Ezekre a kérdésekre keresi a választ tanulmányában Roger J. Stirnimann, a svájci Zollikofen-ben található Svájci Mezőgazdasági Főiskola professzora. Az írás a november 12. és 18. között Hannoverben megrendezendő nemzetközi gépészeti kiállítás, az Agritechnica weboldalán jelent meg.
Alapmotorok moduláris hengerfejekkel
Mint azt írja: a traktorok fejlesztését az elmúlt években nagymértékben befolyásolták a kipufogógázra vonatkozó jogszabályok. A közös nyomócsöves befecskendezés, a négyszelepes technológia, a turbófeltöltők, a közbenső hűtés és az elektronikus motorvezérlés a dízelmotorok motortechnológiájának sarokkövei, amelyek megfelelnek a jelenleg érvényes uniós V. kibocsátási szintnek a teljesítményre, fogyasztásra és kibocsátásra vonatkozó követelmények teljesítése érdekében. Az 56 és 560 kW közötti teljesítményosztályokban a kipufogógáz-utókezelő rendszerek, a dízel oxidációs katalizátor (DOC), a dízel részecskeszűrő (DPF) és a szelektív katalitikus redukció (SCR) szintén nélkülözhetetlenek, amelyeket egyes esetekben kipufogógáz-visszavezetés (EGR) egészít ki. Sok gyártó jóváhagyta V. kibocsátási szintű egységeit a HVO (hidrogénezett növényi olaj) használatára. A hagyományos dízelmotorok is valamivel csendesebbek lettek az elmúlt két évben.
A CO2-probléma miatt a figyelem jelentős mértékben az alternatív üzemanyagok belsőégésű motorjaira helyeződött át. A Cummins volt az első gyártó, amely bejelentette a többféle üzemanyaggal működő motorplatformot (dízel/HVO, metán és hidrogén) a 15 hengeres "Fuel-Agnostic X14" egységgel (9,2022 l lökettérfogat). Ennek alapja egy szabványosított alapmotor, amely különböző hengerfejmodulokkal kombinálható. Az FPT hasonló utat követ az XC13-mal (6 henger, 12,9 l hengerűrtartalom), amelyet egy évvel ezelőtt mutattak be. Az új Cursor-X koncepció célja szintén egy moduláris rendszer létrehozása hengerfejmodulokkal dízel/HVO, metán, hidrogén és más megújuló üzemanyagok számára.
Az AGCO Power egy új motorplatformot dobott piacra a CORE sorozattal. Az első képviselő a 75 hengeres és 6,7 l lökettérfogatú CORE 5 volt, amelyet az új Fendt 700 Gen7 traktorsorozatban használnak, és HVO-val is üzemeltethető. A jövőben ezt a platformot is tovább kell fejleszteni, hogy a piaci fejleményektől függően lehetővé tegye más alternatív üzemanyagok használatát is. Az új Fendt 50 Vario sorozathoz tervezett CORE 600 "személyében" 224 lóerős maximális teljesítménnyel (beleértve a DynamicPowert is) először lépi át a 200 lóerős teljesítményt 4 hengeres, 5,0 l lökettérfogatú motor, mindössze 1.900 ford./perc névleges fordulatszámon.
A CORE-sorozat motorjai már HVO-val, azaz hidrogénezett növényi olajból készült üzemanyaggal is működtethetők – fotó: agco
A Cummins és az FPT mellett a H2 belső égésű motorokkal dolgozó egyéb nem közúti hajtáslánc-gyártók közé tartozik a Deutz, a JCB és a Liebherr. Ezt a megközelítést tekintik jelenleg a haszongépjármű-iparban a leggazdaságosabb és legmegvalósíthatóbb megoldásnak a szén-dioxidmentes hidrogénnel történő CO2-csökkentés rövid és középtávú elérésére. Ennek előfeltétele azonban mindig az, hogy környezetbarát forrásokból származzon. A hidrogén – a metánhoz hasonlóan – szállítható járművekkel gáz halmazállapotban túlnyomásos tartályokban, vagy folyékony formában, szigetelt tartályokban. E két energiaforrás motortechnológiái is hasonlóak (Otto-rendszer, vagy nagynyomású közvetlen befecskendezés (HPDI)).
A gázmotorok betörnek a mezőgazdaságba az LNG-nek köszönhetően?
