Batterien statt Dieselmotor

In jüngster Zeit machen vollelektrische Traktoren und Arbeitsmaschinen von sich reden. War der elektrische Radlader, den Kramer erstmals auf der Agritechnica 2015 vorführte, noch vornehmlich für den Hof- und Stallbereich konzipiert, präsentierte John Deere mit dem Traktor SESAM im vergangenen Jahr nun den ersten voll batteriegetriebenen Traktor (siehe Bild 10). Der Prototyp mit zwei Elektromotoren leistet 130 kW. Im Standardmodus übernimmt ein Motor den Fahrantrieb, der andere die Zapfwelle und das Hydrauliksystem. Bei Bedarf werden beide Motoren zusammengeschaltet.

Weitere Vorteile: Der SESAM-Traktor arbeitet emissionsfrei und mit geringem Geräuschpegel, was vor allem bei Einsätzen in der Nähe von Wohngebieten und bei Nachtarbeiten von Vorteil ist. Derzeit reicht eine Batterieladung für ca. vier Betriebsstunden bei herkömmlichen Einsätzen bzw. 55 km bei Straßenfahrten.

Bild 10: Statt eines Dieselmotors befinden sich unter der Motorhaube des SESAM von John Deere Batterien, die zwei Elektromotoren mit einer Leistung von insgesamt 130 kW antrieben. © John Deere

Elektroflotte als Energiepuffer

Eine Herausforderung bei E-Power auf dem Acker ist weiterhin die Versorgung mit elektrischer Energie. Dies wird bei einem Vergleich mit Verbrennungsmotoren deutlich: Mobile Arbeitsmaschinen in der Landwirtschaft benötigen bei einer Geschwindigkeit von 4 - 5 km/h pro Meter Arbeitsbreite eine Prozessleistung von 30 - 60 kW. Ein mit 900 l gefüllter Traktor-Dieseltank beinhaltet ein Äquivalent an elektrischer Energie von 9 MW. Dies entspräche bei Batterien mit einer Energiedichte von 200 Wh/kg, wie sie zum Beispiel Tesla einsetzt, einem Batterie-Gesamtgewicht von 60 t.

Eine mögliche Übergangslösung, bis bezahlbare Akkumulatoren mit einem wesentlich besseren Verhältnis von Gewicht und Ladungskapazität auf dem Markt verfügbar sind, wären konduktive Schnellladesysteme am Fahrzeugboden, die ein „Auftanken" an Elektroenergie innerhalb von fünf Minuten für eine Arbeitszeit von bis zu 30 Minuten ermöglichen. Eine andere Alternative ist die Versorgung über Stromkabel, wie dies John Deere aktuell im Projekt GridCon testet. Hier verbindet ein 1.000 m langes Kabel den 200-kW-starken Elektro-Traktor mit dem Stromnetz. Da die verschleißarme Ablage und Aufnahme des Stromkabels präzise Fahrmanöver erfordert, soll die Zugmaschine autonom fahren.

Beflügelt wird die Elektrifizierung der Landtechnik durch die Aussicht auf neue leistungsstarke Elektromotoren. Zu ihnen gehört der Leantec-Antrieb. Hinter Leantec verbergen sich keine englischsprachigen Begriffe, wie man vermuten könnte, sondern die Abkürzung steht für Leichte Elektro-Antriebe neuester Technologie. Das zugrunde liegende Transversalflussprinzip ist bereits länger bekannt. Bisher standen jedoch die dafür benötigten hochfesten, nichtmagnetischen Materialien wie Karbonfaserverbindungen nicht zur Verfügung. Auch die sehr schnelle Taktung für die Phasenumschaltung lässt sich erst mit der neuesten Generation von Leistungselektronik realisieren. Alleinstellungsmerkmale des Leantec-Antriebes sind zum einen die hohe Leistungsdichte und zum anderen die günstigen Herstellungskosten, da kaum Kupfer und keine seltenen Erden für die Magneten benötigt werden.

Die Elektroantriebe werden sich durchsetzen, sind Landtechnikexperten wie Prof. Herlitzius überzeugt. Eine spürbare Etablierung von serien- und wettbewerbsfähigen Systemen wird ab 2020 gesehen. Dabei könnte ein bislang noch wenig beachteter Aspekt an Bedeutung gewinnen: Denn in der Landwirtschaft ergeben sich weitere interessante Möglichkeiten zur Einbindung von elektrischen Nutzfahrzeugen. Schließlich produzieren Landwirte häufig selbst erneuerbare Energie mit Photovoltaikmodulen und Biogasanlagen. Elektrische Fahrzeuge könnten die Energie-Eigenversorgung des Agrarbetriebes deutlich erhöhen, als mobiler Pufferspeicher für das Stromnetz im ländlichen Raum fungieren und so zusätzlich für einen „sauberen“ Betrieb sorgen.