Alternatív hajtásrendszerek traktorokhoz

Az elektromos és hidrogénhajtás csak néhány a modern mezőgazdaságban rendelkezésre álló alternatív hajtásrendszerek közül. Az alternatív hajtások és üzemanyagok iránti fokozott érdeklődés egyik fontos oka az üvegházhatású gázok jelentős csökkentésére irányuló törekvés. A párizsi klímaegyezményben foglalt célok elérése érdekében a CO₂-kibocsátást gyorsan és drasztikusan csökkenteni kell. 

A mezőgazdasági gépek energiaellátásában hagyományosan a dízel volt a választott energiaforrás – a hozzá kapcsolódó káros környezeti hatásokkal együtt. A gépek üvegházhatású gázkibocsátása azonban nem csökkenthető kellőképpen pusztán a hagyományos hajtástechnológia fejlesztésével. A fosszilis tüzelőanyagokról a megújuló energiaforrásokra való áttérés elengedhetetlen.

A november 12-18. között Hannoverben megrendezésre kerülő Agritechnica 2023 tükrözi ezt a fejlődést, és bemutatja a mezőgazdasági gépek legkorszerűbb alternatív meghajtási rendszereit. A világ vezető mezőgazdasági gépipari szakkiállításán a kiállítók nemcsak a standjaikon mutatják be újdonságaikat. A kiállítási területen első alkalommal válogatott kiállítók mutatják be az alternatív hajtásrendszereket az exkluzív Drive Experience szabadtéri területen.

Az alternatív hajtástechnika áttekintése:

Hidrogén

A hidrogén a dízel lehetséges helyettesítője a mezőgazdasági járművek esetében. Mivel a hidrogén szénmentes, használata nem jár klímakárosító CO₂-kibocsátással. Mivel azonban előállítása energiaigényes, az ésszerű használatának előfeltétele, hogy ez az energia megújuló forrásokból származzon.

A hidrogén üzemanyagcellában történő felhasználása az elektromos meghajtás egy speciális formája. A hagyományos elektromos meghajtással ellentétben, ahol az akkumulátort külső forrásból töltik, a jármű mozgatásához szükséges elektromos energiát az üzemanyagcella állítja elő. Az évek során több koncepciótraktort is bemutattak, amelyek fő energiaforrása az üzemanyagcella volt, de eddig még egyik sem került kereskedelmi forgalomba.

Az üzemanyagcellák mezőgazdasági alkalmazásának számos fontos tényező áll az útjában: Először is az a kihívás, hogy elegendő energiát juttassunk egy szabványos traktorba. A sűrített hidrogén nyomástartó edényei jelentős helyet igényelnek. A jelenlegi megoldásokkal egy traktor több órán keresztül nem tud teljes terheléssel üzemelni. Ezenkívül az üzemanyagcellás meghajtáshoz olyan alkatrészekre van szükség, amelyek helyet foglalnak, mint például a hűtőrendszer, az inverter és a puffer akkumulátor. Ez utóbbira a viszonylag lassú és kevéssé reagáló üzemanyagcella támogatásához van szükség. Ezenkívül hidrogéntöltő állomások hálózatát kell létrehozni, a mezőgazdasághoz igazodva. Végül, de nem utolsósorban az egész rendszer gyártási költségei még mindig nagyon magasak.

Metán

A metán egy másik gáznemű üzemanyag, amely a figyelem középpontjában áll, mivel elégetése során nem szabadul fel több üvegházhatású gáz, mint amennyit a növények növekedése során felhasználtak. A cél az, hogy a teljes folyamatlánc és annak előállítása CO₂-semleges legyen.

A metán a mezőgazdaság számára a megoldás része lehet. A biogázüzemekben előállított nyers biogáz nem használható közvetlenül üzemanyagként, hanem többek között előbb kénteleníteni kell. A végtermék közel tiszta metán, amelyet ezután cseppfolyósítanak vagy sűrítenek.

Ma a cseppfolyósított metán, amelyet általában „cseppfolyósított földgázként” (LNG) emlegetnek, nem igazán alkalmas mezőgazdasági gépekben való felhasználásra. Viszonylag nagy energiasűrűsége ellenére számos hátránya van, többek között a technikailag igényes és energiaigényes cseppfolyósítási folyamat, valamint a hosszabb üresjárati idő és a magasabb hőmérséklet esetén lehetséges metánkibocsátás. A sűrített metán, más néven „sűrített földgáz” (CNG) praktikusabb, de energiasűrűsége lényegesen kisebb, mint a dízelé vagy az LNG-é. Ez nagyobb kiegészítő tartályokat, valamint a korlátozott tárolókapacitás miatt rövidebb hatótávolságot eredményez.

