Agritechnica 2023: Wie es um alternative Traktorantriebe nun tatsächlich steht

Der elektrische Antrieb zieht zunehmend bei Geräten der unteren Leistungsklasse ein. Da selbst die Lithiumionen-Batterien zum fossilen Treibstoff eine vergleichsweise geringe Leistungsdichte aufweisen, ist ein Einsatz bei leichten Anforderungen und zyklisch wiederkehrenden Arbeiten sinnvoll, sprich bei kleineren Hoftraktoren und Ladern.

Bei der aktuell gültigen EU Abgasstufe V bei Traktormotoren hat sich das Abgasnachbehandlungssystem bestehend aus

• Dieseloxydationskatalysator (DOC),
• Dieselpartilelfilter (DPF) und der
• Mischbehälter und Katalysator für Selective Katalytische Reduktion (SCR)

als unabkömmlich herausgestellt. Mittlerweile haben etliche Hersteller ihre Dieselmotoren für das hydrierte Pflanzenöl HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) freigegeben. Da dieser Treibstoff im Idealfall aus erneuerbaren Rohstoffen mit erneuerbarer Energie hergestellt wird, versprechen die Lieferanten eine 90 prozentige CO₂-Einsparung im Vergleich zu fossilem Diesel.

Während Brennstoffzellen sich noch nicht durchgesetzt haben, gibt es im Bereich der Gasmotoren neueste Entwicklungen. New Holland hat den T6.180 Methane Power als Serientraktor bereits auf dem Markt. Das Methan wir hier gasförmig in voluminösen Gastanks als Compressed Natural Gas (CNG) mitgeführt. Die Energiedichte ist bei tiefgekühltem, flüssigem Liquefied Natural Gas (LNG) wesentlich höher. Mit dem New Holland T7.270 LNG wird dieser Kraftstoff in doppelwandigen, vakuumisolierten Tanks gespeichert. Um der Problematik des Abdampfens des LNG zu begegnen, werden die Tanks durch elektrisch angetriebene Kühler auf mindestens minus 162 °C gehalten.

Durch die Hybridisierung und Weiterentwicklung in der Getriebetechnik ergeben sich erfolgversprechende Lösungen für Traktoren in der höheren Leistungsklasse. Elektrisch leistungsverzweigte Stufenlosgetriebe bieten die Möglichkeit von Optimierungen im Traktoreinsatz. Der Variator (im herkömmlichen CVT-Getriebe die Hydrostaten) besteht beim eCVT-Getriebe aus zwei E-Maschinen, neben der Bereitstellung der veränderlichen Getriebeübersetzung haben diese auch die Funktion von Generatoren. Somit kann beispielsweise die Vorderachse rein elektrisch angetrieben werden oder ein elektrischer Nebenabtrieb (ePTO) leistet seinen wirtschaftlichen Dienst.

Einen Schritt weiter geht CNH mit dem Steyr Hybrid CVT. Die Antriebskomponenten stellen eine seriell-parallele Hybridstruktur dar. Zur Erklärung, der 260 PS Dieselmotor treibt das CVT-Getriebe sowie einen Generator an. Der Generator kann maximal 75 kW Leistung liefern, welche bei rein elektrischem Antrieb des Traktors an den Elektromotor an der Vorderachse abgegeben wird.

Der Vorteile dieser rein elektrischen Antriebsart ist die mögliche Rekuperation über verbaute elektrostatische Energiespeicher (SuperCaps). Ist das CVT-Getriebe nicht entkoppelt werden Hinter- und Vorderachse herkömmlich mechanisch angetrieben. Die Hybridstruktur des Antriebs ermöglicht weitere Verbesserungen: E-boost zum schnellen Beschleunigen, E-steering zum aktiv gesteuerten Vorlauf der Vorderachse, E-braking für den Bremsretarder, E-Implement zum Antrieb von Anbaugeräten bis 75 kW und andere mehr.

Die Agritechnika 2023 zeigte einmal mehr, wohin die Reise in Sachen Antriebstechnik gehen wird. Verschiedene Antriebssysteme mit der Kombination von Verbrennungsmotoren und elektrischen Antrieben werden die Landmaschinen zukünftig mit Energie versorgen.

Der Motorenhersteller AGCO Power baut Motoren mit fünf Litern und 7,5 Litern Hubraum. Diese Aggregate bieten eine universelle Plattform für die unterschiedlichsten Antriebssysteme. Der Motor wird mit unten liegender Nockenwelle und Stößel-Stangen in der bewährten Dieselvariante angeboten. Eine weitere Variante, die auf dem gleichen Motorblock aufbaut, ist ein emissionsfreier Motor mit Wasserstoffantrieb. Bei dieser Variante wird ein anderer Zylinderkopf mit oben liegender Nockenwelle verbaut. Der Hersteller setzt auf unterschiedliche Antriebssysteme mit verschiedenen Energieträgern, wie zum Beispiel HVO-Kraftstoffe, Wasserstoff und Methanol.

Hydrierte Pflanzenöle als Ersatz von fossilem Diesel (HVO Kraftstoffe) spielen ebenfalls eine wichtige Rolle in der Energiewende. Die Motorenhersteller bewerben bei den neuen Motoren den Einsatz dieser synthetischen Treibstoffe besonders. Die Herstellerfreigaben müssen jedoch vor dem Einsatz von HVO-Kraftstoffen in jedem Fall individuell geprüft werden.

Der Range Extender ist ebenfalls eine Alternative, um Energie in ausreichender Menge mit entsprechend niedrigem Gewicht am Traktor zu transportieren. Diese Brennstoffzelle mit den Abmaßen eines Frontgewichts wird vorne am Traktor montiert und erzeugt durch Methanol im Tank elektrische Energie. Die Energie kann so den Arbeitstag eines batteriebetrieben Traktors von vier auf acht Stunden verlängern, weil während der Fahrt die Batterien geladen wird. Während der Fahrt erzeugt der Traktor auf diese Weise 15 Kilowatt an elektrischer Leistung umweltschonend.

John Deere setzt auf ein neues, elektromechanisch leistungsverzweigtes Getriebe: das eAutoPowrTM Getriebe. Hier ersetzt die elektrische Energie der beiden Motor-Generatoreinheiten die bisherige hydraulische Leistungsverzweigung mit Axialkolbenmotoren. Die Getriebe werden in den Traktoren der Serie 8R verbaut. Der Traktor wird nicht über Batterien angetrieben, sondern mittels Dieselmotor.

Anbaugeräte können durch den integrierten Generator mit bis zu 100 Kilowatt elektrischer Leistung versorgt werden, die über eine Steckvorrichtung am Heck zur Verfügung gestellt wird. Diese Steckdose liefert eine Spannung von bis zu 480 Volt frequenzvariablem Dreiphasen-Wechselstrom, der, angepasst an das jeweilige Anbaugerät, zum Achsantrieb bereitgestellt wird.