[Kim Yongju kolumnasi] Vodorod yonilg‘i elementi traktori, ichki va xalqaro patent hamda texnologik raqobat holati va mahalliy texnologiyani qo‘lga kiritishning shoshilinchligi

[Kim Yongju kolumnasi] Chungnam milliy universiteti Qishloq xo‘jaligi va hayot fanlari kolleji Smart qishloq xo‘jaligi tizimlari mashinasozligi kafedrasi professori
 

Kirish — yirik qishloq xo‘jaligi texnikalarida endi ekologik toza quvvat manbaiga o‘tish zarur

Qishloq xo‘jaligi bilan shug‘ullanuvchi aholi sonining izchil kamayishi va bir kishiga to‘g‘ri keladigan maydonning ortishi natijasida, qishloq xo‘jaligi maydonlaridagi mexanizatsiya yiriklashuvga yo‘naltirilgan holda rivojlanib keldi. 100 ot kuchidan ortiq yirik traktorlar plug, rotatsion agregat va yirik ish qurollarini tortish kabi yuqori yuklama ostidagi ishlarni uzoq vaqt bajarishi kerak bo‘lgani sababli, quvvat manbaining barqarorligi va uzluksizligi nihoyatda muhimdir. Biroq so‘nggi paytlarda dunyo miqyosidagi uglerod neytralligi oqimi fonida dizel dvigatelini almashtiradigan ekologik toza quvvat manbasini joriy etish yirik qishloq xo‘jaligi texnikasi sohasida ham chetlab bo‘lmaydigan vazifaga aylandi.

Muammo shundaki, yirik qishloq xo‘jaligi texnikasi uchun mos ekologik toza quvvat manbai qaysi biri ekanidir. Yengil avtomobillar yoki kichik qishloq xo‘jaligi texnikalarida elektr batareyasi kuchli muqobil sifatida o‘rnashgan bo‘lsa-da, uni 100 ot kuchidan yuqori yirik traktorlarga aynanligicha qo‘llashda aniq cheklovlar bor. Batareyalarning og‘irlikka nisbatan saqlay oladigan energiyasi, ya’ni energiya zichligi past bo‘lgani uchun, uzoq muddatli yuqori yuklama ishlariga zarur energiyani ta’minlash uchun batareyaning o‘zi haddan tashqari og‘irlashadi. Shuningdek, traktor konstruksiyasidagi cheklangan joy ichiga batareyalarni joylashtirish jarayonida loyihaviy muammolar yuzaga keladi. Bunga yana zaryadlash vaqtining uzoqligi qo‘shilib, mavsumning qizg‘in paytlarida uzluksiz ishlash uchun amaliy cheklovlar tug‘diradi.

Bunday cheklovlarni tubdan yenga oladigan muqobil sifatida aynan vodorod yonilg‘i elementi e’tibor markaziga chiqmoqda. Vodorod yonilg‘i elementi vodorod va kislorodning elektrokimyoviy reaksiyasi orqali elektr ishlab chiqaradi, bunda chiqindi sifatida faqat suv ajraladi; shu bilan birga u batareyaga nisbatan ancha yuqori energiya zichligi va qisqa zaryadlash vaqtiga ega ekologik toza quvvat manbaidir.

                        <1-rasm> Litiy-ion batareyasi va siqilgan vodorodning og‘irlik birligiga nisbatan energiya zichligi taqqoslanishi

Yuqoridagi taqqoslashdan ko‘rinib turibdiki, vodorod yonilg‘i elementi bir xil og‘irlikda litiy-ion batareyasiga qaraganda taxminan 4 baravar ko‘p energiya saqlay oladi. Ya’ni, bir xil miqdordagi energiyani saqlash uchun batareya vodorod yonilg‘i elementiga qaraganda ancha og‘ir bo‘lishi kerak. Traktorga yuqori tortish kuchini ta’minlash uchun ma’lum darajadagi og‘irlik zarur, biroq ortiqcha og‘irlikning oshishi tuproqning zichlashishini va harakat qarshiligini kuchaytirib, energiya sarfi hamda ish samaradorligini pasaytirishi mumkin.

