In der heutigen Landwirtschaft sind eine Vielzahl von Geräten im Einsatz. Ob Traktor, Mähdrescher oder andere Erntemaschinen: alle werden weiterhin mit Dieselmotoren angetrieben. Doch auch hier scheint sich eine Änderung zu vollziehen, wie luckx – das magazin recherchierte.

Motorenentwicklung

Auf der in wenigen Tagen beginnenden Landwirtschaftsmesse Agritechnica steht insbesondere die technische Entwicklung der landwirtschaftlichen Maschinen im Mittelpunkt. Dabei scheint es insbesondere um die Motoren dieser Fahrzeuge zu gehen. So war in den vergangenen Jahren die Traktorentwicklung stark von der Abgasgesetzgebung geprägt. Common-Rail-Einspritzung, Vierventiltechnik, Turbolader, Ladeluftkühlung und die elektronische Motorsteuerung stellen bei Dieselaggregaten, die der aktuell gültigen EU-Abgasstufe V entsprechen, die motortechnischen Grundpfeiler dar, um die Anforderungen an Leistung, Verbrauch und Emissionen erfüllen zu können. Bei den Leistungsklassen von 56 bis 560 kW sind auch die Abgasnachbehandlungssysteme Dieseloxidationskatalysator (DOC), Dieselpartikelfilter (DPF) und Selektive Katalytische Reduktion (SCR) unabdingbar, ergänzt werden diese teilweise durch die Abgasrückführung (AGR). Viele Hersteller haben ihre Abgasstufe-V-Aggregate mittlerweile für die Verwendung von HVO (Hydrotreated Vegetable Oil / hydriertes Pflanzenöl) freigegeben. Um konventionelle Dieselmotoren ist es in den letzten zwei Jahren ansonsten aber eher etwas ruhiger geworden.

CO2-Emission

Mit der CO2-Problematik in den Vordergrund gerückt sind dafür Verbrennungsmotoren für alternative Kraftstoffe. Cummins kündigte mit dem 6-Zylinder-Aggregat „Fuel-Agnostic X15“ (14,9 Liter Hubraum) Anfang 2022 als erster Hersteller eine Motorenplattform für mehrere Kraftstoffe an (Diesel/HVO, Methan und Wasserstoff). Basis ist ein einheitlicher Grundmotor, der sich mit verschiedenen Zylinderkopfmodulen kombinieren lässt. Einen ähnlichen Weg geht FPT mit dem vor einem Jahr als „multi-fuel single base engine“ vorgestellten XC13 (6 Zylinder, 12.9 Liter Hubraum). Mit dem neuen Cursor-X-Konzept soll ebenfalls ein Baukasten mit Zylinderkopfmodulen für Diesel/HVO, Methan, Wasserstoff und weitere erneuerbare Kraftstoffe dargestellt werden. AGCO Power kündigte mit der Core-Baureihe ebenfalls eine neue Motorenplattform an. Erster Vertreter war der Core 75 mit 6 Zylindern und 7,5 Liter Hubraum, der in der neuen Traktorbaureihe Fendt 700 Gen7 zur Anwendung kommt und auch mit HVO betrieben werden kann. Diese Plattform soll in Zukunft ebenfalls so weiterentwickelt werden können, dass sich auch sonstige alternative Kraftstoffe verwenden lassen, je nach Marktentwicklung. Mit dem für die neue Fendt-Baureihe 600 Vario vorgesehenen Core 50 steht bereits ein nächstes Motormodell in den Startlöchern. Mit einer Maximalleistung von 224 PS (inklusive DynamicPower) wird die 200-PS-Marke von diesem 4-Zylindermotor mit 5,0 Liter Hubraum bei Traktoren erstmals deutlich geknackt – bei einer Nenndrehzahl von lediglich 1900 min-1.

Wasserstoffantrieb in der Ackerfurche

Neben Cummins und FPT arbeiten weitere Hersteller von Nonroad-Antriebstechnik an H2-Verbrennungsmotoren, darunter Deutz, JCB und Liebherr. Dieser Ansatz wird derzeit auch in der Nutzfahrzeugbranche als wirtschaftlichste und praktikabelste Lösung angesehen, um mit dem kohlenstofffreien Wasserstoff kurz- und mittelfristig CO2-Reduktionen erzielen zu können. Voraussetzung hierfür ist aber immer, dass dieser aus grünen Quellen stammt. Auf den Fahrzeugen mitgeführt werden kann Wasserstoff – wie Methan – gasförmig in Druckbehältern oder flüssig in isolierten Tanks. Die Motortechnologien für diese beiden Energieträger sind sich ebenfalls ähnlich (Otto-Verfahren oder High Pressure Direct Injection, HPDI).