A New Holland már profitált testvérvállalata, az Iveco/FPT sokéves tapasztalatából, és 2022-ben elsőként dobott piacra gázmotoros tömeggyártású traktort, a T6.180 Methane Power-t. A metánt itt gáz halmazállapotban, CNG (sűrített földgáz) formájában szállítják túlnyomásos tartályokban. Mivel azonban a CNG energiasűrűsége literenként csak körülbelül egyötöde a dízelének, az ilyen járművek üzemideje általában korlátozott. Az arány sokkal jobb a folyékony LNG esetében, ezért évek óta használják a távolsági teherautós szállításban.
A T7.270 Methane Power LNG-vel a New Holland most egy LNG-tartályokkal ellátott gázüzemű traktort mutat be. A speciális duplafalú technológiának köszönhetően a vákuumszigetelt LNG-tartályoknak már nem kell hengeres alakúaknak lenniük, következésképpen jobban alkalmazkodhatnak a traktorra jellemző helyviszonyokhoz, azok kialakításához – hasonlóan a dízeltartályokhoz. A T7.270 LNG ennek köszönhetően 200 kilogramm metánt képes tárolni. A New Holland egy "kriohűtővel" folyamatosan mínusz 162 ° C alatt tartja a metánt, amely ezért folyékony állapotban van. Ez azt is jelenti, hogy az LNG-gázmotor-koncepciók most már komolyan veendő meghajtási lehetőséggé válhatnak a mezőgazdaságban is, kombinálva azzal a lehetőséggel, hogy saját biogázt (bio-LNG) használjanak járműüzemanyagként a CO2-semleges rendszerekben.
Az akkumulátorral működő elektromos rendszerek lassan, de biztosan nyernek teret
Az akkumulátortechnológiát folyamatosan fejlesztik, és az utóbbi években mind a gravimetrikus, mind a térfogati energiasűrűséget (Wh/kg vagy Wh/l) folyamatosan növelték. Mivel azonban az akkumulátorok valószínűleg mindig viszonylag nagyok és nehezek maradnak, ezért a velük felszerelt járművek elsősorban könnyű és közepesen nehéz feladatokra alkalmasak, vagy időszakosan ismétlődő munkákra, ahol elegendő idő áll rendelkezésre a töltésre. A mezőgazdaságban ilyen feltételek állnak fenn többek között a kisebb traktorok esetében, amelyek most fokozatosan kerülnek a piacra.
Az idei évtől kezdve a Rigitrac kis sorozatban gyártja az SKE 40 Electric kompakt traktort (folyamatos/csúcsteljesítményű vontatóhajtás 40/64 kW, akkumulátor kapacitása 50 kWh). A Fendt e107 V Vario keskeny nyomtávú traktort (folyamatos/csúcsteljesítmény 55/66 kW, akkumulátor kapacitása 100 kWh) és a New Holland T4 Electric Power (folyamatos/csúcsteljesítmény 55/89 kW, akkumulátor kapacitása 110 kWh) traktort, melynek sorozatgyártása 2024-ben indulhat. A váltakozó áramú (AC) töltési teljesítmény mindhárom modell esetében 22 kW, az egyenáramú (DC) pedig 80 és 100 kW között van.
Az üzemanyagcellás hajtások még gyerekcipőben járnak
Az üzemanyagcellás hajtások szintén elektromos rendszernek számítanak. Itt azonban az áram nem a konnektorból származik, hanem a járművön lévő hidrogénből állítják elő. Mivel az üzemanyagcellák nem tudnak gyorsan reagálni a terhelésváltozásokra, és az optimális hatékonyság a közepes terhelési tartományban van, mindig pufferakkumulátorokkal kombinálják őket a járműhajtásokban. A legtöbb esetben az üzemanyagcella a fő elem, az akkumulátor pedig a kiegészítő elem, amely lefedi a csúcsterheléseket és képes tárolni a fékezési energiát. Az üzemanyagcella azonban az elektromos akkumulátorral működő járművek hatótávolságának növelésére is használható.
A Fendt üzemanyagcellás erőgépe – fotó: fendt.com
Jelenlegi prototípusok/tanulmányok többek között a Fendtnél kaphatók. A H2Agrar kutatási projekt részeként kifejlesztett HELIOS (hidrogén-elektromos működtetésű traktorrendszer) 100 kW-os üzemanyagcellával és 25 kWh-s pufferakkumulátorral működik. A kabintető fölé szerelt öt nagynyomású tartály összesen 21 kg hidrogént képes szállítani (700 bar). A szükséges működési időkhöz/hatótávolságokhoz elegendő energia szállítása általában is nagy kihívást jelent az üzemanyagcellás járművek számára.
