative is a speed bump with a hinge at its top. Such a solution has already been invented and implemented in Southern California. The interior part features shock absorber system which, when subjected to certain force (respecting the speed limit in a given place) during the contact, causes individual absorbers to unbend. However, in case of exceeding the desired speed, the built-in shock absorbers react in the opposite way and become stiff, as well as their apex ascends. Given its high excursion level, this is the most suited bump type to generate energy. However, it would be necessary to ensure airtightness in our climatic zone [ Fig. 2. Hinged speed bump the principle of operation [ 143

144 Another alternative solution is the application of elastic, rubber, air-filled bag placed inside the bump. For such a solution, it would be most advisable to use a bag with liquid placed either on one or both of the sides, as shown in figure 1. Fig. 3. The cross-section of speed bump with air-filled bag. The bump s exterior does not diverge from hitherto introduced design briefs, albeit in its interior there is a bag filled with air or liquid. The presented structure is required to be airtight in order to prevent leaking. On one of the bag s sides, there is a necking inside of which an electrical energy generating mechanism is located. Such necking could comprise an elastic pipe which would ensure the airtightness and mobility of the whole mechanism (Fig. 4). Fig. 4. The application of magnet and coil inside the speed bump Upon contact with wheels, the bump bends, causing air compression accompanied by the magnet s movement within the coil. At the end of the device, there is a spring with a round plate 144

145 which is meant to bounce the magnet so that upon the next contact, the bump would return to its active state. However, in order to avoid magnet getting thrown into the bag, at the other end of the pipe, there is a necking in the form of a metal strip with an opening which purpose is to block the magnet (Fig. 5). The energy is distributed to the storage battery. Fig. 5. The longitudinal cross-section of speed bump with air-filled bag. Other alternative comprises mechanism similar to the abovementioned one. The whole layout remains unchanged with the exception of the spring which is replaced by a magnet with reversed polarity which allows to move away the magnet working in the coil (Fig. 6). Fig. 6. The structure with two magnets The speed bump featuring coils and magnets in its structure is comprised of several interconnected elements, the so-called segments, which upon inserting one element into another one, latch and fold or are winded by the special screws (Fig. 7). 145

146 Fig. 7. Speed bump elements [ In this application, the structure of one or two magnets with coils is straightforward. In the speed bump s upper structure part, there is a slat with metal rod to create one mobile element along with the whole. There is a coil or two attached to a pipe in order to minimize any excessive production costs. Each of the coils is placed in the pipe and placed in such a fashion so that there would not be any undesired coil movements, and as a consequence the obliteration of the whole structure. Rys. 8 The cross-section of speed bump with slat and coil. Upon entering the bump, the tire pressure is exerted on the structure. Then, the bump s flexure occurs, coupled with slat s movement as well as coil s shift in relation to the magnet. Contemporary speed bump structures are designed to return to its constructional default state after being passed over. Thanks to this, the necessity of constructing solutions based on elastic materials is reduced. Yet another alternative is less economical but more precise. It consists of placing the coil and the magnet under each speed bump element. Statistical speed bump is mounted in residential streets or one-way roadways where only one broadened lane (by 146

147 about one metre) exists. In such space, about 4-6 to 8-10 speed bump constructional elements unfold. A coil with magnet is placed under each of those elements (Fig. 9). In such case, even the deliberate attempts of evading the bump would result in passing over at least one element (or in case of making contact with the linkage two elements). Fig. 9. The cross-section of speed bump utilizing a couple of coils and magnets Utilization of hinged speed bump The utilization of hinged speed bump is based on existing bump system in which the reaction is different than what was hitherto planned. In the first variant, upon making contact with the bump at adequate speed (to the given zone), the implemented sensors cause the bump to straighten itself. In the proposed solution, the main upside is partial realignment of the bump, which causes coil movement in relation to the magnet and vice versa figure 10. In the described case, both sides of the bump are mobile and attached to the walls of the triangular bump. Inside the coil, there is a magnet attached to the speed bump s second wall via metal wire. 147

148 Fig. 10. The cross-section of hinged speed bump. Upon making contact with the bump, its walls straighten up to the certain moment, and the magnet comes out of the coil. Upon passing it with the front axle, the bump begins to slide off again, and then the cycle repeats with the rear axle (Fig. 11). Induction coils in such a solution are installed diagonally, because otherwise neither such a significant bump movement nor storage battery rechargement would occur. Fig. 11. The cross-section after contact with wheels. Accumulation of the energy gathered from a speed bump The most convenient solution to accumulate energy gathered from a speed bump is the accumulation in a lithium-ion storage battery or in the lithium-polymer one, as they are the least harmful to the environment. However, the best alternative turned out to be a gel storage battery (lead-acid one, in which sulfuric acid meshes with silica, forming a gel-like mass). It can be used in upright position 148

149 and it is not required to refill the electrolyte since the gel does not evaporate, and thanks to this the battery is thought to be selfoperating as well as having good resistance to high temperatures, impact and vibrations. It could be stored is to place it in a hole under the layer of concrete, just under the last edge element of a bump to ensure the airtightness and to protect the environment. Fig. 12. Storage battery placement under the tarmac s surface Conclusions As a result of the motorization developments and the increase of average automobile speed, it has become a necessity to ensure the safety of road users. It is of vital importance to implement such measures in urban areas where traffic speed is supposed to be subjected to severe restrictions. The possibility of implementing speed bumps in order to limit automobile speed is high due to their relative design simplicity, as well as they could be easily assembled in vehicle conflict areas. Another positive argument for their implementation is also their high efficiency level. Among the speed bump designs, the distinction could be made between standard solutions and the ones allowing energy recovery. From the presented designs of speed bumps allowing energy recovery upon contact with such a bump, the ones employing a number of coils and magnets could be the most relevant solution. This could be attributed to their high level of construction simplicity 149

150 through the implementation of several power generating units, even if part of them sustained damage. In the future, considerations about the process of power receiving could translate not only into energy usage for illumination purposes, but also their application in a vast array of objectives aiming to improve the safety on roadways. References 1. Gołaszewski A., Kukulski J., Towpik K Infrastruktura transportu samochodowego. Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2. Inteligentne progi zwalniające - bezpieczny przejazd dla bezpiecznych kierowców. [online] ecznych,kierowcow,24752.html, Inteligentny śpiący policjant. [online] Milecki A Ciecze elektro- i magnetoreologiczne oraz ich zastosowania w technice. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 5. Nowość: aktywne progi zwalniające. [online] Praktyczny Elektronik Elektronika inaczej, cz.10-cewki indukcyjne. Nr Progi zwalniające. [online]

151 Sędek Kacper, Sych Katarzyna, Żelaziński Tomasz, Ekielski Adam Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji Badania wstępne wpływu zmian stabilności przebiegu procesu ekstruzji na jakość produktów Changes of stability extrusion process on quality of final products Wstęp Ekstruzja to technologią produkcji żywności, która uważana jest obecnie za standardową metodę umożliwiającą wytwarzanie ekspandowanych wyrobów galanterii śniadaniowej ale i produktów wieloskładnikowych, cukierków, żelków, czekolady, gum do żucia czy wysokoprzetworzonych analogów mięsa (Mościki 1992, Wianecki 1999, Mitrus 2004, Pęksa 2010). Produkty te wytwarzane są zwykle z mieszanek kilku surowców. Bardzo często stosowane są również dodatki takie jak: oleje, barwniki, przyprawy dodatkowe składniki, które dodawane są bezpośrednio na etapie produkcji do komory ekstrudera (Mościcki 2007). Utrzymanie ciągłości procesu w ekstruderze przy jednorodnej mieszance jest stosunkowo proste, jednakże gdy zaczynają pojawiać się tzw. zakłócenia w postaci np. zmiennej dawki, parametry procesu ekstruzji mogą ulec nagłej zmianie, co może skutkować zmianą jakości uzyskiwanych produktów, startami surowca, a nawet zatrzymaniem procesu ekstruzji. 151