        <2-rasm> Batareya va vodorod yonilg‘i elementining zaryadlash usullariga ko‘ra vaqt taqqoslanishi (100 kWh asosida)

Shuningdek, yuqoridagi rasmda ko‘rsatilganidek, vodorod gaz holatida yuqori bosimda saqlanib va to‘ldirilgani sababli qisqa vaqt ichida energiyani to‘ldirish mumkin, shu bois amaldagi qishloq xo‘jaligi ish maydonlarida u batareya usuliga qaraganda qulayroqdir. Taxminan 100kWh darajadagi energiyani to‘ldirish holatida, vodorod zaryadlash sharoiti va saqlash idishi xususiyatlariga qarab taxminan 3~5 daqiqa ichida to‘ldirilishi mumkin. Bunga qarshi ravishda 200kW darajadagi tezkor zaryadlovchi qo‘llangan batareya taxminan 30~40 daqiqa, sekin zaryadlash esa taxminan 6~10 soat yoki undan ko‘proq vaqt talab qilishi mumkin. Shu sababli ish vaqti cheklangan qizg‘in mavsumda yoki uzoq muddat uzluksiz ishlash zarur bo‘lgan qishloq xo‘jaligi ishlarida, zaryad kutish vaqtini kamaytira oladigan vodorod usuli uskuna ishlash koeffitsienti va ish samaradorligi nuqtai nazaridan nisbatan yuqori raqobatbardoshlikka ega bo‘lishi mumkin.

                  <3-rasm> Vodorod yonilg‘i elementi(PEMFC) traktorining quvvat hosil qilish tamoyili va oqim sxemasi

Yuqoridagi rasm vodorod yonilg‘i elementi traktorining quvvat hosil qilish tamoyilini sxematik tarzda ko‘rsatadi. Vodorod saqlash bakida saqlangan vodorod havodan olingan kislorod bilan birga yonilg‘i elementi steki ichida elektrokimyoviy reaksiyaga kirishib elektr hosil qiladi, bu elektr esa asosan transport vositasini harakatga keltirish uchun ishlatiladi. Agar yonilg‘i elementida ishlab chiqarilgan quvvat transport vositasining talab etiladigan quvvatidan ko‘p bo‘lsa, ortiqcha quvvat yordamchi quvvat manbai bo‘lgan yuqori kuchlanishli batareya yoki superkondensatorda saqlanadi. Aksincha, transport vositasining talab quvvati yonilg‘i elementi ishlab chiqarayotgan quvvatdan yuqori bo‘lsa, yordamchi quvvat manbaida saqlangan energiya ham birgalikda ishlatiladi. Reaksiyadan keyin chiqadigan narsa faqat suv va issiqlik energiyasi bo‘lgani uchun, u dizel dvigatelini to‘liq almashtirgan holda ham nol chiqindi (Zero-emission)ni amalga oshira oladigan tuzilmadir.

<4-rasm> Ichki va xalqaro asosiy kompaniyalar bo‘yicha vodorod yonilg‘i elementli qishloq xo‘jaligi traktorlari patent arizalari soni (IP 5 mamlakat va PCT mezoni bo‘yicha, 2026-yil 1-iyulgacha e’lon qilingan va ro‘yxatdan o‘tganlari)

Yaponiyaning Kubota kompaniyasi yakka peshqadam — patentlar bilan kelajak bozorini oldindan egallamoqda
Muammo shundaki, bunday vodorod yonilg‘i elementli yirik traktor texnologiyasini kim birinchi bo‘lib qo‘lga kiritishi hal qiluvchi masaladir. Bu raqobatda eng oldinda turgan kompaniya dunyodagi 3-o‘rindagi qishloq xo‘jaligi texnikasi ishlab chiqaruvchisi bo‘lgan Yaponiyaning Kubota (KUBOTA) kompaniyasidir. Kubota 2025-yil Osaka-Kansai ekspozitsiyasida 100 ot kuchi darajasidagi avtonom boshqaruvli vodorod yonilg‘i elementli traktor prototipini dunyoda birinchi bo‘lib namoyish etdi. Bu traktor bir marta vodorod to‘ldirish bilan yarim kunga yaqin uzluksiz ishlay oladi, to‘ldirishga ketadigan vaqt ham atigi 10 daqiqacha bo‘lib, yirik qishloq xo‘jaligi texnikasining ekologik toza tizimga o‘tishida vodorod yonilg‘i elementining amaliy samaradorligini isbotlagan misol sifatida baholanmoqda.