Az "AgriFuture Concept Winner 2023" DLG versenyre a Fendt egy olyan mobil üzemanyagcelláról szóló tanulmányt is benyújtott, amely zöld metanolból képes villamos energiát előállítani a Fendt e107 V Vario akkumulátorának folyamatos feltöltéséhez. A folyékony metanolt egy 60 literes üzemanyagtartályban szállítják, és nem kell nyomás alatt tartani vagy hűteni. Az üzemanyagcella teljesítménye 15 kW, és körülbelül 100 kWh elektromos energiát képes előállítani 60 l metanolból. Ez lehetővé teszi az e107 V Vario elektromos akkumulátoros traktor üzemidejének megduplázását alacsony/közepes terhelés esetén. Az üzemanyagcella-modul az első vagy hátsó erőemelőhöz csatlakozik, és az elektromos csatlakozás AEF csatlakozóval jön létre.
Hibridizáció: Megoldás közepes és nagyobb traktorokhoz?
A CNH bemutatja a Steyr Hybrid CVT-t, egy moduláris hibrid koncepciót közepes és nagy standard traktorokhoz. A bemutatott prototípus a 6 hengeres belépő szintű osztály sorozatgyártású modelljén alapul (teljesítmény 180 LE, tengelytáv < 2,8 m), de az itt használt dízelmotor 260 lóerős. A generátort a dízelmotor hajtja egy sebességváltó fokozaton keresztül, és a generált elektromos teljesítményt (75 kW-ig) a teljesítményelektronikán keresztül továbbítja az e-motornak. Ez az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja vissza, amelyet egy kétfokozatú hajtómű táplál az első tengely differenciálművének gyűrűs fogaskerekébe. Az első tengely azonban továbbra is mechanikusan meghajtható egy klasszikus többlemezes tengelykapcsolóval.
A sebességváltók evolúciós továbbfejlesztése
A CNH hibrid koncepciója illeszkedik a holisztikus hajtáskoncepciók irányába, amelyek túlmutatnak a korábbi dízelmotoros sebességváltó-rendszereken, és új funkciókat tesznek lehetővé. A korábbi példák közé tartozik a Fendt VarioDrive sebességváltó/összkerékhajtás koncepciója és a John Deere eAutoPowr sebességváltója elektromechanikus teljesítménymegosztással és a munkagépek áramkimenetének lehetőségével. A Fendt először 2015-ben mutatta be a VarioDrive-ot az 1000-es sorozathoz, és azóta ezt a koncepciót folyamatosan lefelé mozdítja az alacsonyabb teljesítményosztályok felé. A 900-as és 700-as sorozat után a feszültségmentes összkerékhajtás, amely 25 km/h sebességig folyamatosan bekapcsol, most az új 4 hengeres 600 Vario sorozatban is bevezetésre került. A John Deere 8 óta építi be az eAutoPowr-t a 410R2022 csúcsmodellbe, amelyhez korábban nem volt fokozatmentes sebességváltó opció.
Újabb fokozatmentes sebességváltókat az elmúlt két évben nem jelentettek be, de érdekes további fejlesztések történtek. A Claas a ZF Eccom 5.5 fokozatmentes sebességváltóját is használja, amelyet az előző XERION sorozat (4200/4500/5000) új szivattyúátviteli házával együtt vezettek be a 2023-as modellévre, a 12-es sorozat új XERION modelljein (maximális teljesítmény akár 653 LE). A 15,6 literes, hathengeres egység és a Mercedes-Benz turbókeverékének nagy nyomatéka miatt a szivattyú sebességváltójába egy "nagy meghajtású fokozatot" építettek be. Ez lehetővé teszi a sebességváltó bemeneti nyomatékainak csökkentését és a motor teljesítményének nagyobb sebességnél történő továbbítását. Az Agritechnica kiállításon a Claas új homlokrakodó üzemmódot is bemutat az Arion 500 és 600 traktormodellekhez, saját fokozatmentes sebességváltóval (EQ200/EQ220). Ez lehetővé teszi a nyomaték/tolóerő szabályozását a gázpedállal ömlesztett anyagok, vagy trágyahalmok mozgatásakor, például a kerekes rakodók vagy a hidrodinamikus nyomatékváltóval ellátott teleszkópos rakodók esetében. Megkönnyíti és kényelmesebbé teszi a homlokrakodó gépekkel végzett munkát.
