Változások a traktorok energiaellátásában (2. rész)

A bevezetőben leírtaknak az is oka, hogy szakértők felvetették: a mezőgazdaság ugyan különösen érzékeny az éghajlatváltozás hatásaira, azonban az ágazat maga is jelentős mértékben hozzájárul az éghajlatváltozáshoz. Ennek elfogadásával adódik a feladat: a mezőgazdaság éghajlatvédelmi potenciálja a megújuló energiák használatával, hatékony módszerek és technikák alkalmazásával, valamint a föld és az állatok termelékenységének fenntartható növelésével aknázható ki.

Az európai éghajlati törvény 2030-ra 55 százalékkal alacsonyabb kibocsátást ír elő, 2050-re pedig nulla nettó kibocsátást; A jelenlegi kibocsátási normák 37,5 százalékos csökkentést írnak elő a személygépkocsik és 30 százalékos a teherautók és traktorok esetében 2030-ig. Az Egyesült Államok célul tűzte ki, hogy 2030-ra legalább 50 százalékkal csökkentse a nettó üvegházhatású gázok kibocsátását. Dél-Amerikában pedig a legtöbb ország határidőket határozott meg a szén-dioxid-semlegesség elérésére; Chile, Brazília és Mexikó terveket indított autóiparának 2040-ig történő villamosítására.

A John Deere törekvései és megoldásai

A világ vezető traktorgyártói folyamatosan fáradoznak az autóiparban bevált megoldások traktorokon történő alkalmazásával. Ebből a „versenyből” a John Deere sem maradhat ki, sőt bizonyos területeken a cég munkatársai vezető innovátoroknak számítanak. Így van ez az elektromos hajtású önvezető traktorok esetében is. Többen állítják, hogy a John Deere a mezőgazdasági gépek villamosításában ugyanazt a szerepet tölti be, mint a Tesla az elektromos hajtású személygépkocsik fejlesztése, gyártása és forgalmazása terén.

Az elektromos hajtások rendkívül kompaktak, rendkívül hatékonyak és rendkívül pontosan vezérelhetők, magas teljesítménysűrűség és magas szintű munka- és működési kényelem (pl. a legalacsonyabb zajkibocsátás) révén. Erre alapozva: ez egy kulcstechnológia a precíziós mezőgazdaság bevezetésében.

Az elektromosság iránt felélénkült érdeklődésre a John Deere hatásos fenntarthatósági célokat tűzött ki 2026-ra különböző gyártási szegmenseiben, amelyek a terepjáró berendezések és járművek egyedüli vagy hibrid meghajtórendszereként szolgáló akkumulátoros megoldások fejlesztésére összpontosítanak. A John Deere úgy látja, hogy egyre nagyobb az igény a terepjáró berendezésekhez és járművekhez szükséges akkumulátoros megoldások iránt, ahogy egyre több ország határoz meg szabályozási követelményeket a károsanyag-kibocsátással kapcsolatban.

A John Deere villamosítási stratégiáján belül a jelenlegi és várható szabályozási intézkedések által leginkább érintett berendezések villamosítását helyezi előtérbe. Ez magában foglalja azokat a berendezéseket, amelyek elsődleges energiaforrásként kizárólag akkumulátorra támaszkodhatnak, mint például a kompakt traktorok, a kistraktorok, a kompakt építőipari berendezések és egyes útépítő berendezések.

Ezek a károsanyag-kibocsátási szabályozások rávilágítanak a diverzifikált hajtáslánc-megoldások iránti igényre, amelyek megfelelnek az energiaigényeknek számos berendezésméretben. Erre válaszul a John Deere a holisztikus megközelítést helyezi előtérbe energiakínálatában azáltal, hogy stratégiai beruházásokat hajt végre a villamosításba, az alternatív üzemanyagokba és más jövőbeli technológiákba, amelyek versenyelőnyt biztosíthatnak számára a különböző piacokon. Ennek szellemében a Deere többségi tulajdonrészt vásárolt az osztrák KREISEL Electric cégben, amely saját fejlesztésű akkumulátorhűtési technológiát állított ki, amely állítása szerint hosszabb akkumulátor-élettartamot és nagyobb teljesítményt eredményez. A KREISEL-ügyletről szóló sajtóközlemény azt írta, hogy a Deere azt tervezi, hogy felgyorsítja az akkumulátorgyártást KREISEL ausztriai üzemében, valamint új üzemet nyit a franciaországi Saranban, valamint egy akkumulátorgyártó üzemet épít be az Egyesült Államokban.