152 Cel i zakres badań Celem niniejszej pracy było zbadanie odporności procesu ekstruzji na nagłe zmiany dawki podawania surowca w trakcie procesu ekstruzji. Zakres pracy obejmował: 1) Przeprowadzenie procesu ekstruzji przy zmiennym podawaniu surowca 2) Ocenę jakości ekstrudatów uzyskanych w trakcie badań. Metodyka badań Materiałem badawczym była kaszka kukurydziana zakupiona w firmie Silesian Grine Sp. z.o.o. o wilgotność 13,1%, zawartość skrobi 70 % i granulacji 0,25-0,75 mm. Wstępne przygotowanie surowca do ekstruzji polegało na wcześniejszym nawilżeniu kaszki wodą do wilgotności 15% i wymieszanie jej wstęgowym mieszadłem przy pomocy wiertarki. Tak przygotowany surowiec odstawiono na czas około 1 godziny. Następnie z nawilżonego materiału odważono 4 próbki o masie: 0,2 kg, 0,5 kg, 0,8 kg i 1,2 kg. Tak przygotowane próbki dodawano do dozownika kontrolnego ekstrudera po ustabilizowaniu się pracy ekstrudera. W badaniach zastosowano ekstruder jednoślimakowy KZM 2. Podstawowe dane ekstrudera oraz zdjęcie przedstawion poniżej w tabeli

153 Tabela. 1. a) zdjęcie ekstrudera jednoślimakowego. b) parametry techniczne ekstrudera a). b). Moc silnika napędowego [kw] 22 Stosunek L/D [-] 6:1 Prędkość obrotowa ślimaka [obr * min-1] 200 Średnica dyszy matrycy [mm] 8 Stopień sprężania [-] 1,5 Wydajność [kg h-1] Temperatura procesu ekstruzji mierzona w sekcji uplastyczniania ekstruda wynosiła ok. 130 o C. Podczas badań ekstruder pracował z trzema prędkościami podajnika surowca, co skutkowało trzema różnymi wydajnościami ekstrudera: 1. Obroty niskie 78,7 kg/h 2. Obroty średnie 111,7 kg/h 3. Obroty duże 158,8 kg/h 153

154 W trakcie trwania procesu ekstruzji w odstępach 1 sekundowych rejestrowano natężenie prądu pobieranego przez silnik ekstrudera [A]. Do akwizycji danych zastosowano program LabView 7.1. Do pomiarów wykorzystano miernik cęgowy Z202A firmy METRAWAT, który połączono z zestawem do akwizycji danych firmy National Instrument, w skład którego wchodziły: karta pomiarowa PCI-6024E, moduł NI SCXI-100 i NI SCXI Do wyznaczenia podstawowych parametrów jakościowych uzyskanych surowców zastosowania badania gęstości ekstrudatu, wskaźników ekspandowania radialnego oraz badania wytrzymałościowe. Gęstość ekstrudatu obliczono dzieląc masę ekstrudatu przez jego objętość. W celu zmierzenia objętości posłużono się cylindrem z miarką i nasionami rzepaku. Do cylindra wsypywano wcześniej zważoną ilość ekstrudatu, a następnie dokładnie mieszano z odmierzonymi 250 cm 3 rzepaku. Od odczytanego wyniku odejmowano wcześniej zadaną wielkość dawki rzepaku i otrzymywano objętość badanego ekstrudatu z której wyznaczano gęstość w g/cm 3. Wskaźniki ekspandowania radialnego wyznaczono metodą Alvareza-Martineza i in. (1988) dzieląc średnicę ekstrudatu przez srednicę dyszy wylotowej ekstrudera. SEI S S e d S średnica [mm], e ekstrudat, d dysza. Badania wytrzymałościowe przeprowadzono na stanowisku badawczym wyposażonym w siłomierz firmy AXIS o dopuszczalnej sile nacisku 50 N. Siłomierz posiadał specjalną końcówkę o kształcie ujemnej pryzmy umożliwiającej przebicie analizowanych próbek. Wyniki badań Na wykresach (rys. 1) przedstawiono zmiany natężenia prądu elektrycznego pobieranego przez silnik ekstrudera podczas 154

155 przeprowadzanych badań. Z przebiegu wykresów można odczytać, że ekstruder reagował na wszystkie wprowadzane dawki zakłócające nagłym wzrostem natężenia prądu elektrycznego. Przy najmniejszej dawce surowca (0,2 kg), zwiększony pobór miał charakter chwilowy i trwał kilka sekund. W tych warunkach ekstruder pobierał max około 32 A. Przy większych dawkach surowca pobór prądu elektrycznego sięgał od ok 35 do nawet 40 A, a czas obciążenia ekstrudera był wyraźnie wydłużony i trwał ok 30 s. Przy podaniu kolejnych dawek surowca (0,5, 08 i 1,2 kg) czas destabilizacji pracy wyraźnie się wydłużał, nawet do 80 s. Wpływ wprowadzenia dawek zakłócających na pracę ekstrudera można było zaobserwować nawet wzrokowo. Szczególnie przy największych dawkach obserwowano brak ciągłości procesu, blokowanie dyszy, nagłe wystrzeliwanie surowca itp. Po pewnym czasie proces stabilizował się, co pozwalało na kontynuowanie ekstruzji. Natężenie prądu [A] Masa próbki 0.2 kg Czas [s] Natężenie prądu [A] Masa próbki 0,5 kg Czas [s] Natężenie prądu [A] Masa próbki 0,8 kg Czas [s] Nateżenie prądu [A] Masa próbki 1,2 kg Czas [s] Rys. 1. Przykładowe zmiany natężenia prądu [A] pobieranego przez ekstruder przy wydajności podajnika 111,7 kg h -1 i przy różnych dawkach zakłócających. 155

156 Zmiany stabilności procesu ekstruzji opisywane powyżej wyraźnie odzwierciedlają wyniki badań jakościowych, które przedstawiono na rys. 2,3,4. Analizując przebieg zmian gęstości ekstrudatu (rys.2) można zaobserwować, że parametr ten wyraźnie zmieniał się w zależności od zmian dawki zakłócającej, ale na wartości te miała również istotny wpływ wielkość dawki surowca dozowanej z podajnika ekstrudera (dawka zależna od obrotów podajnika, świadcząca także o chwilowej wydajności ekstrudera). Najmniejszą gęstość ekstrudatu osiągano zwykle przy najmniejszej wydajności ekstrudra czyli przy 78,72 kg/h (obroty podajnika niskie). Zwiększenie wydajności ekstrudera do 111,74 kg/h (obroty podajnika średnie) i do 158,78 kg/h (obroty podajnika duże) powodowało zwykle wzrost gęstości z wyjątkiem wyników uzyskanych przy dawce zakłócającej 0,8 kg. Przy dawce zakłócającej 0,5 kg gęstość produktu była największa, natomiast przy dawkach 0,2, 0,8 i 1,2 kg gęstość była ogólnie niższa, a wyniki były zbliżone. 0,13 0,12 Gęstość [g/cm 3 ] 0,11 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,2 0,5 0,8 1,2 Masa próbki [kg] Niskie obroty Średnie obroty Wysokie obroty Rys. 2. Wpływ dawki zakłócającej i obrotów podajnika na stopień ekspandowania radialnego ekstrudatu kukurydzianego Przebieg zmian współczynnika ekspandowania radialnego przedstawiono na rysunku 3. Analizując wykres należy zwrócić uwagę, że zmiany ekspandowania radialnego były niewielkie. 156

157 Może to być cecha pozytywna ekstrudatów uzyskiwanych w takich warunkach procesu ekstruzji. Świadczy to o dużej jednorodności i stabilnym kształcie uzyskiwanego ekstrudatu pomimo destabilizacji procesu.. Na wykresie można zaobserwować jednak niewielki spadek współczynnika ekspandowania radialnego wraz ze zwiększeniem się dawki zakłócającej. Przy największej dawce zakłócającej (1,2 kg) wartości wskaźnika ekspandowania radialnego nieznacznie wzrastały w stosunku do pozostałych, co mogło być związane z lokalnym wzrostem ciśnienia powodowanym nadwyżką dawki zakłócającej. Stopień ekspandowania radialnego [-] ,2 0,5 0,8 1,2 Masa próbki [kg] Niskie obroty Średnie obroty Wysokie obroty Rys. 3. Wpływ dawki zakłócającej i obrotów podajnika ekstrudera na gęstość ekstrudatu kukurydzianego Wyniki badań wytrzymałościowych ekstrudatu przedstawiono na rysunku 4. Analizując wykres można zauważyć, że podobnie jak na rysunkach 3 i 4 wyniki badań ekstrudatu są różne w zależności o wydajności ekstrudera. Zaobserwowano, że wraz ze wzrostem masy próbki zakłócającej od 0,2 do 0,8 kg maksymalna siła potrzebna do przebicia próbki wyraźnie zwiększała się. Pewnym wyjątkiem była próbka 1,2 kg, gdzie obserwowano znaczący spadek wartości tej siły. 157

