Elektromobilitás a mezőgazdaságban: új meghajtási koncepciók

A SYSTEMS & COMPONENTS rendezvény a hajtásláncok villamosítására összpontosít

Az elektromobilitás nemcsak a közúton, hanem például a mezőgazdaságban is egyre fontosabbá válik. A vezető technológiai beszállítók integrált rendszermegoldásokkal következetesen fejlesztik az elektrifikációt. A mobil gépek és haszongépjárművek teljes potenciálját 2023. november 12. és 18. között az Agritechnica kiállítással párhuzamosan megrendezendő SYSTEMS & COMPONENTS expón mutatják be. A hannoveri kiállítási területen a kiállítók változatos hibrid koncepciókat, valamint 100 százalékban elektromos hajtásmegoldásokat mutatnak be – gyakorlatilag minden szegmensben.

A mobilgépek hajtástechnológiájának innovációi korábban a dízelmotorokon és a hidrosztatikus hajtásokon alapultak, de ma már a villamosításon van a hangsúly. A SYSTEMS & COMPONENTS 2023-ra előre tekintve felismerhető, hogy az elektromobilitás irányába mutató trend már nem korlátozódik a személygépkocsikra. A mezőgazdaságban és az erdészetben, valamint az építőiparban, illetve a bányászatban is központi szerepet játszik, tovább növelve a mobil gépek termelékenységét. Az elektromos hajtások előnyei nyilvánvalóak, mivel kevesebb mozgó alkatrészt tartalmaznak, és ritkábban kell őket szervizelni, mint a belső égésű motorokat. Emellett nagyobb hatékonyságot, csökkentett károsanyag-kibocsátást és nagyobb teljesítményt kínálnak.

A rendszerek növekvő mérete és összetettsége azonban kihívás elé állítja a fejlesztőket. A hajtáslánc egyszerű villamosítása, például a dízelmotor villanymotorral való helyettesítése nem jelent megfelelő megoldást. A mobil gépek, legyen szó traktorról vagy kotróról, mindig hidraulikus rendszerrel vannak felszerelve, amelyeket a legjobb esetben is villamosítani kell. Alternatív megoldásként a dízelmotor egy hibrid meghajtás részévé válhatna, illetve a járműveket akkumulátoros elektromos meghajtással vagy dízelgenerátorral lehetne felszerelni. Az ilyen kérdésekre minden villamosítási projekt kezdetén választ kell adni.

A MODULÁRIS RENDSZER SKÁLÁZHATÓSÁGA

A mérnökök és fejlesztők a SYSTEMS & COMPONENTS kiállításon találnak választ ezekre a kérdésekre. A B2B-platform a villamosítás olyan megvalósítható megoldásaira összpontosít, amelyek könnyen integrálhatók, és úttörő vezetési és munkafunkciókkal rendelkeznek. Ennek érdekében a technológiai szolgáltatók az alkalmazás, az üzemi terület és a motorteljesítmény szerint testre szabható beépítési megoldásokat kínálnak. A szinkronizált, powershift és fokozatmentes sebességváltóktól kezdve a megfelelő elektronikus vezérlőrendszerekkel, egészen a merev és kormányzott tengelyekig, minden igényhez rendelkezésre áll a megfelelő berendezés.

A kifejezetten az ágazat számára kifejlesztett moduláris platformokat mind bemutatják: villanymotorok és inverterek, sebességváltók, szoftverek, tartozékok és a hozzájuk illeszkedő akkumulátor- és hidraulikarendszerek. A sokféle konstrukcióval kompatibilis teljesítménykínálat a kompakt gépektől a nagy teherbírású munkagépekig a teljes spektrumot lefedi. A nagyfeszültségű portfólió magában foglalja a változó teljesítményű motorokat, amelyeket például dízel-elektromos alkalmazásokban generátorként való használatra terveztek. Az akár 400 kW csúcsteljesítményű és több mint 2000 Nm maximális nyomatékú motorok a lehető legnagyobb tervezési szabadságot kínálják az új és meglévő járműarchitektúrák villamosításához. A vásár területén kiállított termékkínálatot további kulcsfontosságú alkatrészek, például DC/DC átalakítók és fedélzeti töltők egészítik ki.

ZÉRÓ KIBOCSÁTÁSSAL A JÖVŐBE

A kipufogógáz-kibocsátásra vonatkozó jogszabályok is ösztönzik az alternatív hajtások egyre szélesebb körű alkalmazását. Egyes esetekben a szigorú európai Off-Highway Stage V és az amerikai Off-Highway Tier 4 előírások arra kényszerítik a gyártókat, hogy újragondolják a konstrukciókat. Bár a kipufogógáz-kibocsátási technológia jól ismert, az elektromos hajtások használata kiküszöböli a szigorúbb kipufogógáz-kibocsátási határértékek miatti aggodalmakat. Az „eDumper” bemutatja, hogy a gyártók hogyan kezelik ezt a kérdést fenntartható módon. A Komatsu HD 605-7 típusán alapuló dömper nemcsak a világ legnagyobb elektromos járművének számít, hanem a gyártó szerint a valaha járműbe épített legnagyobb kapacitású akkumulátorral (700 kWh) is felszerelték. A 65 t hasznos teherbírású teherautó mészkövet és márgakövet egyaránt képes szállítani a kőbánya területéről a szállítórendszerbe. Lefelé haladva az elektromos motorok lelassítják a teljesen megrakott járművet, és a keletkező energiát az akkumulátorba táplálják. Minél nehezebb a teher, annál jobban kell fékeznie a járműnek, és annál több villamos energiát nyer vissza. Az akkumulátorokban tárolt energiát ezután a terhelés nélküli felfelé haladáshoz használják fel.

