A hibrid hajtású traktorok és önjáró munkagépek jelene és jövője

Az elmúlt évtizedben a személygépkocsi-technikában elterjedt az elektromos hibrid hajtás alkalmazása. A gazdaságos hajtóanyag-fogyasztású, környezetbarát hibrid erőátviteli hajtásmód a mezőgazdasági erőgépek területen is terjedőben van.

Bevezetés, elnevezések

Hibrid hajtásúnak nevezik azokat a járműveket, amelyeknél az alapvető üzemeltetésre egynél több energiafajtát használnak. Külön megjelölés nélkül hibrid hajtás kifejezés alatt a belső égésű motorral és villamos hajtásrendszerrel rendelkező erőátvitelt értik. A hibrid hajtásokat két nagy csoportba szokás sorolni, úgymint soros és párhuzamos hibrid hajtásokra.

Soros hibrid hajtásnak nevezik azt a kialakítást, amikor a belső égésű motor (dízelmotor) villamos áramfejlesztőt hajt, és az előállított villamos energiával működtetik a járművet. A soros hibrid hajtást a közúti járműtechnika nemigen használja, a mezőgazdasági technika pedig a kis és a nagy teljesítményű traktoroknál, munkagépeknél kezdi alkalmazni (pl. RIGITRAC EWD 120, MTZ 3623, Caterpillar-D7E). A soros hibrid hajtáshoz nem szükséges villamos energiát tároló akkumulátort használni. Ha viszont van akkumulátor, akkor lehetőség nyílik a terhelési csúcsok kiegyenlítésére, csak villamos hajtásra és a nem szükséges mozgási energia elektromos visszanyerésére is.

Párhuzamos hibrid hajtásnak nevezik azt a megoldást, amikor a dízelmotor mechanikusan működteti, hajtja a járművet és a segédhajtásokat, de erre az erőátvitelre villamos hajtás is rádolgozik, az akkumulátorban tárolt villamos energiával. A párhuzamos hibrid hajtás alkalmazása a közúti és a mezőgazdasági járműveknél gyakori.

Hibridizációs fok, párhuzamos hibrid hajtások osztályozása

A párhuzamos hibrideket a mechanikai és a villamos teljesítmény aránya szerint osztályozni szokás, az úgynevezett hibridizációs fok alapján:

ahol: HF a hibridizációs fok százalékban; P_vill a villamos motor(ok) (és egyéb villamos szolgáltatások) teljesítménye, kW; P_mech a belső égésű motor teljesítménye, kW.

– Ha a jármű hagyományos hajtású, akkor HF = 0%.
– Amennyiben tisztán villamos hajtású (dízelmotor nélküli) a jármű, akkor HF = 100% (pl. John Deere GATOR-TE, TYM T293EV, John Deere SESAM, Fendt e100 Vario).
– Mini hibrid hajtásúnak nevezik a járművet, ha a HF < 10%.
– Mikro (gyenge) hibrid hajtású a jármű, ha 10% < HF < 25% (pl. John Deere 6210RE, Volvo L220F hybrid).
– Mild (enyhe) hibrid hajtású a jármű, amikor 25% < HF < 50%, (pl. John Deere 644K hybrid, Merlo Turbofarmer 40.7 hybrid).
– Full (erős) hibridhajtású a jármű akkor, ha 50% < HF < 100% értékű.

A mini hibrid mezőgazdasági traktor esetében lényegében csak a belső elektronikai eszközök és a külső munkagép alacsony villamos teljesítményének szolgáltatásra van lehetőség.

A mikro hibrid hajtású traktor jelentősebb villamosenergia-szolgáltatásra képes a munkagép felé, vagy kis mértékben rá tud segíteni a vontatási erőkifejtés és más munkavégzés növelésére.

A mild hibrid erőátvitellel rendelkező traktor számottevő villamosenergia-szolgáltatás mellett a vonóerő-kifejtést vagy/és a hidraulikus rendszer, a TLT-hajtás munkavégző képességét is megnövelheti.

A full hibrid hajtásrendszerrel rendelkező traktorok és önjáró munkagépek a jövő általános mezőgazdasági erőgépei lesznek. Ezek a gépek dízelmotoros hajtást egyre kisebb százalékban szolgáltatnak, a villamos hajtás jelentős növekedése mellett. A dízelmotor itt a működés biztonságát szolgálja, ha az akkumulátor kapacitása nem elég nagy, és nincs lehetőség gyors utántöltésre.