158 Siła [N] ,2 0,5 0,8 1,2 Masa próbki[kg] Niskie obroty Średnie obroty Wysokie obroty Rys.4. Wpływ dawki zakłócającej i obrotów podajnika ekstrudera na siłę maksymalną potrzebną do przebicia ekstrudatu kukurydzianego Ze względu na celową destabilizację pracy ekstrudra uzyskane wyniki badań zawarte w artykule mogą odbiegać od wyników uzyskiwanych podczas ciągłej pracy ekstrudera i przy ustabilizowanym procesie ekstruzji. Badania wymagają również weryfikacji w kolejnych próbach destabilizacji procesu ekstruzji i przy innych parametrach procesu. Wnioski 1. Ekstruder w czasie procesu ekstruzji reagował na zmiany dawki surowca wyraźnym zwiększeniem poboru prądu elektrycznego. Największe natężenie prądu osiągnięto przy największej dawce surowca 1,2 kg. 2. Pomimo wyraźnego zakłócenia ciągłości procesu zmienną dawką surowca, parametry jakościowe ekstrudatu były zadowalające o czym świadczyła niewielka gęstość mieszcząca się w zakresie od 0,08 do 0,12 g*cm -1 ekstrudatu oraz niewielkie różnice wskźnikia stopnia ekspandowania radialnego. 3. Przy największej dawce surowca 1,2 kg stwierdzono największy wskaźnik ekspandowania radialnego oraz najmniejszą siłę potrzebną do przebicia ekstrudatu. Nagła zmiana parametrów 158

159 jakości przy tej próbce mogła być wynikiem lokalnego wzrostu ciśnienia w cylindrze ekstrudera, związaną również z nadwyżka dawki surowca. Literatura 1. Mościcki L., Mitrus M., Wójtowicz A., Technika ekstruzji w przemyśle rolno-spożywczym, PWRiL, Warszawa. 2. Alvarez-Martinez L., Kondury K., P., Harper J. M., A general model for expansion of extruded products. Journal of Food Science, 53, Pęksa A. Ekstruzja jako metoda produkcji wyrobów ekspandowanych. Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu r. 4. Mitrus M., Wójtowicz A., Mościcki L., Modyfikacja skrobi ziemniaczanej metodą ekstruzji. Acta Agrophysica, 16(1), Wianecki M.,1999. Ekstruzja przykłady zastosowań. Mag. Przem. Spoż., 3, 26-27, 6. Mościcki L.,1992. Perspektywy rozwoju ekstruzji w Polsce. Przeg. Zboż.- młyn.,6,

160 Stoń Rafał, Wójcik Grażyna Paulina Fundusze Unijne dla przedsiębiorstw Czym są fundusze unijne? Fundusze unijne to środki finansowe wykorzystywane w celu wspierania i restrukturyzacji gospodarek krajów członkowskich Unii Europejskiej. To z funduszy unijnych (funduszy strukturalnych i Funduszu Spójności) pochodzi część środków przeznaczonych na realizację Programów Operacyjnych. Obecnie do funduszy unijnych zaliczamy: o Europejski Fundusz Społeczny o Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego o Europejski Fundusz Spójności Słowniczek (Zestawienie słów niezbędnych do zrozumienia tematyki poruszanej w pracy) o Przedsiębiorca- to podmiot prawny, który prowadzi we własnym imieniu działalność gospodarczą. o Dofinansowanie bezpośrednia płatność o charakterze niekomercyjnym, dokonywana na rzecz określonego beneficjenta (osoba fizyczna lub prawna realizująca projekt finansowany z budżetu państwa lub funduszy organizacji międzynarodowych) w celu podjęcia przez niego odpowiednich działań i sfinansowania części budżetu projektu. o Projekt- przedsięwzięcie realizowane w ramach programu operacyjnego na podstawie decyzji lub umowy o dofinansowanie. Jest to zarazem forma zasygnalizowania chęci ubiegania się o dofinansowanie. Co musi zawierać prawidłowo wykonany projekt? o Cel projektu, 160

161 o Oczekiwany efekt i korzyści płynące z realizacji projektu, o Termin rozpoczęcia i zakończenia projektu oraz czas trwania jego poszczególnych etapów, o Ścieżkę realizacji projektu, o Osoby zaangażowane w realizację projektu, o Koszt projektu, o Działania niezbędne do rozpoczęcia realizacji projektu, o Ograniczenia i zagrożenia dla realizacji projektu, o Analizę źródeł finansowania, o Analizę wymagań w stosunku do beneficjenta i projektu (czy kwalifikuje się do wsparcia), o Analizę kryteriów oceny technicznej i finansowej projektu Warunek wykonania w pełni zamierzonego projektu Beneficjent musi zapewnić trwałość rezultatów projektu przez okres minimum 5 lat, a w przypadku MSP przez okres 3 lat od zakończenia projektu. Teraz czas na znalezienie odpowiedzi na pytanie Gdzie szukać wsparcia?. Chcę wyjaśnić, kto w naszym kraju jest bezpośrednio odpowiedzialny za politykę zarządzania Funduszami Unijnymi. Przedsiębiorca jak motor do działania potrzebuje kogoś, kto pokieruje oraz pomoże mu zrealizować zamierzone cele, wdrożyć projekt czy plany biznesowe związane z przyszłym rozwojem działalności. Taką instytucją, spełniającą powyższe oczekiwania jest Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości (PARP). Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości (PARP) - agencja rządowa zarządzająca funduszami pochodzącymi z budżetu państwa oraz Unii Europejskiej, które przeznaczane są na wspieranie małych i średnich przedsiębiorstw (MSP) oraz rozwój zasobów ludzkich. Na lata Agencja dysponuje łącznym budżetem na realizację zamierzonych celów w wysokości ok 7 mln euro. Oferuje ona pomoc w zakresie realizowania projektów podlegającymi pod działalność poszczególnych programów: o Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka (POIG) o Program Operacyjny Rozwój Polski Wschodniej (PO RPW) 161

162 o Program Operacyjny Kapitał Ludzki (POKL) o Bon na innowacje o Pożyczka na innowacje Wsparcie projektów celowych komplementarne z działaniem Wsparcie wdrożeń wyników prac B+R. Rodzaje projektów objętych dofinansowaniem: o Projekty badawcze w priorytetowych obszarach nauki i technologii, o Projekty badawcze ukierunkowane na bezpośrednie zastosowanie w praktyce, o Projekty celowe, tj. projekty obejmujące przedsięwzięcia techniczne, technologiczne lub organizacyjne, realizowane przez podmioty mające zdolność do bezpośredniego zastosowania wyników projektu w praktyce. Wsparcie skierowane jest głównie do Przedsiębiorców. Minimalna wartość projektu: 162

163 Dla województwa łódzkiego i mazowieckiego minimalna wartość wydatków 400 tys. zł dla części badawczej. Zaś w pozostałych województwach nie określa się minimalnej granicy wydatków. Maksymalna wartość wsparcia: 7,5 mln euro Wkład własny, a wysokość wsparcia? Badania przemysłowe: małe przed. 30% średnie przed. 40% duże przed. 50% Prace rozwojowe: małe przed. 55% średnie przed. 65% duże przed. 75% Badania przemysłowe: małe przed. 70% średnie przed. 60% duże przed. 50% Prace rozwojowe: małe przed. 45% średnie przed. 35% duże przed. 25% Na co można przeznaczyć środki z dofinansowania? Wynagrodzenia wraz z pozapłacowymi kosztami pracy, w tym składkami na ubezpieczenie społeczne i zdrowotne, osób zaangażowanych bezpośrednio w realizację projektu badawczego objętego wsparciem oraz osób zarządzających tym projektem, Pokrycie kosztów zakupu lub używania sprzętu i aparatury w zakresie i przez okres ich używania na potrzeby projektu badawczego, Pokrycie kosztów amortyzacji budynków w zakresie i przez okres, w jakim są wykorzystywane na potrzeby projektu badawczego objętego wsparciem; 163

