TraktorenDie Brücke zur Batterie

Es gibt einige Ansätze für alter­na­tive Antriebs­arten, um den CO2-Ausstoß von Land­ma­schinen zu senken. Doch alle kommen mit Vor- und Nach­teilen daher. Mit Biofuels und den dafür ange­passten Trak­toren steht aber bereits eine funk­tio­nie­rende Tech­no­logie zur Verfü­gung.

Zwar tragen Land­ma­schinen mit 6 Millionen Tonnen einen vergleichs­weisen geringen Anteil an den Kohlen­di­oxid­emis­sionen der Land­wirt­schaft (66 Millionen Tonnen), dennoch ist es notwendig, auch hier möglichst schnell Abschied vom Diesel zu nehmen, um einen Beitrag zum Klima­schutz zu leisten.

Fraglos hat der fossile Treib­stoff die größt­mög­liche Ener­gie­dichte, die wir an Bord eines Trak­tors nehmen können. Doch er verur­sacht trotz fort­schritt­li­cher Moto­ren­tech­no­logie eben noch immer den größten CO2-Ausstoß im Vergleich zu anderen Antriebs­arten. So ließen sich beispiels­weise mit Wasser­stoff, Methan, Rapsöl oder einem voll­elek­tri­schen Antrieb signi­fi­kante Mengen an Emis­sionen einsparen.

Aller­dings steht dieser posi­tiven Bilanz eine teil­weise erheb­lich gerin­gere Ener­gie­dichte gegen­über. Das bedeutet: Entweder müssen Tank oder Batterie deut­lich größere Dimen­sionen annehmen oder die Arbeits­dauer des Trak­tors bei hoher Last ist so gering, dass er nicht als voll­wer­tige Arbeits­ma­schine taugt.

Möglich­keiten und Grenzen alter­na­tiver Trak­tor­an­triebe

Ein Vergleich verschie­dener Antriebs­kon­zepte für Trak­toren zeigt, dass Diesel­kraft­stoff zwar die höchste Ener­gie­dichte aufweist, aber am meisten CO2 produ­ziert. Alter­na­tive Antriebs­stoffe wie Methan, Wasser­stoff oder Strom können zwar CO2 Emis­sionen deut­lich redu­zieren, weisen aber eine geringe Ener­gie­dichte auf und sind daher für den Antrieb großer Trak­toren im Moment noch nicht geeignet. Einen guten Kompro­miss stellt die Nutzung von Rapsöl als Treib­stoff dar.

Elek­tri­scher Antrieb ist ein erstre­bens­wertes Ziel

Dabei würde ein elek­tri­scher Antrieb hohe Flexi­bi­lität, gerin­geres Gewicht und einen klei­neren Bauraum im Verhältnis zur Leis­tung mit sich bringen – wenn wir nur den Motor betrachten. Die Batte­rien hingegen sind beim aktu­ellem Entwick­lungs­stand noch viel zu schwer und leis­tungsarm, um für die sichere Feld­ar­beit geeignet zu sein. Bei der Ener­gie­dichte erwarten wir in den kommenden Jahren aller­dings Entwick­lungs­sprünge.

Eine viel­ver­spre­chende Brücken­tech­no­logie, die bereits für den prak­ti­schen Einsatz verfügbar ist, stellen Biofuels dar. Insbe­son­dere Rapsöl bietet eine gute Alter­na­tive, da es 93 Prozent Ener­gie­dichte im Verhältnis zu Diesel aufweist und eine Emis­si­ons­ein­spa­rung von 91 Prozent (bei dezen­traler Erzeu­gung und Verbrauch) ermög­licht.

Batte­rie­be­trie­bene Groß­trak­toren sind wegen der geringen Ener­gie­dichte momentan noch sehr schwer und daher für den prak­ti­schen Feld­ein­satz noch nicht geeignet.

Rapsöl ist eine nach­hal­tige Lösung

Raps wird in vielen Betrieben ange­baut. Das daraus extra­hierte Öl steht den Betrieben also grund­sätz­lich zur Verfü­gung. Der bei der Kalt­pres­sung als Neben­pro­dukt anfal­lende Raps­ku­chen hat einen hohen Eiweiß­ge­halt, und dient daher als wert­volles Futter­mittel. Ein posi­tiver Neben­ef­fekt dabei ist, dass der Raps­ku­chen impor­tiertes Soja – mit all seinen nega­tiven Begleit­erschei­nungen vom Anbau über den Trans­port bis zu den Kosten – teil­weise ersetzen kann.

Raps stellt eine äußerst nach­hal­tige Lösung dar, sofern die produ­zierte Menge den Eigen­be­darf der Land­wirt­schaft deckt. Denn sie stellt keine Konkur­renz zur Nahrungs­mit­tel­pro­duk­tion dar. Die oft kriti­sche Frage nach „Tank oder Teller“ beant­wortet dieser Kraft­stoff mit „Tank und Teller“.

Der Multi-Fuel-Traktor kann mit Diesel, Biodiesel, chemisch unver­än­dertem Pflan­zenöl P100 und Hydriertem Pflan­zenöl (HVO) betrieben werden.

Projekt Multi-Fuel-Traktor

Prof. Peter Pickel ist Manager für Zukunfts­tech­no­lo­gien am Euro­pean Tech­no­logy Inno­va­tion Center von John Deere in Kaisers­lau­tern.

Um Rapsöl und weitere Biofuels nutzen zu können, bedarf es aller­dings auch Anpas­sungen an den Maschinen. Das Antriebs­system eines Trak­tors muss vor allem hinsicht­lich Motor­leis­tung, Abgas­be­hand­lung, Schmie­rung des Motors und Start­ver­halten bei Kälte modi­fi­ziert werden.

Diese Heraus­for­de­rung haben wir bei John Deere mit unserem Projekt Multi-Fuel-Traktor adres­siert. Dieser Traktor kann mit Diesel, Biodiesel, chemisch unver­än­dertem Pflan­zenöl P100 und Hydriertem Pflan­zenöl (HVO) arbeiten. Auch Mischungen der genannten Biokraft­stoffe können einge­setzt werden.

Dank der verwen­deten Sensorik erkennt das System selbst­ständig, um welchen Kraft­stoff es sich handelt. In inten­siven Tests – unter anderem in Koope­ra­tion mit der Tech­ni­schen Univer­sität Kaisers­lau­tern – konnten wir nach­weisen, dass der Motor voll­kommen ohne Beein­träch­ti­gung bei Leis­tung arbeitet und auch keinen Mehr­ver­brauch erzeugt. Zudem entspricht der Motor der gültigen Abgas­stufe V für mobile Arbeits­ma­schine.