Per anni, gli agricoltori hanno potuto solo immaginare un giorno in cui avrebbero potuto usare il proprio drone per "pilotare" i prodotti chimici agricoli o le sementi in un'applicazione "a tutto campo".
Quel giorno è arrivato.
Kevin Knorr di Dunbar, Nebraska, appena a ovest di Nebraska City, è co-proprietario della Volitant Drone Technology Solutions LLC (nota anche come Volitant Technologies). Knorr ha dichiarato ad Agweek che negli ultimi 18 mesi la sua azienda ha venduto "centinaia" di droni per grandi carichi agli agricoltori dei Dakota, del Nebraska e non solo. Volitant aveva uno stand al recente Farm Show di Sioux Falls (South Dakota).
Per anni, alcuni agricoltori hanno atteso con ansia il giorno in cui avrebbero potuto utilizzare un drone per applicare direttamente i prodotti chimici agricoli su interi campi. Come riferisce Mikkel Pates nella storia di copertina di Agweek di questa settimana, quel giorno è arrivato.
Volitantsi è costituita il 15 aprile 2020 e ora è sia un applicatore personalizzato che un rivenditore di droni. L'azienda vende nuovi droni ad alta capacità del produttore cinese DJI, un'azienda che domina le vendite di droni a livello mondiale e statunitense e che a volte ha sollevato preoccupazioni sulla sicurezza nazionale e sul sostegno del governo.
I droni agricoli di grande capacità costano da 25.000 a 31.000 dollari - "pronti al volo", come dice Knorr.
Sollevano fino a 10,5 galloni, con un "peso al decollo" totale di 212 libbre, compresi il drone e la batteria. I droni agricoli possono irrorare 5 acri prima di tornare a fare rifornimento. L'apertura alare è di oltre 3 metri e il drone è in grado di spruzzare un'efficace striscia di almeno 9 metri di larghezza.
Naturalmente sono "completamente autonomi", ha detto Knorr. Inserite i confini del campo e il drone calcolerà automaticamente il getto più efficiente. Inserite alcuni "ostacoli" sul campo e la macchina li eviterà automaticamente.
Kevin Knorr, co-proprietario di Volitant Technologies, vicino a Nebraska City, Nebraska, ha parlato ad un flusso costante di partecipanti il 25 gennaio 2023, dei droni agricoli su larga scala di DJI al Sioux Falls Farm Show.
Knorr, 60 anni, è un veterano della tecnologia, dell'esercito e del governo.
Nato a Pierre, South Dakota, è cresciuto a Lincoln, Nebraska. Knorr ha prestato servizio nei Marines americani dal 1981 al 1985, dove era responsabile del condizionamento dell'aria per le unità radio che gestivano un battaglione missilistico della Terza Divisione dei Marines. Ha inoltre frequentato due anni di ingegneria presso l'Università del Nebraska-Lincoln.
Dopo i Marines, Knorr ha lavorato per 32 anni per la Nebraska State Patrol, inizialmente per la Divisione Servizi Investigativi.
"Ho passato molto tempo a lavorare con i sistemi di sorveglianza", ha detto. È diventato capitano e ha servito come amministratore della divisione di intelligence della pattuglia, con una conoscenza speciale dei database.
Knorr si è ritirato nel 2017, ma si è guardato intorno alla ricerca di qualcosa di nuovo.
"Sapevo che qualsiasi cosa facessi in seguito doveva essere accompagnata dalla tecnologia", ha detto.
Nel 2019, Knorr e un ex socio che si era ritirato dal lavoro nel GIS statale, hanno iniziato a pensare a quale attività tecnologica avrebbero potuto creare. Decisero che avrebbero potuto creare un'attività di applicazioni agricole personalizzate, utilizzando i droni.
Nell'aprile 2020, i due hanno fondato la Volitant Drone Technologies. Acquistano quelli che ora sono droni di media capacità e li testano, principalmente, nella piccola fattoria di Knorr.
L'anno successivo hanno ottenuto il certificato di operatore di velivoli agricoli dell'Amministrazione federale dell'aviazione (Federal Aviation Administration), noto come certificazione "Part 137". Alla fine del 2021 hanno eseguito alcuni lavori di irrorazione personalizzati e hanno testato l'attrezzatura per lo spargimento di sementi per colture di copertura.
Mentre perseguivano la certificazione dell'applicazione, si sono anche resi conto che non c'erano distributori DJI nella loro zona.
Kevin Knorr, proprietario di Volitant Technologies del Nebraska, al recente Sioux Falls Farm Show, si trova accanto a un drone agricolo di grandi dimensioni il 25 gennaio 2023 a Sioux Falls, nel Sud Dakota.