164 Nabycie wartości niematerialnych i prawnych w formie patentów, licencji, know-how, nieopatentowanej wiedzy technicznej, jeżeli wartości te spełniają łącznie następujące warunki: będą wykorzystywane wyłącznie na cele projektu objętego wsparciem na realizację projektu badawczego, będą podlegać amortyzacji zgodnie z odrębnymi przepisami, będą nabyte od osób trzecich na warunkach rynkowych; Zakup badań, usług doradczych i usług równorzędnych wykorzystywanych wyłącznie na potrzeby związane z realizacją projektu badawczego; Pokrycie pozostałych kosztów ogólnych i operacyjnych, w tym kosztów zakupu materiałów, środków eksploatacyjnych i podobnych towarów, ponoszonych bezpośrednio w związku z realizacją projektu badawczego, do wysokości 20% całkowitych wydatków kwalifikujących się do objęcia wsparciem, o którym mowa w pkt. powyżej. Do wydatków kwalifikujących się do objęcia wsparciem, o którym mowa powyżej, nie zalicza się wydatków związanych z bieżącą działalnością przedsiębiorcy. Prezentacja wybranych projektów W tej części pracy postaram się przybliżyć strukturę niektórych wybranych przeze mnie projektów. Efektywna dystrybucja energii Rodzaje projektów objętych dofinansowaniem: Budowa (w miejscu istniejącego systemu) lub przebudowa sieci dystrybucyjnych średniego, niskiego i wysokiego napięcia mająca na celu ograniczenie strat sieciowych, Budowa (w miejscu istniejącego systemu) lub przebudowa sieci ciepłowniczych oraz węzłów cieplnych poprzez stosowanie energooszczędnych technologii i rozwiązań. o Minimalna wartość projektu: 20 mln zł o Maksymalna kwota wsparcia: 50 mln zł 164

165 o Minimalny wkład własny: 15% wydatków kwalifikowanych dodatkowo wszystkie wydatki wykraczające poza lukę finansową. Kryteria przyznawania: Dodatkowe kryteria formalne: Zakwalifikowanie wydatków i ocena wykonalności pod kątem pomocy publicznej, Kryteria technologiczne, Deklarowany termin gotowości realizacyjnej, Wiarygodność wnioskodawcy, Minimalny wymagany poziom przygotowania inwestycji tj. umożliwiający rankingowanie, Innowacyjność technologiczna, Ocena wykonalności. Kryteria merytoryczne I stopnia: Stopień gotowości projektu do realizacji, Redukcja jednostkowych strat energii, Koszt uzyskania oszczędności 1MWh energii, Projekt realizowany na terytorium Polski Wschodniej. Dodatkowe kryteria merytoryczne II stopnia: Projekt zachowuje wysoką ocenę merytoryczną. Rozwój transportu intermodalnego Rozwój transportu intermodalnego Rodzaje projektów objętych dofinansowaniem: Budowa lub rozbudowa infrastruktury wchodzącej w skład kolejowych lub morskich terminali kontenerowych, Budowa lub rozbudowa infrastruktury wchodzącej w skład centrum logistycznego, zlokalizowanego w porcie morskim lub na linii kolejowej, Zakup wyposażenia terminala/centrum służącego zarządzaniu, Przygotowanie kompleksowej dokumentacji niezbędnej do wnioskowania i realizacji przedsięwzięcia w ramach działania. o Minimalna wartość projektu: 20 mln zł 165

166 o Minimalny wkład własny: 50% wydatków na realizację inwestycji Kryteria przyznawania: Dodatkowe kryteria formalne: Gotowość projektu do funkcjonowania bezpośrednio po zakończeniu inwestycji, Wskaźniki efektywności ekonomicznej warunki konieczne. Kryteria merytoryczne I stopnia: przygotowanie projektu komplementarność projektu, efektywność ekonomiczna, Lokalizacja projektu Dysponowanie własnością intelektualną Rodzaje projektów objętych dofinansowaniem: Pokrycie kosztów uzyskania ochrony własności przemysłowej (z wyłączeniem kosztów zgłoszenia wynalazku, wzoru użytkowego oraz wzoru przemysłowego do Urzędu Patentowego RP w celu uzyskania ochrony na terytorium RP). Objęcie własności przemysłowej ochroną na terytorium RP jest możliwe pod warunkiem wykorzystania trybu zgłoszenia międzynarodowego, w ramach, którego terytorium RP nie jest jedynym terytorium wnioskowanej ochrony, Wsparcie dla przedsiębiorców na pokrycie kosztów związanych z postępowaniem w zakresie: o unieważnienia patentu, prawa ochronnego na wzór użytkowy albo prawa z rejestracji, o stwierdzenia wygaśnięcia patentu, prawa ochronnego na wzór użytkowy albo prawa z rejestracji, Wartość wsparcia: na uzyskanie ochrony własności przemysłowej nie może być niższa niż 2 tys. zł ani nie może przekroczyć 400 tys. zł, na realizację ochrony prawa własności przemysłowej nie może być niższa niż 2 tys. zł ani nie może przekroczyć 400 tys. zł, 166

167 na popularyzację wiedzy w zakresie własności intelektualnej nie może być niższa niż 200 tys. zł ani nie może przekroczyć 2 mln zł. Wydatki związane z ochroną własności przemysłowej Opłaty urzędowe wnoszone przez zgłaszającego na kolejnych etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wynalazku lub wzoru użytkowego na podstawie Układu o Współpracy Patentowej Opłaty urzędowe wnoszone przez zgłaszającego na kolejnych etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wynalazku w procedurze międzynarodowej na podstawie Konwencji o udzielaniu patentów europejskich (Konwencji o patencie europejskim), Opłaty urzędowe wnoszone przez zgłaszającego na kolejnych etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wzoru wspólnotowego na podstawie rozporządzenia Rady (WE), Opłaty urzędowe wnoszone przez zgłaszającego na kolejnych etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wynalazku w urzędach krajowych; Opłaty urzędowe wnoszone przez zgłaszającego na kolejnych etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wzoru użytkowego w urzędach krajowych; Opłaty urzędowe wnoszone przez zgłaszającego na kolejnych etapach postępowania w sprawie zgłoszenia wzoru przemysłowego w urzędach krajowych; Pokrycie kosztów obsługi zawodowego pełnomocnika, który zgodnie z przepisami obowiązującymi w danym kraju, jest uprawniony do występowania przed właściwym organem ochrony własności przemysłowej, obejmujących przygotowanie dokumentacji zgłoszeniowej wynalazku, wzoru użytkowego lub wzoru przemysłowego oraz reprezentację przed organem ochrony własności przemysłowej; Pokrycie kosztów tłumaczenia, w tym tłumaczenia przysięgłego dokumentacji niezbędnej do zgłoszenia wynalazku, wzoru użytkowego lub wzoru przemysłowego; 167

168 Pokrycie kosztów tłumaczenia przysięgłego na język polski dokumentacji. Wydatki związane z realizacją własności przemysłowej Pokrycie kosztów związanych z prowadzeniem postępowania w danej instancji przez zawodowego pełnomocnika, który zgodnie z przepisami obowiązującymi w danym kraju, jest uprawniony do występowania przed właściwym organem ochrony; Opłaty urzędowe za wniesienie pism w postępowaniu w danej instancji; Pokrycie kosztów tłumaczenia, w tym tłumaczenia przysięgłego, dokumentacji niezbędnej do prowadzenia postępowania w danej instancji; Pokrycie kosztów tłumaczenia przysięgłego na język polski dokumentacji. Kryteria przyznawania: Kryteria merytoryczne dla projektów z zakresu uzyskania praw własności przemysłowej oraz realizacji ochrony własności przemysłowej: Projekt jest zgodny z celem i zakresem działania 5.4. PO IG Przedmiot postępowania nie powstał na etapie badań podstawowych, Planowane wydatki są uzasadnione, racjonalne i adekwatne do zakresu i celów projektu, Informacje zawarte we wniosku lub załączone dokumenty (np. promesa kredytowa) potwierdzają zdolność wnioskodawcy do sfinansowania projektu, Wskaźniki produktu i rezultatu są obiektywnie weryfikowalne, odzwierciedlają założone cele projektu, adekwatne dla danego rodzaju projektu, Projekt ma, co najmniej neutralny wpływ na polityki horyzontalne UE wymienione w art. 16 i 17 Rozporządzenia Rady (WE) nr 1083/