A kényelmi funkciók folyamatos fejlesztése
Az elmúlt években számos gyártó vezetett be új, és néhány esetben nagyobb fülkéket digitális kezelő- és kijelzőrendszerekkel traktorsorozatához (például: FendtONE kezelési koncepció vagy Massey Ferguson 8S fülke).
A Case IH bemutatja az "adaptív 360°-os munkavilágítást", egy olyan világítási rendszert, amely homogén megvilágítást biztosít a traktor körül a fényszórók számának növelése nélkül. Fontos elem a kihajtható tartók elöl, a kabin felénél. Az ezekre szerelt fényszórók beállítása a kabinból elvégezhető, majd elmenthető. A tárolt munkagépek munkaszélességei a traktor vezérlőpaneljének világítási menüjében található "automata munkagép" üzemmódban hívhatók le. ISOBUS munkagépek esetén ez automatikusan megtörténik a felcsatlakozáskor, így nincs szükség minden alkalommal az újbóli beállításra.
A T4 Electric Power elektromos traktor új, érdekes autonóm funkciót kapott – fotó: new holland
A korábbi sebességtartó automatikákat többnyire a keréksebességek, és így az elméleti menetsebesség alapján vezérelték. A tapadási ellenállás vagy a felfelé/lejtőn való lejtés által okozott (pozitív vagy negatív) csúszást általában nem veszik figyelembe. A Fendt mostantól a "Real Speed Cruise Control" funkciót a GPS vagy radarérzékelők által rögzített tényleges vezetési sebességre alapozza, ezáltal javítva a SET sebességnek való megfelelést. Ez többek között műtrágya és növényvédő szerek alkalmazásakor előnyös.
Az ErgoSteerrel a Fendt a kormánykerék mellett a bal kartámaszban is bevezeti a joystick-kormányzást. Ez a haladási irány megváltoztatására és a sávtartó aktiválására is használható. A kormányzási érzékenység egyedileg állítható a traktor kezelőfelületén.
Az autonómia új kihívásokat jelent
Az automatikus kormányrendszerek és az ismétlődő műveletsorokhoz szükséges programozási lehetőségek, például a fordulóban, évek óta elérhetők a traktorokon. A következő lépés most a traktor-munkagépek "autonominálása". Az autonómia szintjétől függően a járművezetőnek csak a munkafolyamatokat kell felügyelnie; szélsőséges esetekben pedig már egyáltalán nem lenne rá szükség. Ezért számos gyártó mutat be a mostani Agritechnicán teljesen autonóm járműveket.
Más megközelítés
A New Holland kissé más megközelítést alkalmaz a T4 Electric Power akkumulátoros traktorral, érdekes autonómiát és biztonsági funkciókat vezetve be, amelyek már a közeljövőben hasznosak lehetnek a gyakorlati használatra. A fülke tetejére és a motorháztető elejére szerelt kamerarendszerek lehetővé teszik például a traktor 360°-os körkörös nézetét, amely továbbítható a fülke kezelőpaneljére, a hátulra szerelt munkagépek felismerését az egyszerűsített csatlakozás érdekében, valamint a TLT automatikus leválasztását, ha az emberek túl közel kerülnek a kardántengelyhez.
Ezen kívül vannak olyan funkciók, mint a "Route Mode" (a traktor egy meghatározott vezetési sorrendet követ, például gyümölcsösökben), az "Invisible Bucket" (jobb áttekintést nyújt a homlokrakodós munka során a fülke kezelőpaneljén) és a "Follow Me" funkció, amely akkor hasznos, ha csak a járművet néhány métert kellene előrébb haladni. Ehhez a vezetőnek aktiválnia kell ezt az üzemmódot a traktor kezelőpaneljén, majd a traktor elülső érzékelési területére kell mennie az "azonosítás" érdekében. A gép ezután csak az adott személyt követi. Ezenkívül egy gesztusvezérlő rendszer is rendelkezésre áll, mely lehetővé teszi a traktor számára, hogy kézjelzések segítségével fogadja a vezetési utasításokat.