A hibrid hajtások átmeneti megoldást szolgálnak a környezet levegőszennyeződésének és a CO₂-üvegházhatás mérséklésére. A járművekben alkalmazható akkumulátortechnika fejlődésével és a mezőgazdasági munkaterületeken a villamosenergia-ellátás megvalósításával a hibrid hajtású járművek, munkagépek használata meg fog szűnni, de addig mindig születnek újdonságok.

HAV soros hibrid üzemű traktorok

Az indiai Proxecto multidiszciplináris tervező- és prototípusokat kivitelező vállalkozás készítette el a HAV (Hybrid Agri Vehicle) elnevezésű, akkumulátor nélküli, soros hibrid, kis univerzális mezőgazdasági traktor első darabját (1. kép).

A traktorok jelenleg 45, 50, 55 LE-s HAV S1 jelzésű (dízel hibrid), valamint HAV S2 jelzésű (CNG hibrid) változatban kaphatók, a 45 LE felettiek akár klimatizált fülkés változatban is.

A 10 év garanciával rendelkező traktorok Indiában 4,5–7,5 millió forint közötti összegbe kerülnek. Ezek a soros hibrid traktorok igen takarékosan működnek, a gyártó szerinti jellemzőket az 1. ábra szemlélteti.

A HAV S1 55 STD típusjelzésű (2. kép) dízel-villamos hibrid négykerék-hajtású és 3 kormányzási módú, állítható hasmagasságú traktor főbb műszaki adatai: a Yanmar 4TNV88T turbós dízelmotor 2,2 literes, 4 hengeres, vízhűtésű, 37,5 kW (3000 1/min) teljesítményű, 60 literes üzemanyagtankkal, a hajtás 9 kW-os, 4 db kerékagy-villanymotorral, max. villamosenergia-szolgáltatás (álló helyzetben) 33,8 kW, a hidraulikaszivattyú kapacitása 33 liter/min., hárompont-emelőszerkezet, CAT 2.

Gumik elöl 9,5 × 18, hátul 12,4 × 28, legkisebb fordulási sugár 2,7 m, tengelytáv 2000 mm, hosszúság 3280 mm, magasság (fülke tetején) 2500 mm, szélesség 1830 mm, teljes tömeg 2400 kg, terhelhetőség 2400 kg.

Auga M1 Eco full hibrid biometán-elektromos traktor

A litván AUGA Group, Európa legnagyobb vertikálisan kiépített bioélelmiszer-gyártója megalkotta a világ első nagy teljesítményű hibrid biometán-elektromos traktorát, az Auga M1 Eco-t (3. kép).

Az AUGA által szabadalmaztatott párhuzamos hibrid traktort a litvániai Rokiškios Mašino Gygyla, AB (RMG) mezőgazdasági gépek tervezésével és gyártásával foglalkozó vállalat állította elő.

Az Auga Group M1 Eco nehéz traktor 6 méter hosszú és 4 méter magas, maximális sebessége 12 km/h, a biometán-üzemű, szikragyújtású belső égésű motor és a négy kereket hajtó villanymotorok együttes teljesítménye 295 kW (400 LE). Az akkumulátor-, valamint elektronikus egységek a fülke mögött és két oldalt kaptak helyet. A sűrített biogázt 6 db nagyméretű gázpalackból álló egységben tárolják, amely a traktor hátulján a fülke alá betolható (4. kép). A gázpalackegység cseréje 5 perc alatt megoldható, és egy egységgel akár egynapi üzemeltetés is biztosítható.

Az AUGA csoport, együttműködve az RMG-vel, ebben az évben kezdi meg az Auga M1 Eco hibrid traktorok tömeges gyártását. Az időközben létrehozott biogáztelep hajtóanyagával üzemelő párhuzamos hibrid traktorok első példányai az AUGA csoport gazdaságaiban fognak üzemelni. Ezzel az új hibridtraktor-technológiai megoldással a vállalatcsoport a klímaszennyezés-mentes élelmiszer-ellátási lánc létrehozásához kíván hozzájárulni.

Dr. Varga Vilmos
ny. okl. gépész- és villamosmérnök