169 Promowanie równych szans kobiet i mężczyzn w przedsiębiorstwie Działanie opiera się także na wdrażaniu i upowszechnianiu rozwiązań służących godzeniu życia zawodowego z życiem prywatnym pracowników. Rodzaje projektów objętych dofinansowaniem: Pilotażowa realizacja kompleksowych programów powrotu do pracy po przerwie związanej z urodzeniem i wychowaniem dzieci, sprzyjających godzeniu życia zawodowego i rodzinnego, Tworzenie ośrodków opieki nad dziećmi w miejscu pracy oraz rozwijanie alternatywnych form opieki na dziećmi (m.in. usług opiekuńczych świadczonych w warunkach domowych). Upowszechnianie i promocja alternatywnych i elastycznych formzatrudnienia i metod organizacji pracy oraz uelastycznianie czasu pracy pracownika (m.in. telepraca, praca w niepełnym wymiarze czasu pracy, praca rotacyjna, praca w domu, podział pracy w ramach jednego stanowiska [Job sharing]). o Minimalna wartość projektu: 50 tys. zł Rozwój kapitału ludzkiego w przedsiębiorstwie Rodzaje projektów objętych dofinansowaniem: Ponadregionalne zamknięte projekty szkoleń (ogólnych i specjalistycznych) i doradztwa dla przedsiębiorców oraz pracowników przedsiębiorstw, przygotowane w oparciu o indywidualne strategie rozwoju firm, Ogólnopolskie otwarte projekty szkoleń (ogólnych i specjalistycznych) i doradztwa dla przedsiębiorców oraz pracowników przedsiębiorstw, Studia podyplomowe dla przedsiębiorców oraz pracowników przedsiębiorstw. o Minimalna wartość projektu: 50 tys. zł Wdrożenie innowacyjnych systemów ERP i CRM w przedsiębiorstwie Są to projekty na wdrożenie narzędzi informatycznych w przedsiębiorstwie są finansowane z ramienia Regionalnych Programów Operacyjnych, a dokładniej z Funduszu 169

170 Rozwoju Regionalnego. Wspomniane tutaj dwa systemy mają na celu usprawnić komunikację pomiędzy klientem a przedsiębiorcą. Stworzyć lepszą korelację oraz wpłynąć na poprawę efektywności działania. Czym jest system ERP oraz CRM? ERP (Enterprise Resource Planning) Planowanie Zasobów Przedsiębiorstwa- to system informatyczny, na który składa się zbiór współpracujących ze sobą aplikacji (modułów) integrujących działania danego przedsiębiorstwa na wszystkich szczeblach i obszarach zarządzania. Jego GŁÓWNYM CELEM JEST: Optymalne wykorzystanie zasobów Uporządkowanie zachodzących w przedsiębiorstwie procesów Dostarczenie kierownictwu informacji niezbędnych do podejmowania decyzji CRM (Customer Relationship Management) - strategią biznesową polegającą na selekcjonowaniu i zarządzaniu klientami w celu optymalizacji długoterminowych korzyści. CRM wymaga wprowadzenia filozofii i kultury biznesu skierowanej na klienta, zapewniającej efektywne procesy marketingu, sprzedaży i serwisu. Aplikacje CRM powinny dać możliwość efektywnego Zarządzania Kontaktami z Klientami prowadząc do nadrzędności tego podejścia nad ogólną strategią i kulturą w firmie. Po wdrożeniu rozwiązania CRM można się spodziewać: Wzrostu efektywności handlowców, zmniejszenia strat z powodu fluktuacji kadr i czasowych absencji, Wzrostu, jakości komunikacji pomiędzy działami firmy, Obniżenia kosztów marketingowych, Wzrostu standardów (metodyki sprzedaży, obsługi klienta) Przykład z życia wzięty Znakomitym przykładem beneficjenta korzystającego z PRO firma Oldar. Jest to prężnie rozwijające się małe przedsiębiorstwo produkcyjno usługowe zajmujące się pakowaniem i znakowaniem jaj konsumpcyjnych do sprzedaży detalicznej i hurtowej. Ze środków 170

171 unijnych firma udoskonali istniejące proces technologiczny poprzez wprowadzenie nowych rozwiązań tworzenia produktów, poszerzanie asortymentu. Innowacyjność, poprawi system zarządzania i podniesie efektywność działania. Nowy system ERP przyczyni się do poprawy konkurencyjności. Tytuł projektu: Wdrożenie innowacyjnych systemów zarządzania ERP oraz CRM w przedsiębiorstwie Ferma Oldar Aleksandra Dębska w celu zwiększenia konkurencyjności Całkowita wartość projektu: ,00 PLN Kwota dofinansowania (EFRR i Budżet Państwa): , 00 PLN Beneficent: Ferma OLDAR Aleksandra Dębska Bibliografia Informacje zaczerpnięte z wizji lokalnej z Panią przez Aleksandrą Dębską 171

172 Tulej Marcin, Nowakowski Tomasz Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych Opłacalność uprawy cebuli w warunkach polskich w latach 2011/2012, oraz 2012/2013 Profitability of growing onions in Polish conditions between 2011/2012 and 2012/2013 Summary The study calculated the profitability of growing onions in Polish conditions between 2011/2012 and 2012/2013. The calculations were made for four onion harvesting methods: manual harvesting, harvesting with combine harvester potato Z-643 "Bolko", a collection of collector to the onions directly on the means of transport, a collection of collector to the onions to the collapsible set on the means of transport. The results illustrate the profit of the farmer can vary in individual years. In 2012, at a price of 0.25 zł/kg, we cannot expect to make a profit. Prices received in 2013, 0.9 zł/kg, allows to cover last year's losses, as well as good profit for the farmer. In the study, we see that the more mechanized production, we have lower costs, and thus, increase the profitability of growing onions. Wstęp Bardzo ważnym aspektem w sprawnie funkcjonującym gospodarstwie jest kalkulacja kosztów. Cebula należy do grupy warzyw najpowszechniej uprawianych w Polsce. Stosowane technologie uprawy posiadają duże możliwości zmechanizowania samego procesu produkcji. Opłacalność produkcji w latach jest zmienna, w szczególności miniony rok. Rosnące ceny oleju 172

173 napędowego, nawozów, środków ochrony roślin i zwiększający się import warzyw z krajów Unii Europejskiej, pokazał jak koszty produkcji mogą się zbliżyć do uzyskanych przychodów z uprawy tej rośliny. Jedynym rozwiązaniem w tej sytuacji jest zastosowanie nowoczesnej technologii uprawy, pozwalającej na uzyskanie plonu w przedziale ton/ha. Zastosowanie właściwej technologii przechowywania oraz przygotowywania do sprzedaży, co umożliwi wydłużenie podaży aż do końca wiosny, a przez to uzyskanie wyższych cen [Adamicki 2012]. Opłacalność produkcji w dużym stopniu zależy również od sposobu zbioru cebuli. Ilości zatrudnionych osób, odpowiedniego wykorzystania maszyn w stosunku do areału uprawy, możliwości magazynowania, warunków zbioru oraz terminu w jakim cebula musi być zebrana. Wszystkie wymienione czynniki wpływają na zysk producenta [Bartczak 2012]. Metodyka badań Miejsce badań Plantacja cebuli znajdowała się w województwie mazowieckim, powiecie pruszkowskim, gminie Brwinów. Uprawiana była na ziemi klasy bonitacyjnej II i III a. Przedplonem była pszenica ozima, po której wykonano dwukrotną podorywkę kultywatorem ścierniskowym, a przed zimą orkę na głębokość 35 cm. Na wiosnę wykonano nawożenie mineralne, uprawę kultywatorem z wałem strunowym dla przykrycia nawozów i rozbicia gród ziemi. Następnie ziemię przed siewem wyrównano i spulchniono podwójnie, agregatem uprawowym składającym się z bron i wałów strunowych. Siew wykonano w trzeciej dekadzie marca, w systemie pasoworzędowym, w czterech rzędach, o szerokości przejazdu 135 cm. Wysiano cztery jednostki nasion, siewnikami szczoteczkowymi. Zabiegi ochrony roślin wykonywano zgodnie z programem ochrony warzyw na rok Cebula została wykopana i usypana w wały 19 sierpnia, a następnie 5 września rozpoczęto zbiór. 173

174 Założenia Do analizy opłacalności uprawy cebuli wybrałem cztery metody zbioru, które następnie porównam: 1. zbiór ręczny, 2. zbiór kombajnem ziemniaczanym Z-643 Bolko, 3. zbiór zbieraczem do cebuli bezpośrednio na środki transportowe, 4. zbiór zbieraczem do cebuli do skrzynio palet ustawionych na środkach transportowych. W moich obliczeniach uwzględniłem, że zakładany plon z jednego hektara wynosi 50 ton, dzienny czas zbioru cebuli z pola wynosi 8 godzin, stawka za godzinę pracy najętej osoby 8 zł, oraz stawki z mojego regionu, za usługę zbioru kombajnem, zbieraczem, czy wynajem przyczep. Zbiór ręczny Zbiór ręczny cebuli jest już praktycznie nie wykonywany w Polsce, jest bardzo pracochłonny w porównaniu z innymi metodami. Po wykopaniu w wilgotnych latach cebuli możemy zauważyć ziemie przyklejoną do łuski, ręczne oddzielanie jej od główek jest mało wydajne. Zaschnięty szczypior nie kruszy się zbyt dobrze, co powoduje zbieranie niepotrzebnych ilości masy. Wydajność osób zbierających główki zmienia się (spada), co nie występuje u maszyn. Jednym z pozytywnych efektów jest to, że cebula jest zbierana bez gród ziemi, kamieni, chwastów i innych zanieczyszczeń, dzięki temu główki nie muszą być oczyszczane w gospodarstwie przed suszeniem i magazynowaniem. Zbiór kombajnem ziemniaczanym Z-643 Bolko Bardzo popularnym sposobem zbierania cebuli jest wykorzystanie kombajnu ziemniaczanego. Taka metoda pozwala na wykorzystaniu jednej maszyny do zbioru dwóch grup warzyw. Nowoczesne kombajny pozwalają bez strat zbierać inne warzywa, takie jak marchew lub selery. Kombajn dokładnie zbiera cebulę z pola, a także pozwala na odseparowanie na przenośniku przebierczym, przez jedno lub dwu osobową obsługę kombajnu, zanieczyszczeń w postaci uszkodzonych główek cebuli, 174