Gasmotoren auch in der Landwirtschaft

New Holland profitierte bisher schon von der langjährigen Erfahrung der Konzernschwester Iveco/FPT und brachte 2022 mit dem T6.180 Methane Power als erster Hersteller einen Serientraktor mit Gasmotor auf den Markt. Das Methan wird hier gasförmig in Form von CNG (Compressed Natural Gas) in Druckbehältern mitgeführt. Da die Energiedichte von CNG pro Liter Tankvolumen im Vergleich zu Diesel bei nur rund einem Fünftel liegt, sind die Einsatzzeiten von solchen Fahrzeugen generell eingeschränkt. Wesentlich besser sieht das Verhältnis beim tiefkalten, flüssigen LNG (Liquefied Natural Gas) aus, weshalb dieses schon seit Jahren im Lkw-Fernverkehr eingesetzt wird. Bei Traktoren war LNG bisher kaum ein Thema, weil sich die üblichen zylinderförmigen, vakuum-isolierten Tanks schlecht in den knappen Bauraum integrieren lassen und weil aufgrund von längeren Standzeiten größere Mengen an Boil-off-Gas (Abdampfverluste) entstehen können.

New Holland präsentiert mit dem T7.270 Methane Power LNG jetzt einen Gastraktor mit LNG-Tanks, bei denen sich diese Probleme umgehen lassen sollen. Dank einer speziellen Doppelwand-Technologie müssen die vakuum-isolierten LNG-Tanks nicht mehr zwingend eine zylindrische Form aufweisen und können so besser an traktortypische Platzverhältnisse angepasst werden – ähnlich wie Dieseltanks. Beim T7.270 LNG können damit 200 Kilogramm Methan mitgeführt werden, was im Vergleich zu den rund 30 Kilogramm des T6.180 Methane Power rund sieben Mal mehr ist (bezogen auf die integrierten CNG-Behälter). Der Boil-off-Gas-Problematik tritt New Holland mit einem „Cryo-Cooler“ entgegen, der das Methan ständig unter minus 162 Grad Celsius und somit in flüssigem Zustand hält. Die für den elektrisch angetriebenen Kühler erforderliche Energie ist sehr gering und kommt aus einer Batterie, die entweder über eine externe Stromquelle oder den integrierten IC-Generator geladen werden kann (Betrieb mit Boil-off-Gas). Damit könnten LNG-Gasmotorenkonzepte jetzt auch in der Landwirtschaft zu einer geeigneten Antriebsoption werden, verbunden mit der Chance, eigenes Biogas (Bio-LNG) als Fahrzeugtreibstoff in CO2-neutralen Kreisläufen verwenden zu können.

Batterietechnik weit hinter den Anforderungen zurück

Die Batterietechnik wird stetig weiterentwickelt und in den letzten Jahren konnten sowohl die gravimetrischen als auch die volumetrischen Energiedichten laufend erhöht werden (Wh/kg resp. Wh/l). Aus heutiger Sicht dürften Batterien aber immer relativ groß und schwer bleiben, weshalb sich damit ausgerüstete Fahrzeuge in erster Linie für leichte und mittelschwere Anwendungen eignen oder für periodisch wiederkehrende Arbeiten, bei welchen genug Zeit für das Zwischenladen vorhanden ist. In der Landwirtschaft liegen solche Bedingungen u. a. bei kleineren Traktoren vor, die jetzt nach und nach auf den Markt kommen. Rigitrac baut den Kompakttraktor SKE 40 Electric (Dauer-/Peakleistung Fahrantrieb 40/64 kW, Batteriekapazität 50 kWh) seit diesem Jahr in Kleinserie. Für 2024 angekündigt sind der Schmalspurtraktor Fendt e107 V Vario (Dauer-/Peakleistung 55/66 kW, Batteriekapazität 100 kWh) und der New Holland T4 Electric Power (Dauer-/Peakleistung 55/89 kW, Batteriekapazität 110 kWh). Die Ladeleistungen mit Wechselstrom (AC) liegen bei allen drei Modellen bei 22 kW, bei denjenigen mit Gleichstrom (DC) zwischen 80 und 100 kW. Fortsetzung hier.