Una grande opportunità
"Abbiamo contattato DJI e ci hanno accettato", ha detto Knorr. "Abbiamo sentito che c'era una grossa fetta di mercato aperta".
Due anni dopo, Volitant è uno dei dodici rivenditori DJI in tutti gli Stati Uniti. L'azienda ha tre dipendenti a tempo pieno e sette a tempo parziale. È una delle poche aziende dell'Upper Midwest a essere certificata dall'Amministrazione federale dell'aviazione per le applicazioni aeree con i droni.
Il servizio personalizzato di Volitant opera in tutto lo stato del Nebraska, del South Dakota... persino nel Tennessee. "Anche in tutti gli Stati Uniti", ha detto Knorr. Il certificato FAA copre tutti gli Stati Uniti, ma ogni Stato ha un dipartimento dell'agricoltura che ha i propri requisiti per gli applicatori commerciali.
La FAA approva i droni per applicazioni personalizzate in due categorie: sotto le 55 libbre e sopra le 55 libbre.
"Abbiamo ritenuto che il nostro certificato dovesse includere la classe oltre le 55 libbre", ha detto Knorr. "Non esiste una classe superiore. Pensavamo davvero che i droni sarebbero cresciuti e noi volevamo crescere con loro".
I primi droni DJI di Volitant sono stati gli MG-1P, che avevano un carico utile di 2,5 galloni, pari a quasi 21 libbre. Questo va bene per l'irrorazione a spot.
"La prima volta che abbiamo spruzzato, stavamo spruzzando (insetticida per controllare) i tonchi sull'erba medica", ha detto Knorr. "Si trattava di un'area di 9 o 10 acri, in primavera prima del primo raccolto".
La distribuzione di Volitant è decollata quando è uscito il modello T16 di DJI. Questo modello trasportava un carico utile fino a 55 libbre, per un peso totale al decollo di 92 libbre. Sui droni di medie dimensioni, gli operatori potevano "scambiare a caldo" i serbatoi di liquido per ridurre i tempi di permanenza a terra. Quando i modelli diventavano più grandi e i serbatoi superavano i 5 galloni, diventavano troppo pesanti da maneggiare.
Ora, il modello T40 più grande può essere impostato per fare una "corsa" lunga tre quarti di miglio, a 4 minuti l'una, per un totale di 8 minuti. La velocità è di 32 piedi al secondo al suolo, ovvero circa 21,8 miglia all'ora.
"Tre quarti di miglio all'andata e al ritorno. Sarà vuoto o quasi", ha detto Knorr. "Si cambia la batteria, si riempie il serbatoio e lo si rimanda subito fuori. Si resta a terra per 60 secondi o un minuto e mezzo e si torna fuori, volando e irrorando di nuovo".
Quando l'aereo atterra, la batteria ha di solito una carica compresa tra il 30% e il 40%. "Si cambia la batteria, la si ricarica e il drone è di nuovo in volo".
Migliorare sempre
I più recenti serbatoi di irrorazione ad alta capacità sono abbastanza grandi da dover essere riempiti, non sostituiti.
"È necessario avere a disposizione un'attrezzatura per pompare il prodotto e farlo abbastanza rapidamente", ha detto Knorr. "Noi consigliamo una pompa ad alto volume e bassa pressione. In questo modo non si crea disordine sul campo, ma si riesce a portare rapidamente il volume di prodotto nel serbatoio senza creare disordine per se stessi o per il campo in cui si sta lavorando".
Kevin Knorr, proprietario di Volitant Technologies, un distributore di droni agricoli DJI, gestisce uno stand al recente Sioux Falls Farm Show, il 25 gennaio 2023.
Sono inoltre dotati di uno "spandiconcime a secco" per sementi e fertilizzanti secchi.
DJI offre due opzioni per la ricarica delle batterie. L'azienda ha recentemente presentato un generatore progettato per ricaricare le batterie DJI.
"Letteralmente, è un generatore trifase da 12.000 watt (alimentato a gas)", ha detto. "Ha molta potenza".
Ha anche un sacco di suoni.
"Se c'è un aspetto ambientale che devo riconoscere, come applicatore, è che alla fine della giornata si è pronti a spegnere", ha ammesso Knorr.
Una seconda opzione è un "caricatore" che si collega a due batterie.
"Il caricabatterie tiene conto delle batterie. Sa quale caricare per prima", ha detto Knorr. "Inizia a caricare quella che ha più carica. In questo modo si torna in volo più velocemente. Non appena ha finito con quella, passa a quella successiva. È un'ottima opzione, secondo me, per chi ha già un generatore a cui collegarsi".