175 brył i kamieni. Część zanieczyszczeń zostaje odseparowana na przenośnikach prętowych lub górce palcowej. Szczypior się kruszy, a przyklejona do łuski ziemia pod wpływem wstrząsów odpada. Zbiór zbieraczem cebuli bezpośrednio na środki transportowe Zbiór cebuli za pomocą zbieracza do cebuli bezpośrednio na środki transportowe jadące obok to dobra alternatywa dla dużych gospodarstw, które wymagają sprzętu o wysokiej wydajności zbioru, nawet do 50 t/h. Takim sposobem zbioru część ziemi i zaschniętego szczypioru zostaje przesiana na przenośniku prętowym. Większe zanieczyszczenia takie jak zaschnięte chwaty zostają oddzielone na górce palcowej, lub razem z bryłami na przenośnikach rolkowych. Następnie plon jest transportowany przenośnikiem na jadącą obok przyczepę [Andrzejewska 2012, Bartczak 2012]. Zbiór zbieraczem do cebuli, do skrzynio palet ustawionych na środkach transportowych Ostatnim porównywanym sposobem zbioru, jest zbiór cebuli zbieraczem do skrzynio palet, jadących obok na środkach transportowych. Metoda ta pozwala na szybki zbiór, oraz eliminuję dosuszania cebuli urządzeniami pobierającymi energie. Tak zebraną cebulę do skrzynio palet wystarczy ustawić pod przewiewną wiatą. Wyniki badań Poniesione koszty środków produkcji, zabiegów uprawowych i pielęgnacyjnych przedstawiłem w tabeli 1 i 2. Wyliczone koszty zbioru, analizowanych dla czterech technologii przedstawiłem w tabeli

176 Tabela 1. Poniesione koszty na środki produkcji niezbędne przy uprawie cebuli Środki produkcji Nazwa Dawka [/ha] Cena jednostki [zł]* Koszt całkowity [zł/ha] Polifoska 6 NPK(S) (7) 4,0 dt 194,00/dt 776 Nawozy mineralne Saletrzak 2,5 dt 137,00/dt 343 Saletra amonowa 4,5 dt 158,00/dt 711 Mocznik 0,5 dt 196,00/dt 98 Materiał siewny Armstrong F1 4 jednostki 645,00/jednostka 2580 Stomp 330 EC 5,0 l 38,50/l 193 Herbicydy Roudup TransEnergy 450 SL 1,0 l 40,00/l 40 Galigan 240 EC 0,5 l 112,00/l 56 Amistar Opti 480 EC 2,0 l 99,00/l 198 Acrobat MZ 69 WG 2,0 kg 69,00/l 138 Fungicydy Dithane NeoTec 75 WG 3,0 kg 39,00/l 117 Polyram 70 WG 2,0 kg 38,00/l 76 Signum 33 WG 1,0 kg 135,00/0,5 kg 270 Insektycydy Karate Zeon 050 EC 0,12 l 196,00/l 24 Sum-Alpha 050 EC 0,2 l 62,00/l 12 Razem 5631 * podane ceny uzyskano dnia od firmy Agrosimex 176

177 Tabela 2. Poniesione koszty na zabiegi uprawowe i pielęgnacyjne Zabiegi uprawowe i pielęgnacyjne Maszyna z obsługą Liczba zabiegów Koszt zabiegu [zł/ha] Koszt całkowity [zł/ha] Uprawki po zbiorach przedplonu ciągnik Deutz-Fahr Agrotron kultywator ścierniskowy Orka ciągnik Deutz-Fahr Agrotron pług 4-skibowy Nawożenie mineralne ciągnik Ursus C rozsiewacz nawozów Uprawki przed siewne Siew nasion Opryskiwanie roslin ciągnik Deutz-Fahr Agrotron kultywator 4m ciągnik Deutz-Fahr Agrotron agregat uprawowy 5m ciągnik Ursus C siewnik szczotkowy 4- rzędowy ciągnik Ursus C opryskiwacz zawieszany 400 l Kopanie cebuli ciągnik Ursus C kopaczka przyczepiana Razem

178 Tabela 3. Wyliczone koszty zbioru w analizowanych wariantach Zbiór Koszt zatrudnienia pracowników Roczny koszt amortyzacji skrzynio palet Koszt wykorzystanych maszyn zbiór ręczny Metoda zbioru [zł/ha] zbiór kombajnem zbiór zbieraczem zbiór zbieraczem do skrzyniopalet x 686,4 x x Razem 4646, Straty cebuli przyjmujemy na poziomie 4%, koszt przygotowania 15 kilogramowego worka kosztuje nas 0,3 zł/kg. Do kosztów produkcji zaliczyłem również transport na miejsce sprzedaży (Rynek Hurtowy Bronisze), a także opłatę za wjazd na giełdę. Całkowite podsumowanie kosztów przedstawiono w tabeli 4 i 5 (odpowiednio dla roku 2012 i 2013). 178

179 Tabela 4. Opłacalność uprawy cebuli na rok 2012 Podsumowanie Metoda zbioru [zł/ha] zbiór ręczny zbiór kombajnem zbiór zbieraczem zbiór zbieraczem do skrzyniopalet Środki produkcji 5631 Uprawa i pielęgnacja 2090 Zbiór 4646, Przygotowanie do sprzedaży 960 Transport na rynek zbytu 1712 Razem 15039, Wartość produkcji przy cenie 0,25zł/kg Zysk/Strata w zł z 1ha -3039,

180 Wykres 1. Opłacalność uprawy na rok

181 Tabela 5. Opłacalność uprawy na rok 2013 Podsumowanie zbiór ręczny zbiór kombajnem Metoda zbioru [zł/ha] zbiór zbieraczem zbiór zbieraczem do skrzyniopalet Środki produkcji 5631 Uprawa i pielęgnacja 2090 Zbiór 4646, Przygotowanie do sprzedaży 960 Transport na rynek zbytu 1712 Razem 15039, Wartość produkcji przy cenie 0,9zł/kg Zysk/Strata w zł z 1ha 28160,

182 Wykres 2. Opłacalność uprawy na rok

183 Wnioski Reasumując, każdy producent liczy na jak największy zysk, ze swojej plantacji. Z przeprowadzonych badań widzimy, że im bardziej zmechanizowana produkcja tym mamy mniejsze koszty, a co za tym idzie, zwiększenie opłacalności uprawy cebuli. W 2012 roku uprawa cebuli w warunkach polskich była nie opłacalna, przy ręcznym zbiorze straty wynosiły ponad 3000 zł/ha. Najmniejsze straty zanotowano przy zbiorze zbieraczem do cebuli, bezpośrednio na środki transportowe. Jest to również najszybsza metoda, zbiór główek cebuli z 1 ha zajmuje około 8 godzin, natomiast zbiór ręczny ponad 5 dni, przy tej samej liczbie pracowników. Cena 0,25 zł/kg jest zbyt niska aby mówić w tym przypadku o opłacalności, dopiero 0,27 zł/kg pozwala na minimalny zysk. W roku 2013 widzimy, jak zróżnicowany może być dochód rolnika. Przy założeniu średniej ceny 90 groszy za jeden kilogram produktu, zysk rolnika może pozwolić na pokrycie zeszłorocznych strat. Literatura 1. Adamicki F : W Danii o zarabianiu na uprawie cebuli, Warzywa, nr Andrzejewska A : Nowoczesna linia cebulowa, Warzywa, nr Andrzejewska A : Rekomendują swoje kopaczki do cebuli, Warzywa, nr Bartczak M : Cebule zbierają nowocześnie, Warzywa, nr Bartczak M : Kalkulacja kosztów produkcji cebuli, Warzywa, nr