A John Deere villamosítási stratégiáján belül a jelenlegi és várható szabályozási intézkedések által leginkább érintett berendezések villamosítását helyezi előtérbe. Ez magában foglalja azokat a berendezéseket, amelyek elsődleges energiaforrásként kizárólag akkumulátorra támaszkodhatnak, mint például a kompakt traktorok, a kistraktorok, a kompakt építőipari berendezések és egyes útépítő berendezések. Szakembereik szerint a 120 LE-nél kisebb teljesítményű traktorok és egyéb gépek ideálisak a villamosításhoz, mivel jobban optimalizálták a rendelkezésre álló lítium-ion technológiát.

Az eddigiek illusztrálására a továbbiakban röviden két olyan megoldást ismertetünk, amelyek a John Deere villamosítási stratégájának termékeiként is felfoghatók.

A SESAM traktor

A John Deere 2016-ban kifejlesztette a SESAM traktort (Sustainable Energy Supply for Agricultural Machinery – Fenntartható energiaellátás a mezőgazdasági gépekhez), amelyet a jövő energetikai autonóm farmjáról szóló víziója alapvető elemének tekintette. Ez a prototípus gép 130 kW folyamatos teljesítményt produkál, és egy Mannheimben épített 6R sorozatú traktor alvázán alapul, a motor és az üzemanyagtartály helyén azonban egy hatalmas akkumulátorcsomag található (1. kép).

A traktort két, karbantartást nem igénylő villanymotor hajtja normál üzemmódban. Az egyik motor a hajtásláncot, benne az adaptált Direct Drive sebességváltót, a másik pedig a TLT-t és a segédrendszereket hajtja meg. Ha szükséges, mindkét motor összekapcsolható a teljes teljesítmény biztosításához, akár szállításhoz, akár TLT-hez és hidraulikus munkákhoz.

1. kép: A SESAM traktor akkumulátorcsomagja

(Forrás: Farmer’s weekly/„John Deere receives special mention at SIMA Paris”)

A traktor sebességtartománya 3 km/h és 50 km/h között van teljes teljesítmény mellett, a fokozatmentes sebességváltó pedig alacsony fordulatszámon nagy nyomatékot és körülbelül 300 kW maximális teljesítményt biztosít.

A traktor károsanyag-kibocsátásmentes és nagyon alacsony zajszinten üzemel. Az eredeti megoldásban egy akkumulátortöltés négy közúti üzemórára vagy körülbelül 55 kilométeres szállításra elegendő. A töltési idő körülbelül három óra, és az akkumulátort 3100 töltési ciklusra tervezték.

A GridCON-megoldás

Bár a John Deere szakemberei szilárdan hisznek abban, hogy van jövője a teljesen elektromos mezőgazdasági járműveknek, a szóba jöhető akkumulátor-technológia legfőbb problémája az, hogy jelenleg még nem képes kellően hosszú ideig elegendő energiát szolgáltatni a nagy igénybevételű mezőgazdasági alkalmazásokhoz. E probléma elkerülése végett került sor a GridCON-koncepció (Grid-Guided Agricultural Machine with Smart Grid Infrastructure − Hálózatvezérelt mezőgazdasági gép intelligens hálózati infrastruktúrával) megfogalmazására és az arra épülő automata traktor kifejlesztésére (2. kép).

2. kép: A GridCON-megoldás terepen

(Forrás: Edison/„E-Fuels: »Technologische Offenheit statt Monokultur«”)

A GridCON koncepció lehetőséget kínál a gazdálkodóknak arra, hogy saját energiájukat használják különféle munkák elvégzéséhez. Az elektromos hajtás egyúttal elősegíti az üvegházhatású gázok, a szennyező/környezetkárosító anyagok és a zajhatások csökkentését, ezáltal a fenntartható mezőgazdálkodás fejlesztését.

A koncepció és a traktor megnevezése a „Smart Grid” villamosenergia-hálózatra utal. Ennek lényege: egy gazdaságban a megújuló energiaforrások (nap, szél, biogáz) által előállított elektromos áramot a Smart Grid hálózat osztja el. Ezt az áramot lehet felhasználni a traktor tápellátására egy tápkábel segítségével. Ez a megoldás igazából azon gazdálkodók számára lehet előnyös, akik rendelkeznek saját előállítású villamos energiával. Információk szerint az elektromos hajtású traktort a középfeszültségű tartományban (>6000 V DC) egyenárammal látják el a tápkábelen keresztül, amely a fedélzeti hálózaton 700 V DC-re alakul át.

A terepen a kábelt egy robotkar (3. kép) vezérli, hogy a vezetése súrlódásmentes és alacsony terhelésű maradjon. Intelligens irányítórendszert is használnak annak megakadályozására, hogy a traktor a kábelbe akadjon vagy azon túlra fusson.