Yana ham ko‘proq e’tibor qaratish lozim bo‘lgan qism — Kubotaning patent strategiyasidir. Qishloq xo‘jaligi traktorlari sohasidagi ichki va xalqaro asosiy kompaniyalar (KUBOTA, YANMAR, ISEKI, Deere & Company, CNH) bo‘yicha vodorod yonilg‘i elementli qishloq xo‘jaligi traktorlari bilan bog‘liq patent egaligi holatini taqqoslash natijasida, Kubota jami 171 ta patentga ega bo‘lib, umumiy hajmning taxminan 82%ini egallagan holda mutlaq 1-o‘rinni qayd etdi. Bunga qarshi ravishda bu sohada Kubotani quvib kelayotgan yagona tomon Koreyaning tadqiqot jamoasi bo‘ldi. Mazkur natijalar sanoat-universitet-ilmiy tadqiqot hamkorligidan tashkil topgan 'Ekologik toza vodorod yonilg‘i elementi asosidagi 110kW darajadagi yirik traktorni ishlab chiqish' tadqiqot jamoasi¹ tomonidan yaratilgan natijalardir (19 ta, taxminan 9%).

         <5-rasm> Ichki va xalqaro asosiy kompaniyalar bo‘yicha vodorod yonilg‘i elementli qishloq xo‘jaligi traktorlari uchun yillar kesimidagi patent arizalari soni

Mahalliy texnologiya holati — mahalliy ishlab chiqish konsorsiumining sinovi va qolayotgan vazifalar
Yuqorida ko‘rib chiqilganidek, 2022-yildan keyin mahalliy tadqiqot jamoasining patent arizalari bo‘yicha yillik o‘rtacha o‘sish sur’ati 18.9% bo‘lib, Kubota (98.3%)ning atigi beshdan bir qismiga teng darajada qolmoqda. Shuningdek, mamlakat ichida e’lon qilingan 19 ta patent orasida xorijiy bozorlarda huquqni ta’minlash uchun berilgan PCT arizalari atigi 7 ta (taxminan 37%)ni tashkil etadi, bu esa xorijiy bozorlar bilan ishlash salohiyatida ham Kubotadan ancha ortda qolayotganini ko‘rsatadi. Biroq umidli jihatlar ham bor. Kubota o‘z traktor platformasining kabina yuqori qismi (tom)ga vodorod bakini joylashtirish tuzilmasiga ixtisoslashgan patentlarga e’tibor qaratayotgan bo‘lsa, mahalliy tadqiqot konsorsiumi esa kabina haydovchi o‘rindig‘i osti va kuch uzatish tizimi ustki qismiga vodorod modulini o‘rnatish tuzilmasiga urg‘u bermoqda. Bu mahalliy traktor ishlab chiqaruvchi 3 ta kompaniya platformasining istalganiga oson qo‘llash mumkin bo‘lgan universallik va transport vositasi barqarorligini hisobga olgan loyihalash texnologiyasini bir vaqtning o‘zida qo‘lga kiritganini anglatadi, shu bois bu texnologik farqlanish nuqtasi sifatida baholashga arziydi. 

Xulosa va takliflar — oltin fursatni boy bermaslik uchun
Xulosa qilib aytganda, vodorod yonilg‘i elementi yirik qishloq xo‘jaligi texnikasining ekologik toza tizimga o‘tishida batareyaga qaraganda ancha real muqobildir, va bu boradagi texnologik raqobat allaqachon boshlangan. Dunyodagi 3-o‘rindagi qishloq xo‘jaligi texnikasi kompaniyasi Kubota ulkan kapital qudratiga tayangan holda patent arizalarini jadallashtirib borayotgan bir paytda, mamlakat ichida sanoat-universitet-ilmiy tadqiqot jamoasi hech bo‘lmaganda yagona raqobat tuzilmasini shakllantirib turibdi. Biroq bu tuzilma kelgusida ham saqlanib qolishiga kafolat berib bo‘lmaydi.

Vodorod yonilg‘i elementli traktorni tijoratlashtirishga to‘sqinlik qilayotgan amaliy g‘ovlarni ham aniq ko‘rsatish kerak. Mamlakat ichidagi vodorod to‘ldirish infratuzilmasi hanuz yengil avtomobillarga yo‘naltirilgan bo‘lib, u ham asosan shaharlar va asosiy yo‘llar bo‘ylab qurilgan, shu sababli qishloq hududlarida to‘ldirish infratuzilmasini topish qiyin. Qanchalik mukammal vodorod yonilg‘i elementli traktor ishlab chiqilmasin, agar fermer xo‘jaliklari yaqinida vodorodni oson to‘ldirish imkoni bo‘lmasa, tijoratlashtirish qiyin bo‘lishi muqarrar.