184 Witaszek Kamil, Pilarski Krzysztof, Myszura Magdalena, Czekała Wojciech, Janczak Damian Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Opiekun pracy: Dr inż. Krzysztof Pilarski Wstęp Metody rozdrabnia wsadu do biogazowni Typowa biogazowania rolnicza charakteryzuje się niewielkim rozkładem materii organicznej. Badania przeprowadzone w Laboratorium Ekotechnologii na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu, wykazały bardzo mały spadek zawartości suchej materii organicznej podczas fermentacji metanowej kiszonki z kukurydzy z poziomu średnio 95% do ok %. Tak niewielki spadek zawartości suchej materii dowodzi, że wydajność przetwarzania biomasy kiszonkowej na biogaz w procesie fermentacji jest niewielka. Poprzez odpowiednią obróbka mechaniczną wsadu można podnieść wydajności procesu wytwarzania biometanu, a ponadto zwiększyć efekt ekonomiczny podczas użytkowania biogazowni rolniczej, poprzez oszczędność substratu. Kolejną wymierną korzyścią jest zwiększenie dynamiki procesu fermentacji metanowej, poprzez zwiększenie powierzchni aktywnej i ułatwienie dostępu do substratu bakteriom anaerobowym. Do obróbki mechanicznej wsadu zaliczamy: rozdrabnianie, ekstruzje, mikronizacje, steam expslosion. Procesy te są realizowane przez następujące maszyny i urządzenia: rozdrabniacze uniwersalne, mikronizery, maceratory, ekstrudery i urządzenia do steam exsplosion. Wszystkie te maszyny i urządzenia mogą z powodzeniem być zainstalowane i pracować w biogazowni podnosząc opłacalność inwestycji. Fermentacja metanowa jest procesem biologicznym składający się z 4 etapów: hydroliza, kwasogeneza, octanogeneza i metanogeneza. Przebiega przy udziale bakterii anaerobowych 184

185 w środowisku beztlenowym. W procesie tym bakterie beztlenowe rozkładają takie związki jak: kwasy tłuszczowe (masłowy, octowy, mrówkowy, walerianowy, propionowy, kapronowy), wyższe kwasy tłuszczowe, alkohole I rzędowe (metanol, etanol), alkohole II rzędowe, inne związki (np. kwas benzoesowy aceton, kwas bursztynowy). W procesie fermentacji metanowej powstaje gaz zwany biogazem. Jest to mieszanina różnych gazów: metanu CH 4 (45-75% obj.), dwutlenku węgla CO 2 (25-50% obj.), siarkowodoru H 2 S ( ppm, wodoru H 2 (<1% obj.), azotu N 2 (<2% obj.) i pary wodnej H 2 O (2-7% obj.). Do czynników technologicznych zaliczamy: 1. Obróbka wstępna substratu 2. Temperatura 3. Mieszanki substratów 4. Inhibitory W niniejszej pracy obróbka wstępna substratów będzie brana jako czynnik wpływających na zwiększenie wydajności biogazowej substratów. Parametry fizyko-chemiczne, które będą określały przydatność określonej obróbki wstępnej substratów to: 1) Skład biogazu (zawartość siarkowodoru i amoniaku); 2) Wartość opałowa biogazu; 3) Procentowa zawartość metanu (CH 4 ). Obróbka wstępna substratów Rozdrabnianie Rozdrabnianie jest to proces mechaniczny, który ma celu zmniejszenie cząstek materiału i zwiększenie powierzchni aktywnej. Aby doszło do rozbicia cząstek muszą powstać w materiale 185

186 naprężenia przekraczające jego spójność i wytrzymałość. Głównym celem, przez który podaje się materiał procesowi rozdrobnienia, to zwiększenie powierzchni właściwej materiału przez co wiele procesów fizykochemicznych zostaje zintensyfikowanych. Proces ten ze względu na jego stopień zawansowania i intensywność dzieli się na: rozdrabnianie tkankowe rozdrabnianie komórkowe Ekstruzja Jest procesem mechaniczno-techniczny, który polega na tym, że surowiec (węglowodanowy, białkowy) w krótkim czasie zostaje poddany działaniu sił mechanicznych, zmieniającego się ciśnienia i wysokiej temperatury. Pod wpływem działania owych czynników materiał ekstrudowany przekształca się w plastyczną masę, a pod wpływem nagłego spadku ciśnienia i odparowaniu wody przybiera charakterystyczny kształt i teksturę. Ekstrudery pod względem rozwiązań konstrukcyjnych można podzielić na: ekstrudery tłokowe pierwszy ekstruder powstał w 1797 roku, ekstrudery ślimakowe powstały w latach 40 XX wieku, ekstrudery dwuślimakowe powstały w drugiej połowie XX wieku. Mikronizacja Mikronizacja to proces, w którym następuje zmniejszenie cząstek materiału. Cząstki po procesie mikronizacji mają rozmiary kilku mikrometrów lub nawet nanometrów średnicy. Mikronizacja jest wykorzystywana w przemyśle farmaceutycznym do produkcji leków, przy produkcji pasz w przemyśle rolniczym, lub w procesie przygotowania biomasy do spalenia. Dzięki niemu zostaje zwiększona całkowita powierzchnia cząstek mikronizowanego materiału. Umożliwia to efektywniejsze i szybsze wchłanianie leku lub paszy przez organizm. Natomiast w przypadku biomasy zostaje intensyfikowany proces jej spalania 186

187 Obróbka ciśnieniowa i temperaturowa (Steam explosion) Steam explosion (wybuch parowy) lub inaczej obróbka parowa, to proces obróbki termicznej i ciśnieniowej substratu (materiały np. roślinnego). Optymalne warunki do przebiegu steam explosion to temperatura powyżej 155ºC i ciśnienie od 6 barów(0,6 MPa) do 20 barów(2 MPa). Ważne jest też odpowiednia ilość wody (2kg wody) na każdy kilogram materiału roślinnego. Powyższe warunki oddziałują na wsad przez około godzinie, po czym materiał wsadowy zostaje rozluźniony wybuchowo. Dzięki czemu otrzymujemy materiał o ciastowatej konsystencji, przez co zwiększa się jego zdolność do pompowania, co jest bardzo istotne w przypadku niektórych wsadów używanych w biogazowniach np. kiszonek różnych roślin. Autoklawowanie Autoklawowanie polega na umieszczeniu substratów w hermetycznie zamkniętym bębnie, ogrzewanym od zewnątrz, w którym w temperaturze 160 C, przy ciśnieniu 5,2 bara, substraty podlegają procesowi podobnemu do gotowania. Rozłożony i wysterylizowany materiał jest podawany do biogazowi. Metodyka badań Biofermentory do badań wydajności biogazowej Do przeprowadzenia badaniach wydajności biogazowej substratów użyte były biofermentory, które zostały zbudowanie w Instytucie Inżynierii Rolniczej. Biofermentory umieszczone są w płaszczu wodnym, przez co istnieje możliwość regulowanie temperatury w dwóch zakresach: dla fermentacji mezofilnej w zakresie C i dla termofilnej w zakresie C. Wyprodukowany biogaz jest magazynowany w zbiornikach z plexi, wypełnionych cieczą neutralną (wodą) posiadającą zaporę gazową w celu zapobiegania rozpuszczanie się CO 2 w wodzie. Poziom cieczy maleje wraz ze wzrostem ilości wyprodukowanego gazu. Biogaz z zbiorników trafia do aparatury pomiarowej, która analizuje jego skład pod względem zawartości metanu, siarkowodoru, dwutlenku węgla i amoniaku. 187

188 Ryc. 1. Schemat fermentora do badań produkcji biogazu: 1. Ogrzewacz wody z regulatorem temperatury w zakresie C, 2. Izolowane przewody cieczy ogrzewającej. 3. Płaszcz wodny, 4. Biofermentor z wsadem o poj. 1,4 dm3, 5. Zbiornik na biogaz, 6. Zawory odcinające, 7 Przepływomierze gazowe, 8. Analizatory gazowe CH4, CO2, NH3, H2S, 9. Sensory ph, 10. Sensor temperatury, 11. Centrala sterująco-rejestrująca, 12. Mieszadła magnetyczne wsadu. Wyniki i wnioski badań ph substratów po ekstruzji Wartość ph substratu (kolby kukurydzy) poddanego ekstruzji w pierwszych dniach spadła do poziomu 5,68 (ryc.2) przez co proces fermentacji został spowolniony a nawet zatrzymany. Konieczne było dodanie do reaktora 2 Molowego NaOH (95 ml) aby przywrócić optymalne ph (6,8). Udało się to zrobić w 7 dniu fermentacji. Tak gwałtowny spadek ph w pierwszych dniach fermentacji spowodowany jest tym, że bakterie biorące udział w procesie hydrolizy mają łatwiejszy dostęp do substratu po ekstruzji, przez co proces hydrolizy zachodzi szybciej zakwaszając środowisko w bioreaktorze. 188