Le batterie sono a 52 volt. Le batterie del T-30 sono da 29.000 milliampere (mA, anche "milliampere" - la misura della corrente elettrica che scorre attraverso un conduttore elettrico). Il drone T-40 ha 30.000 mA, una potenza aggiuntiva per un drone che deve alimentare otto motori.
L'anno scorso DJI ha lanciato una nuova batteria dotata di un sistema di ventilazione tra la "cella di carico" e la "testa di controllo" sulla parte superiore. La stazione di raffreddamento soffia aria per raffreddare la batteria durante la carica, in modo da renderla più efficiente. Le batterie sono garantite per 1.500 cicli di carica o per un anno.
"Non abbiamo mai dovuto sostituire una batteria", ha detto Knorr.
Ha aggiunto che l'aereo stesso è garantito per un anno. La garanzia non copre i danni causati da errori del pilota.
Knorr ha detto che gli acquirenti vanno dal giovane applicatore commerciale che cerca di avviare la propria attività al singolo produttore che magari cerca di integrare il lavoro svolto dagli applicatori ad ala fissa e ad elicottero che hanno fatto parte del modo tradizionale di applicazione aerea.
Jamie Voneye, 42 anni, agricoltore con il padre e il fratello vicino a Colman, nel Sud Dakota, ha appreso dei droni agricoli di Volitant Technologies al Sioux Falls Farm Show, il 25 gennaio 2023, a Sioux Falls, nel Sud Dakota. Con lui c'erano i figli Ian, 12 anni, e Dylan, 10 anni. Voneye ha detto di aver appreso che i nuovi droni ad alta capacità sono in grado di sollevare più di 200 libbre e possono essere utilizzati per più di un'irrorazione a spot.
La maggior parte dei clienti ha un forte background nel settore agricolo.
"Sanno già come miscelare e spruzzare i prodotti chimici perché lo fanno nella loro azienda agricola", ha detto.
Gli agricoltori presenti alla fiera sono rimasti impressionati dalle nuove funzionalità.
"La luna è il limite. Non sapevo che fossero così grandi o che potessero fare così tanto. A quanto pare si possono mandare i figli a spruzzare con i droni", ha detto l'agricoltore Jamie Voneye, 42 anni, che coltiva con la famiglia vicino a Colman, nel South Dakota, e che ha appena imparato a conoscere il sistema. Jamie ha cinque figli e una figlia, di età compresa tra i 2 anni e i 19 anni. "Sono arrivato pensando che li avrebbero usati per spruzzare a macchia e così via. Mi disse che in 4 ore si poteva fare un intero trimestre, sia che si trattasse di fungicidi che di micronutrienti in tarda stagione, con 2 galloni o 2,5 galloni per acro".
Il figlio di Jamie, Ian, 12 anni, e suo fratello Dylan, 10 anni, hanno assistito allo spettacolo con il padre. "Conosco un po' i droni, possono fare ogni genere di cose. Sono molto belli", ha detto Ian.
Nelle vicinanze, John Dieball, 48 anni, agricoltore e imballatore di Henderson, Minnesota, ha detto di possedere una delle macchine DJI T-20 e di averla usata nel 2022 per irrorare appezzamenti di 150 acri. Ha utilizzato la macchina per l'applicazione di fungicidi e per la semina di colture di copertura. Dieball si occupa anche di imballaggi personalizzati.
"Macchine più grandi per fare più ettari in un giorno", ha detto. "È l'onda del futuro perché è autonoma: meno aiuto là fuori, ecco cosa cercheremo. È un settore che sta crescendo e non si fermerà".
Domande cinesi?
Circa una mezza dozzina di distributori operano nel Midwest superiore, ha dichiarato Knorr.
DJI ha venduto "migliaia" di droni DJI negli Stati Uniti. DJI Technology Co. Ltd. utilizza il nome commerciale DJI, che deriva dalle parole Da-Jiang Innovations, o letteralmente "Grandi innovazioni di frontiera". Ha sede a Shenzhen, nel Guangdong, in Cina. L'azienda è stata fondata nel 2006 dall'ingegnere aerospaziale e uomo d'affari Frank Wang.
Secondo Bloomberg, DJI detiene oltre il 77% della quota di mercato statunitense dei droni, mentre nessun'altra azienda supera il 4%. In un articolodel Washington Post del 1° febbraio 2022 si legge che DJI ha ricevuto investimenti da parte di Shanghai Venture Capital Co, SDIC Unity Capital, di proprietà della Chinese State Investment Corp. e China Chengtong Holding Group, di proprietà di un'altra società statale, Assets Supervision and Administration Commission of the State Council.