Birinchidan, tadqiqot muassasalari va alohida korxonalarning o‘z investitsiyasi bilangina kapital qudrati va bozor hajmi bo‘yicha oldinda turgan xorijiy yetakchi kompaniyalarning texnologiya ishlab chiqish sur’atiga yetib olish qiyin. Dastlabki ishlab chiqish xarajatlari yuqori bo‘lsa ham, uzluksiz investitsiya orqali asosiy qismlarning mahalliylashtirish darajasi va ishlab chiqarish ko‘lamini oshirish uzoq muddatda tizim narxini barqarorlashtirishi mumkin. Elektr avtomobillari va elektr zaryadlash infratuzilmasi dastlabki yuqori xarajatlar hamda cheklangan bozor imkoniyatlarini yengib, alohida sanoatga aylangani kabi, vodorod qishloq xo‘jaligi texnikasi ham uzluksiz texnologik rivojlantirish va bozor investitsiyasi orqali iqtisodiylik hamda amaliylikni ta’minlashi kerak.

Ikkinchidan, qishloq hududlarida vodorodni barqaror yetkazib berish uchun faqat to‘ldirish infratuzilmasi emas, balki vodorodning ishlab chiqarilishi, tashilishi, saqlanishi va to‘ldirilishini organik tarzda bog‘laydigan ekologik toza qishloq xo‘jaligi energiya ekotizimini ham birgalikda qurish zarur. Ayniqsa qishloq xo‘jaligi texnikasi oddiy yengil avtomobillardan farqli ravishda, to‘ldirish stansiyalariga kirish imkoniyati past bo‘lgan qishloq hududlari va uzoq ish maydonlarida uzoq vaqt ishlatiladi, shu bois mavjud statsionar to‘ldirish stansiyalarining o‘zi bilan amaldagi qishloq xo‘jaligi ishlariga bo‘lgan talabga samarali javob berish qiyin. Shuning uchun ko‘chma vodorod to‘ldirish stansiyalari, joyida vodorod ishlab chiqarish va to‘ldirish uskunalari, qishloq xo‘jaligi texnikasi uchun maxsus to‘ldirish tizimlari kabi hudud va ish sharoitlariga mos turli ta’minot usullarini ishlab chiqish va sinovdan o‘tkazish zarur. Vodorod qishloq xo‘jaligi texnikasi sanoati transport vositasi va to‘ldirish infratuzilmasini alohida-alohida ishlab chiqish bilan cheklanib qolmasdan, vodorod ishlab chiqarishdan tortib qishloq xo‘jaligi ish maydonlarida yetkazib berish va foydalanishgacha bo‘lgan butun jarayonni yagona sanoat tizimi sifatida bog‘lash orqali barqaror ekologik toza qishloq xo‘jaligi energiya ekotizimiga aylantirilishi kerak.

Uchinchidan, vodorod yonilg‘i elementli qishloq xo‘jaligi texnikasi bozorida texnologiyani birinchi bo‘lib ishlab chiqish qanchalik muhim bo‘lsa, o‘sha texnologiyaga doir huquqlarni qanchalik keng qamrovda ta’minlash ham shunchalik muhimdir. Kubota ko‘plab patentlarni ustuvorlik da’vosi va patent oilasi usuli orqali bir vaqtning o‘zida bir nechta mamlakatlarda topshirib, kelajakdagi jahon bozoriga tayyorgarlik ko‘rmoqda. Hozirda mahalliy tadqiqotchilar ham xorijiy yetakchi kompaniyalar bilan raqobatda hali texnologik imkoniyatni saqlab turibdi. Agar hozir qo‘lga kiritilgan tadqiqot natijalarini keyingi ishlab chiqish va sinovlar, patentlar hamda sanoatlashtirish bilan bog‘lab bo‘lmasa, qiyinchilik bilan shakllantirilgan raqobat tuzilmasi tezda yemirilishi mumkin. 

Vodorod yonilg‘i elementli traktor elektr traktor bilan birga kelajakdagi ekologik toza qishloq xo‘jaligi texnikasi bozorini yetaklaydigan asosiy ustunlardan biriga aylanishi kutilmoqda. Uning texnologik yetakchiligini qaysi mamlakat qo‘lga kiritishiga qarab, kelgusi bir necha o‘n yilliklarda jahon qishloq xo‘jaligi texnikasi sanoatining manzarasi o‘zgarishi mumkin. Keyingi maqolada vodorod yonilg‘i elementli traktorning asosiy butlovchi qismlar texnologiyasi va ichki hamda xalqaro sinov misollarini yanada aniqroq ko‘rib chiqmoqchimiz.