Elektroantriebe für Landmaschinen 13.04.2012, 11:58 Uhr

Ackerndes Kraftwerk Traktor

Elektrische Antriebe sollen Effizienz und Präzision von Landmaschinen verbessern. Den Strom dafür erzeugen vorerst Anbaugeneratoren an den Traktorzapfwellen. Künftig könnten die Antriebe mitsamt der Leistungselektronik auf Geräte und Maschinen umziehen.

Landmaschinen: Bald elektrisch angetrieben?

Landmaschinen: Bald elektrisch angetrieben?

Foto: AGCO

Ein Konzept für übermorgen sieht Sepp Knüsel im Rigitrac EWD 120 – noch seien die Komponentenkosten hoch. Der Schweizer Landmaschinenhersteller hatte den Hybridtraktor gemeinsam mit der TU Dresden entwickelt. Allerdings: Die deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft prämierte das Fahrzeug bereits auf der Hannoveraner Fachmesse Agritechnica im November mit einer der begehrten Silbermedaillen. Dort deutete der dieselelektrische Traktor mit vier elektrischen 33-kW-Radnabenmotoren an, wohin sich die Landtechnik in Zukunft entwickeln könnte.

Angetrieben werden die Radnabenmotoren über einen 85-kW-Generator, den ein Deutz-Common-Rail-Dieselmotor mit 91 kW in Schwung hält. Was kompliziert klingt, hat eine Reihe von Vorteilen. So läuft der Dieselmotor dauerhaft im optimalen Kennfeld, was Kraftstoff spart. Zudem kann der Generator neben den Radnabenmotoren externe Maschinen und Geräte mit 80 kW elektrischer Leistung versorgen. Obendrein lässt sich das Drehmoment der vier Motoren so exakt dosieren, das die Räder weder an Hängen noch auf matschigen Böden durchdrehen. Und da die schweren, voluminösen Achsen kompakten Einzelradaufhängungen weichen, ergeben sich für die Entwickler mehr Freiheiten beim Aufbau des Traktors.

Um die Vorteile auszunutzen, sind die einzeln lenkbaren Räder hydropneumatisch gefedert. Ein integriertes Messsystem erlaubt aktive Niveauregulierung, um für Ausgleich an Hängen oder auf unebenem Terrain zu sorgen. Ein Drehgelenk im Rahmen, an dem sich der vordere und hintere Teil des Fahrzeugs gegeneinander verdrehen lassen, unterstützt das System. Der Rigitrac bewältigt deshalb Arbeiten im Gebirge – und spricht damit eine Marktnische an.

Elektrische Antriebstechnik für den Traktor von morgen: Steigende Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit

Doch die Elektrifizierung auf dem Acker soll über Nischen hinausgehen. Die Branche arbeitet intensiv daran, die Masse der Landmaschinen unter Strom zu setzen. Denn elektrische Antriebstechnik gilt als exakter regel- und steuerbar als mechanische und hydraulische Antriebe – für die Landwirtschaft ein erheblicher Zugewinn an Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit. Neben Diesel sollen die Landwirte durch die präzisere Technik jede Menge Saatgut, Dünger und Pestizide einsparen und obendrein Erntegut und Böden schonen.

Voraussetzung: Die Stromversorgung der elektrisch angetriebenen Maschinen muss mit dem vorhandenen Fuhrpark möglich sein. Deshalb müssen Nachrüstlösungen her. Auf der Agritechnica zeigten diverse Hersteller Anbau-Generatoren für Zapfwellen von Traktoren. So auch die Sensor-Technik Wiedemann (STW) GmbH, deren 140 kW starke „powerMela” von dem Dieselmotor des Traktors angetrieben wird. Das nähmaschinengroße und 130 kg schwere Modul verbindet eine permanent erregte Synchronma-schine mit einem Wechselrichter und Schnittstellen zur Strom- und Datenübertragung. So lässt sich die E-Maschine online steuern und wahlweise nach Moment, Drehzahl, Spannung oder Rotorposition regeln.

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Wie STW geht auch GKN Walterscheid, Lohmar, mit dem „ePower Generator” einen herstellerunabhängigen Weg. Das Modul wird vorne oder hinten am Traktor angebaut, über dessen Zapfwelle angetrieben und liefert bis zu 100 kW elektrische Leistung.

ZF präsentiert Traktor mit Zapfwellengenerator

Auch ZF präsentierte einen Zapfwellengenerator, der in den Front- oder Heckkraftheber eingehängt wird und zusätzlich ein Anbaugerät aufnehmen kann. Vorteil: Stromerzeuger und Verbraucher arbeiten auf der gleichen Seite des Traktors. Der Generator stellt dauerhaft 50 kW Leistung bereit, die wahlweise als Gleich- oder Wechselstrom übertragen werden. Neben Hochvoltschnittstellen hat das Modul zwei 12-V- und 24-V-Schnittstellen zum Bordnetz, etwa für das Ausleuchten bei Nacht.

Die ZF-Ingenieure denken aber bereits über Anflanschlösungen hinaus. Der Zulieferer zeigte in Hannover ein Getriebe mit integriertem Generator: wahlweise mit 50 kW oder 70 kW Leistung. Experten wie der Dresdener Agrarsystemtechniker Thomas Herlitzius sind überzeugt, dass auch das nur ein Zwischenschritt sein wird. „Denkbar ist es, dass die Gerätehersteller den Generator samt Leistungselektronik auf ihren Maschinen unterbringen, um das komplette elektrische System dort zu haben. Dann könnten Traktoren wieder wesentlich einfacher werden als heute und nur noch als Leistungsquelle dienen”, sagte Herlitzius. Bei Effizienz und Prozessexzellenz spiele die Musik nun einmal in den Geräten.

Ähnlich sieht es Harald Dietel, Ingenieur der Sensor-Technik Wiedemann. „Es ist schlicht nicht praktikabel, zehn Leistungselektroniken für zehn Geräte mit entsprechenden Schnittstellen auf einem Traktor unterzubringen“, so Dietel. Zwar werde die Diskussion, wo und wie die Intelligenz der Systeme verteilt werden soll, nicht einfach. Doch er vermute, dass sich die Verteilung nach der Komplexität der Maschinen richten werde: „Je komplexer die Maschine, desto wahrscheinlicher wandert die Intelligenz dorthin“, erklärte er.

Bleibt die Frage, wie es die Landtechniker bei der Elektrifizierung mit den teuren und schweren Energiespeichern halten. Laut Hertlitzius spielen Batterien in den Planungen eine untergeordnete Rolle. Angesichts der hohen Leistungsniveaus von einigen hundert kW wären sie ohnehin kaum finanzierbar. Doch um Prozesse zu regulieren und Lastspitzen zu decken, sei der Einsatz von Kondensatoren (Supercaps) oder mehrfach überlastbaren Elektromotoren denkbar.

 

Ein Beitrag von:

  • Peter Trechow

    Peter Trechow ist Journalist für Umwelt- und Technikthemen. Er schreibt für überregionale Medien unter anderem über neue Entwicklungen in Forschung und Lehre und Unternehmen in der Technikbranche.

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