Ci sono stati problemi di sicurezza. Nel gennaio 2020, il Dipartimento degli Interni degli Stati Uniti ha bloccato 800 droni per lo studio della conservazione della fauna selvatica e delle infrastrutture, secondo un articolo del New York Times del 1° gennaio 2020. Nel gennaio 2021, l'allora presidente Donald Trump ha firmato un ordine esecutivo per rimuovere i droni di fabbricazione cinese dalle flotte governative statunitensi. Il 5 ottobre 2022, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha inserito DJI in un elencodi "aziende militari cinesi" che operano negli Stati Uniti.
Knorr ha riconosciuto di rispondere alle domande dei contadini sulla proprietà cinese, ma ha offerto questa prospettiva:
"Qui negli Stati Uniti dobbiamo cambiare molto del nostro modo di vivere se vogliamo che i nostri prodotti siano fabbricati e progettati negli Stati Uniti", ha detto Knorr. "Significherebbe pagare molto di più per quegli stessi prodotti. Il telefono che usiamo ogni giorno sta probabilmente raccogliendo molte più informazioni su di noi di quante ne raccoglierebbe un drone".
E ha aggiunto: "Lo dice un ex funzionario delle forze dell'ordine che era nella divisione intelligence. Le nostre aziende con sede negli Stati Uniti stanno raccogliendo altrettanto se non di più".
Rispetto a cosa?
Sul campo, i droni volano a 8-12 piedi di distanza dalla chioma del raccolto. Questa distanza varia a seconda della coltura e di fattori quali il terreno e il vento. DJI sostiene che il modello T40 ha un raggio di irrorazione di 36 piedi di larghezza. I droni carichi viaggiano a una velocità al suolo di circa 21 miglia all'ora.
Sulla base dei propri test di spruzzatura su carta sensibile all'acqua, Volitant raccomanda un getto largo 30 piedi. Gli ugelli sono distanziati di un metro e mezzo. Utilizzano un ugello centrifugo e un "lavaggio del rotore" che sposta il prodotto verso il basso nella chioma della coltura, su tutte le superfici di crescita della pianta.
Knorr ha detto che l'Università del Nebraska-Lincoln sta conducendo alcune ricerche per confrontare l'efficienza energetica dei droni rispetto alla tradizionale irrorazione a terra - "spendendo diesel". Gli articoli più recenti sull'argomento sono stati pubblicati dalla Auburn University in Alabama.
"Ci sono alcune aree in cui, a mio avviso, dal punto di vista accademico potremmo dedicare un po' di tempo", ha detto.
Più grande o migliore?
"Tutti quelli che entrano vogliono sapere "Quando uscirà il prossimo spettacolo più grande?"". Knorr ha detto dei visitatori della mostra. "Onestamente non credo che si tratti di quando uscirà il drone più grande. Penso invece che nei prossimi anni vedremo più attrezzature ausiliarie che supporteranno i droni".
Si aspettano sviluppi per quanto riguarda i serbatoi di miscelazione, i generatori e i rimorchi. Probabilmente aggiornamenti sul caricamento delle casse di semi secchi.
"Ma soprattutto, credo che si debba iniziare a considerare il modo in cui un drone è stato concepito per essere utilizzato", ha detto. Le attrezzature agricole diventeranno sempre più piccole e automatizzate. "Si spingerà l'uso di più attrezzature per fare le stesse cose che si facevano prima. Si andrà verso una minore compattazione e una ridondanza delle attrezzature".
Knorr ritiene che le dimensioni si stabilizzeranno. Ritiene che i droni non sostituiranno i piloti di irrorazione che possono coprire 3.000 acri al giorno. Un drone T-40 copre circa 300-400 acri al giorno, ha detto. Per il momento, gli agricoltori utilizzano questo tipo di droni per applicazioni speciali, dove la compattazione o la versatilità sono fondamentali. La speranza è che la precisione consenta di controllare i parassiti con meno prodotti chimici.
"Penso che ci troviamo in una sorta di rivoluzione per quanto riguarda la direzione che prenderà la comunità dei droni", ha dichiarato Knorr.
In prospettiva, Knorr ritiene che la licenza FAA 137 debba essere adattata ai droni, in quanto è stata concepita per regolamentare i voli aerei con equipaggio, ad ala fissa e con elicottero.
"Dobbiamo avere delle esenzioni (di certificazione) per dire che non abbiamo un casco o un'imbracatura a tre punti, la possibilità di sganciare il nostro carico", ha detto, notando che non hanno senso per i droni. "Penso che sia necessario fare delle ricerche per far evolvere la normativa in modo che sia più coerente".
Inoltre, le aziende chimiche hanno etichette specifiche per le applicazioni aeree, ma sono orientate verso gli aerei e gli elicotteri. "Mi piacerebbe che le aziende chimiche iniziassero a fare ricerche più specifiche per i droni".