Már létezik egy teljesen metánnal működő, gyártott vontató. A metánt CNG formájában a 180 lóerős 6 hengeres dugattyús motor szívócsövébe fecskendezik be. A kipufogógázt csak egy háromutas katalizátorral kell kezelni. Nincs szükség olyan technológiákra, mint a kipufogógáz-visszavezetés, részecskeszűrők vagy SCR-katalizátorok redukálószerrel, például Adblue-val. A gyártó bemutatott egy előszériás modellt is, amelynek 270 lóerős motorja LNG-vel működik.

Bioüzemanyagok

A bioüzemanyagokat, például repceolajat vagy repce-metilésztert használó motormegoldások már évtizedek óta léteznek. Ezek áthidaló technológiaként szolgálhatnak. A dízelhez viszonyított 93 százalékos energiasűrűségével a repceolaj érdekes, fosszilis anyagoktól mentes alternatíva.

A repcemag előnye, hogy széles körben termesztik. Bármely repcetermelő gazdaság felhasználhatja a kinyert olajat üzemanyagként, míg a melléktermékként keletkező repcepogácsa fehérjében gazdag takarmányt biztosít.

A repceolaj és más bioüzemanyagok felhasználásához a traktorok meghajtási rendszerét a motorteljesítmény, a kenés és egyéb jellemzők tekintetében ki kell igazítani. Az egyik gyártó által bejelentett több üzemanyaggal működő traktor, amely nemcsak dízelüzemanyagot, hanem biodízelt, növényi olajokat és ezek keverékeit is képes használni, még nem került piacra.

Akkumulátor

Az első pillantásra innovatívnak tűnő technológia, az elektromos meghajtású mezőgazdasági gépek történelmileg nem jelentenek újdonságot. A személygépkocsi-szektor most ismét az elektromos meghajtású mezőgazdasági gépekre irányítja a figyelmet, amelyekben a belsőégésű motort egy vagy több villanymotor váltja fel. Az elektromos hajtás kisebb tömeggel és kisebb beépítési hellyel rendelkezik, mint a belsőégésű motor. Emellett emissziómentes, lényegesen kevesebb hulladékhőt termel és szinte hangtalanul működik.

A tisztán elektromos rendszer legnagyobb gyenge pontja azonban az akkumulátorok alacsony energiasűrűsége, ami a teljesítményigény növekedésével az akkumulátorok nagy tömegét és térfogatát eredményezi. Ez még nem jelent problémát a kisebb, mérsékelt teljesítményigényű, a gazdaságban, a legelők karbantartásánál vagy a kommunális szektorban használt traktorok esetében. Ezeket egyszerűen fel lehet tölteni a gazdaságban vagy az építési területen, amikor nem használják őket. Egészen más a helyzet azonban a nagy teljesítményű és hosszú üzemidejű traktorok esetében. Ha a jelenlegi technológiát használnánk a nagyobb traktorok esetében, a szükséges akkumulátorok egyszerűen túl nehezek lennének – egy nagy, derékcsuklós traktor esetében például 25 tonna –, és a töltési idő is hosszú lenne. Mindkét tényező miatt az akkumulátorok ma már nem használhatók terepen.

Az egyik ismert mezőgazdasági gépgyártó forradalmi flottakoncepciót dolgozott ki a nagy gépek számára, amelyben több dróntraktor húzza a munkagépeket, az áramellátás pedig a szántóföld széléről, egy kábeltorony-összekötő rendszeren keresztül, kábelen keresztül történik. Az áramelosztó jármű összesen 1000 kilowatt teljesítményre van méretezve. Egy ilyen koncepció azonban jelentős további fejlesztéseket igényel.

Napenergia

Napenergiával működő vető- és gyomirtórobotok már léteznek. A GPS-vezérlésű mezőgazdasági robotok autonóm gépként nagyon könnyű, alacsony energiaigényű munkára használhatók a gyökérnövény- és zöldségtermesztésben. Ezek akkumulátorral működnek, a szükséges villamos energiát a gépen elhelyezett napelemek állítják elő. A napenergiát az akkumulátorok feltöltésére használják, így a gépek egész nap folyamatosan működhetnek. A napelemes meghajtások azonban nem alkalmasak nagyobb szántóföldi gépekhez a szükséges nagy modulfelületek miatt. 

Összeállította: Fodor Mihály