A piacnak az akkumulátoros és üzemanyagcellás meghajtású, zéró emissziójú mobil gépek és járművek felé történő elmozdulását nemcsak az eDumperhez hasonló proof-of-concept járművek bizonyítják. Mindenekelőtt a kiválasztott OEM-gyártókkal kötött technológiai partnerségek egyengetik az utat a zéró emissziós építkezések felé – ez a megközelítés, amelyet a gép- és járműgyártók saját megoldásaik folyamatos fejlesztésével párhuzamosan követnek, és amely a gyorsabb piaci bevezetést hivatott lehetővé tenni. Az ügyfél igényeitől függően a dízelüzemű kerekes rakodók, kotrógépek vagy dömperek elektromos meghajtásra alakíthatók át. Ennek egyik példája a Volvo CE L120H Electric Conversion, egy 20 tonnás kerekes rakodógép, amely ugyanazt a teljesítményt nyújtja, mint dízel társa, de nulla károsanyag-kibocsátással és szinte hangtalan működéssel. A 240 kWh kapacitású akkumulátorral körülbelül öt óra üzemidővel rendelkezik a közepes igénybevételű alkalmazásokban, és két óra alatt teljesen feltölthető.

RENDSZEROPTIMALIZÁLÁS A VILLAMOSÍTÁS RÉVÉN

A mezőgazdasági gépgyártók is folyamatosan bővítik elektromos gépportfóliójukat, és átalakítják az iparágat, az éghajlat-semleges jövő felé haladva. A hannoveri kiállítási területen többek között a fokozatmentes traktor-sebességváltókhoz készült nagy- és kisfeszültségű generátorrendszerek is megtekinthetők lesznek. A villamosítás azonban nem korlátozódik a hajtásláncra. A mezőgazdasági gépek lineáris működtetését jelenleg hidraulikus meghajtások vezérlik, de az elektromos működtetők egyre nagyobb jelentőségre tesznek szert. A traktorok és a munkagépek teljesítményének szükséges áttörése érdekében a hangsúly egyre inkább a moduláris elektromos meghajtási rendszerekre helyeződik át, amelyekkel szinergiákat lehet elérni más alkalmazásokkal. A hatékonyság növelése és a kerékcsúszás csökkentése az elektromosan elosztott vontatásirányítás optimalizálási célkitűzései közé tartozik.

A John Deere az eAutoPowr segítségével mutatja be, milyen formában valósulhat meg egy fokozatmentes sebességváltó, amely a hidraulikus alkatrészeket elektromosakkal helyettesíti. Az elektromechanikus teljesítményelosztással működő sebességváltó három traktormodell-sorozathoz kapható. Az elektromos rendszer elég erős ahhoz, hogy ne csak a villanymotort lássa el, hanem 480 V-os, változó frekvenciájú, háromfázisú váltakozó áramon keresztül akár 100 kW-ot is képes biztosítani a külső fogyasztók számára. A John Deerea belga Joskin mezőgazdasági gépgyártó céggel közösen fejlesztett ki egy alkalmazást. A hígtrágya-tartálykocsi meghajtásával kombinálva két tengelyt hajtanak meg elektromosan, és a tartálykocsi súlyát használják a vonóerő átvitelére, ami nagyobb vonóerőt, kisebb csúszást és jobb nyomtávvezetést eredményez. Az akár 5 km/órás sebesség 100 százalékban elektromos, ami gyors és zökkenőmentes irányváltásokat tesz lehetővé. A járművezető számára is előnyös a pontos sebességszabályozás és a jobb gyorsulási viselkedés.

OPTIMÁLIS MEGHAJTÁSI STRATÉGIA MINDEN IGÉNYHEZ

A modern erőgépek teljesítménye megbízható és precíz motorműködést igényel. Az akkumulátorok energiasűrűsége jelenleg túl alacsony ahhoz, hogy minden alkalmazásban lehetővé tegye a belsőégésű motor kiváltását. A jövő azonban az úttörő hibrid koncepcióké, amelyek a kisebb és alacsonyabb károsanyag-kibocsátású dízelmotorokat elektromos hajtással és lítiumion-akkumulátorokkal kombinálják. Ebben az összefüggésben a nyitott rendszerek a SYSTEMS &COMPONENTS 2023 konferencia egyik kulcspontjai lesznek. November 12. és 18. között a haszongépjármű-motorok fejlesztői és tervezőmérnökei a hannoveri vásár területén megismerhetik a dízel-, gáz-, hibrid-, elektromos és hidrogéntechnológiákat, hogy minden egyes alkalmazáshoz a lehető legjobb ügyfélmegoldást találják meg.

A DLG cikke alapján összeállította Fodor Mihály