3. kép: A traktor elején található a tápkábel futását segítő robotkar

(Forrás: Future Farming/„John Deere releases video of GridCON electric tractor”)

Az automatizált kábelvezetés koncepciója döntő szerepet játszott a projekt innovációs céljaiban. A fejlesztők szerint ez azért fontos, mert ha ezt a feladatot a gépkezelőre bíznák, az számos probléma forrása lehetne. A John Deere szakembereit egy kb. 100 évvel korábbi holland megoldás inspirálta, aminek a lényege, hogy a farmon tárolt hígtrágyát egy hosszú tömlővel juttatták a terepi fecskendezőkhöz, illetve szórófejekhez.

A GridCON koncepció lehetőséget kínál a gazdálkodóknak arra, hogy saját energiájukat használják különféle munkák elvégzéséhez. Az elektromos hajtás egyúttal elősegíti az üvegházhatású gázok, a szennyező/környezetkárosító anyagok és a zajhatások csökkentését, ezáltal a fenntartható mezőgazdálkodás fejlesztését.

A GridCON-t a német kormány gazdasági és energiaügyi minisztériuma kezdeményezte, a John Deere, a Kaiserslautern-i Műszaki Egyetem és a német B.A.U.M Consult GmbH konzorciumi együttműködésében (Bundesdeutscher Arbeitskreis für Umweltbewusstes Management −  német szervezet, amely a környezettudatos menedzsmentet és fenntarthatóságot támogatja a vállalatok körében).

A koncepció a John Deere 6210R traktor alvázára épül. A GridCON kábelkapcsolatot használ a szántóföldi helyhez kötött tápegység és a traktor között.

A traktor automatikusan működik, ezért nincs vezetőfülkéje (4. kép). 1000 méter hosszú kábellel (max. 2,5 kV/300 kW) szállítják, amely automatikusan vezérelt és szükség esetén meghosszabbítható. Egy 100 kW-os (136 LE) villanymotor táplálja a fokozat nélküli sebességváltót, és van egy további hajtómű a munkagépek működtetéséhez, amely akár 200 kW-os (272 LE) teljesítmény-igény kielégítésére is képes.

4. kép: A GidCON munkavégzés közben, felülnézetben

(Forrás: Future Farming/„John Deere releases video of GridCON electric tractor”)

A traktorra szerelt hatalmas orsó típusú mechanizmus (5. kép) akár 1000 méter kábelt is hordoz. A tápkábel hossza igény szerint meghosszabbítható, így számos gazdálkodási típusra alkalmazható, beleértve néhány nagyobb területen végzendő műveletet is. A tápkábel kioldódik és visszahúzódik egy robotkar segítségével. Olyan vezetőrendszer áll rendelkezésre, amely megakadályozza, hogy a traktor áthaladjon a tápkábelen. Működés közben a traktor önállóan követi az előre beállított sorokat 20 km/h sebességig. A jármű vezeték nélküli kézi távirányítóval is rendelkezik, amely akkor hasznos, ha a traktornak a szántóföld szélén kell manővereznie.

5. kép: A tápkábel befogadására szolgáló nagyméretű dob

(Forrás: Future Farming/„John Deere releases video of GridCON electric tractor”)

6. kép: A GridCON a gyakorlatban, oldalnézetben

(Forrás: Future Farming/„John Deere releases video of GridCON electric tractor”)

Az automatikus működéshez a felhasználónak számítógép segítségével kell beprogramozni a traktort, azaz betáplálni azt, hogy mit kell tennie, illetve milyen utakat kell követnie. A traktor „gondoskodik” arról, hogy a kábel és a traktor közötti távolság a munkaszélességnek megfelelően legyen beállítva. A kábel fel- és letekerése a legnagyobb pontossággal történik, így soha nem fog összekuszálódni a kerekekkel vagy a használt berendezésekkel, még akkor sem, ha fordulnak (7. kép).

7. kép: A GridCON fordulás közben

(Forrás: Haustec/„Elektromobilität in der Landwirtschaft: So werden Bauernhöfe grün”)

A működő GridCON traktor prototípus teljes üres tömege, beleértve a kábeldobot és a robotkart, körülbelül 8,5 tonna. Ez nagyjából hasonló súly, mint a hagyományos traktor, azonban kétszer annyi erővel rendelkezik. A kutatómérnökök tovább kívánják csökkenteni a súlyt, azzal a várakozással, hogy legalább egy tonna súlyt le lehet még faragni.

Nem meglepő, hogy a John Deere szakemberei azt állítják, hogy a GridCON elektromos hajtású traktor csökkenti a károsanyag-kibocsátást és növeli a használati hatékonyságot. Az akkumulátoros traktorokhoz képest a GridCON traktor körülbelül 50 százalékkal alacsonyabb gép- és üzemeltetési költségeket is biztosít.

Ezek a kedvező jellemzők azonban csak azokra a gazdákra vonatkoznak, akik képesek „saját” áram előállítására.

Hirdetés

Szerző: AgrárUnió