SI/502417

Schlussbericht

Traktoren für die Landwirtschaft werden in der heutigen Zeit vorwiegend mit Dieselmotoren betrieben. Im Ackerbau werden mehrheitlich schwere Traktoren verwendet. Seit 1990 ist die Zahl der schweren Traktoren in der Schweiz von 23 auf 5‘400 gestiegen. In der Folge sinken die Erträge wegen der Bodenverdichtung um ~1% pro Jahr (Quelle BFS). Für eine pestizidfreie Präzisionslandwirtschaft werden vorteilhaft kleinere und leichtere dieselbetriebene Traktoren verwendet. Sind diese mit Hackgeräten ausgerüstet, kann Unkraut mechanisch und ohne den Einsatz von umstrittenen Pestiziden erfolgreich bekämpft werden. Dieser Abschlussbericht thematisiert den technischen Aufbau der beiden fertig gestellten Prototypen sowie das Messkonzept und die Testergebnisse aus dem Feldeinsatz der Beiden. Ziel des Projekts war es die Schaffung effizienter, emissionsfreier, elektrischer Geräteträger, die den Anforderungen einer ökologisch orientierten Bio-Landwirtschaft gerecht werden. Das Projekt wurde in zwei aufeinander folgenden Phasen realisiert, in welchen zwei Prototypen nacheinander entwickelt und gebaut wurden. In der ersten Phase wurde ein Geräteträger (Prototyp 1=Storch1), in Analogie zum konventionell diesel-betriebenen Fobro-Mobil von Bärtschi Agrartechnik auf elektrischen Betrieb umgerüstet, indem die Hydraulik (Hydrostat) beibehalten wurde, der Dieselmotor jedoch durch Elektromotor ersetzt wurde. Storch1 wurde mit zusätzlichen Sensoren und Messtechnik zur Datenaufzeichnung und Übermittlung ausgestattet. Dieses Fahrzeug half uns wertvolle Erfahrungen zu sammeln und diente der Ermittlung des Leistungsspektrums und des Energieverbrauchs in verschiedenen landwirtschaftlichen Einsatzgebieten. Die Entwicklung des Prototypen P2 in der zweiten Projektphase basierte auf den Resultaten, Erkenntnissen und Erfahrungen aus der Erprobung des Prototypen P1, mit den Zielen die Effizienz weiter zu steigern, die Anzahl der Antriebskomponenten zu reduzieren und ihre Kosten zu senken. Wir haben uns deswegen für mehrere Innovationen entschieden, indem wir den hydrostatischen Antriebsstrang des Prototyps P1 durch elektrische 96-Volt-Direktantriebe an den beiden Hinterrädern ersetzten und die beiden hydraulischen Pumpen (für Lenkung und Hubvorrichtungen) mit separaten Elektromotoren antreiben. Diese Anordnung ermöglicht eine individuelle, optimale Regelung und Steuerung der Direktantriebe (Torque-Vectoring) und der beiden Pumpen. Beim Storch2 erreichten wir dadurch eine weitere Erhöhung der Effizienz um mehr als 30%. Mit diesem innovativen Vorgehen haben wir im Projekt nachgewiesen, dass die Betriebskosten des emissionsfreien Storch2 siebenmal kleiner sind als beim Diesel-Basisfahrzeug. Auch hat Storch2 mit Direktantrieb 25 Liter weniger Hydrauliköl on board. Dadurch sinken die Service- und Betriebskosten deutlich und der Storch2 ist ökologischer. Die Analyse der Testergebnisse zeigt, dass die elektrisch betriebenen Geräteträger im Vergleich zu dieselgetriebenen Maschinen deutliche Vorteile bieten. Insbesondere ermöglicht der elektrische Direktantrieb mittels Nabenmotoren ein hohes Drehmoment bereits bei niedrigen Drehzahlen, eine individuelle Radansteuerung mit einer schnellen Reaktionsfähigkeit, sowie einen geräuscharmen und emissionsfreien Betrieb. Aussagen zur Wirtschaftlichkeit können aufgrund fehlender Praxisdaten deshalb bis jetzt noch nicht gemacht werden. Aus diesem Grund konnten die erwarteten Kosteneinsparungen durch die Elektrifizierung des Geräteträgers und dem Einsatz eines elektrischen Direktantriebs noch nicht quantitativ nachgewiesen werden. Dazu wäre eine detaillierte Analyse der Investitions- und Betriebskosten in einer zukünftigen Serienfertigung erforderlich.