189 Ryc. 2. Wartość ph fermentacji metanowej substratu poddanego ekstruzji. Skumulowana produkcja biogazu i metanu w zależności od stopnia rozdrobnienia wsadu [m 3 /t s.m.o.] W tym rozdziale zostały przedstawione wykresy 1 i 2, które dotyczyły produkcji skumulowanej biogazu i metanu w zależności od stopnia rozdrobnienia wsadu (kolb kukurydzy) w przeliczeniu na suchą masę organiczną. Wydajności te wyrażone były w [m3/t s.m.o.]. Sucha masa organiczna jest to procentowa ilość substancji organicznej w suchej masie. Od ilości tej substancji zależy wielkość wydzielonego biogazu. Ryc. 3. Skumulowana produkcja biogazu w zależności od stopnia rozdrobnienia wsadu [m 3 /t s.m.o.] 189

190 Ryc. 4. Skumulowana produkcja metanu w zależności od stopnia rozdrobnienia wsadu [m 3 /t s.m.o.] Największą produkcję biogazu uzyskały suszone kolby kukurydzy <1,2 mm, było to 629,11 m 3 /t s.m.o., a najmniejszą produkcją biogazu charakteryzowały się suszone kolby kukurydzy po ekstruzji 517,25 m 3 /t s.m.o, Suszone kolby po ekstruzji osiągnęły największą zawartością metanu w biogazie, która wynosiła 63,09 %. Mimo, że miały one małe produktywności biogazu bo tylko 517,25 m 3 /t s.m.o, to uzyskały wysoką skumulowaną produkcję metanu wynoszącą 326,32 m 3 /t s.m.o. Zawartość metanu w biogazie jest istotnym parametrem, ponieważ to właśnie metan jest spalany w silniku kogeneracyjnym i przekształcany na energię elektryczną i cieplną. Wydajność substratów o najmniejszym rozdrobnieniu mogłaby być większa, jednak w początkowej fazie procesu fermentacji odczyn ph w tych próbach osiągnął niskie wartości w granicach 6,0. Taka sytuacja utrzymywała się kilka dni, co skutecznie zmniejszyło produkcje biogazu i metanu. 190

191 Bibliografia 1. KTBL, 2005 Biogaz. Produkcja. Wykorzystywanie. Ss Amon T., Amon B., Kryvoruchko V., Zollitsch W., Mayer K., Gruber L Biogas production from maize and dairy cattle manure Influence of biomass composition on the methane yield. Agriculture, Ecosystems & Environment, Volume 118, Issues 1-4, January 2007, Pages DIN (1985): Bestimmung des Faulverhaltens Schlamm und Sedimente. Beuth Verlag, Berlin. 4. Meadows D. h., Meadows D. L., Randers J., Behrens W. W Granice wzrostu. PWE. Warszawa. 5. Szlachta J., Fugol M Analiza możliwości produkcji biogazu na bazie gnojowicy oraz kiszonki z kukurydzy. Inżynieria Rolnicza. Nr 5 (114). s Opielak M Rozdrabnianie materiałów w przemyśle rolno-spożywczym. Politechnika Lubelska. Lublin. s Korpysz K Badanie wpływu parametrów roboczych gniotowników do ziarna na grubość uzyskiwanych płatków. Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Warszawa. s Brunia E, Jensen AP, Angelidaki I. Comparative study of mechanical, hydrothermal, chemical and enzymatic treatments of digested biofibers to improve biogas production. Bioresource Technol 2010;101(22): Miksch K Biotechnologia środowiskowa część I. Biblioteczka Fundacji Ekologicznej SILESIA. Tom IX. Katowice. 10. Pilarski K., Adamski M Perspektywy wytwarzania biogazu przy uwzględnieniu mechanizmów reakcji w zakresie analizy ilościowej i jakościowej procesów fermentacji. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 54 (1) s Kouichi I, Okishio YK, Nagao N, Niwa C, Yamamoto S, Toda T. Effects of particie size on anaerobic digestion of food waste. Int Biodeterior Bioder 2010;64: Boruch M., Król B Procesy technologii żywności. Politechnika Łódźka. Łódź. s

192 Zabielska Małgorzata, Czekalski Dariusz Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Podstaw Inżynierii Techniczno-ekonomiczna ocena instalacji słonecznej wykonanej samodzielnie wykorzystywanej do podgrzewania wody Wstęp Energia i jej wykorzystanie jest niezmiernie ważna w życiu każdego z nas. Bez względu na to jaki rodzaj energii rozpatrujemy cieplną, elektryczną czy paliwa silnikowe, wszystkie one w większości są pozyskiwane z nieodnawialnych źródeł energii, czyli są zużywane w szybszym tempie niż następuje ich uzupełnienie. Wielu naukowców twierdzi że w niedługim czasie nastąpi wyeksploatowanie złóż ropy naftowej a zaraz po tym gazu ziemnego, dlatego jesteśmy zmuszeni szukać alternatywnych rozwiązań, które pomogą nam zastąpić paliwa deficytowe. Słońce jest jednym z podstawowych, bezpłatnych i powszechnie dostępnych źródeł energii. Energia jego promieniowania jest 10 tysięcy razy większa niż zużycie energii z paliw kopalnych. Większość promieniowania generowana jest jądrze poprzez procesy nuklearne syntezy jąder wodoru. Poprzez rozwój nauki mamy możliwość zamiany energii emitowanej przez Słońce na energię elektryczną i ciepło. Narzędziami które zamieniają energię promieniowania słonecznego na użyteczną energię cieplną są kolektory. Montowane są one nie tylko na dachach i ścianach budynków, ale również na płaszczyźnie poziomej. W strefie klimatu umiarkowanego, kolektory najczęściej znajdują zastosowanie jako instalacje do podgrzewania wody użytkowej. W miesiącach letnich przy spełnieniu odpowiednich warunków są one w stanie pokryć do 90% zapotrzebowania. Mając na uwadze wszystkie wyżej wymienione argumenty interesującym wydaje się śledzenie zmian 192

193 i kierunków rozwoju tego działu rynku, który zajmuje się odnawialnymi źródłami energii. Zasoby energii słonecznej polski Czynnikiem który ma największy wpływ na klimat panujący w Polsce jest jej położenie geograficzne natomiast głównym elementem decydującym o kącie padania promieni słonecznych jest rozciągłość południkowa. Dla Polski wynosi ona 649 km. Wiąże się to również z występowaniem najdłuższego i najkrótszego dnia w roku. Największa absorpcja słoneczna przypada na 40 równoleżnik. Polska leży na 49-54,5 szer. geograficznej północnej, a średnia suma promieniowania całkowitego w ciągu roku na płaszczyźnie poziomej jest dosyć wysoka i wynosi 1015 kwh/m 2. W związku z występowaniem pór roku promieniowanie słoneczne ma zmienne zasoby, 80% rozkłada się na miesiące wiosenne i letnie natomiast tylko 20% na okres zimny w którym potrzeby energii cieplnej są największe [1]. Ponadto w różnych miejscach Polski nasłonecznienie jest różne (rys. 2), nie tylko w ciągu roku, ale nawet w ciągu doby. Jak widać na rysunku 1 mimo tego, że wartości padającego promieniowania słonecznego w Polsce i w Niemczech są porównywalne to na powierzchni naszego kraju zainstalowane zostało znacznie mniej kolektorów słonecznych. Według danych Instytutu Energii Odnawialnej (IEO) w 2010 roku na terenie Polski zostało zainstalowanych m 2 powierzchni kolektorów słonecznych (rys. 2). Jest to poziom porównywalny do roku poprzedniego, mógł on mieć związek z kryzysem finansowym występującym w UE. 193

194 Rys. 1. Poziom nasłonecznienia w Europie oraz powierzchnia zainstalowanych kolektorów [m 2 ] (2010), [4] Rys. 2. Powierzchnia paneli słonecznych w Polsce Instalacja słoneczna wykonana samodzielnie Instalacja omawiana w niniejszej pracy jest przykładem instalacji grawitacyjnej z bezpośrednim przepływem wody przez kolektor (rys. 3). Zasada jej działania opiera się na różnicy temperatur, która zapewnia krążenie wody w instalacji. Została wykonana aby pokryć 194