A dízeltechnika alkalmazása és szerepe létfontosságú a mezőgazdaságban. A nagy vállalatok bíznak a dízeltechnika jövőjében, és szinte kivétel nélkül jelentős fejlesztéseket hajtanak végre. A dízeltechnika gyorsabb fejlesztésének érdekében a motorgyártók partnerséget kínálnak egymásnak az egész világon. A közeljövő megoldásait előreláthatóan az igen alacsony károsanyag-kibocsátású dízeltechnika, a hibridizáció és a villamosítás kombinációja jelenti.
A dízeltechnika születése és rövid története
A német Rudolf Diesel feltaláló a termodinamika tudomány alkalmazásával, közel tíz év munka után jutott az „öngyújtó” (kompressziógyújtású) motor kialakításának gondolatához. A belsőégésű motorjára 1892. február 23-án kapott szabadalmat, és az M.A.N. cégnél 1897-ben elkészült az első 25 lóerős (18,4 kW-os), négyütemű, egyhengeres motor, amelynek az akkori viszonyok között igen jó hatásfoka volt. Rudolf Diesel élete 55 éves korában tragikusan végződött.
Az utókor a mai kompressziógyújtású belsőégésű motorokat – annak ellenére, hogy ezek nagyon kevés hasonlóságot mutatnak Diesel egykori motorjával – dízelmotornak nevezi. Dízelmotort teherautóban 1924 óta használnak, az 1930-as években a MercedesBenz és a Citroen gyártott először dízelmotoros személygépkocsit. Az első dízelmotoros traktort a német Fendt gyár készítette 1929-ben (1. kép). A dízeltechnika kifejezés alatt a dízelmotor működésével, gyártásával, fejlesztésével, üzemeltetésével kapcsolatos elvek és ismeretek összeségét értjük.
1. kép. 1929-ből az első európai dízelmotoros, 6 LE-s (4,4 kW-os) Fendt kistraktor (forrás: https://fendt.com/us/index.html)
A dízeltechnika a mai mezőgazdaságban
A világ népességének folyamatos növekedése kihívást jelent a mezőgazdaság számára. Az emberek élelmiszerrel való ellátása manapság elképzelhetetlen gépesítés nélkül. A traktorok és a mobil munkagépek működéséhez az erőforrást ma majdnem kizárólagosan a dízelmotorok szolgáltatják. A dízeltechnika alkalmazása és szerepe a hazai mezőgazdaságban is létfontosságú.
A mezőgazdasági gépekben üzemelő dízelmotorok teljesítménye a növekedés irányába mutat. A gépek teljesítményigénye elsősorban azért növekszik, mert például a szántást, a permetezést, a gabonabetakarítást, a silózást a rövid ideig tartó optimális időjárási körülmények között gyorsan kell és lehet eredményesen elvégezni. A nagy teljesítményű traktorok, kombájnok, silózók 100–600 kW-os hajtásigénye a jól bevált dízelmotorral szolgálható ki. A telephelytől távol végzett 8–12 órás műszak alatti nagy energiafogyasztás csak a mostani hajtóanyagok (dízelolaj, földgáz stb.) alkalmazásával elégíthető ki. A jövőben valószínűleg lesz más, a mezőgazdasági termőföldeken is gazdaságosan használható energiatechnikai megoldás az erőgépekhez, de addig a mezőgazdaságban továbbra is a dízeltechnika lesz a meghatározó.
A mezőgazdasági dízeltechnika és a környezetvédelem
A dízelmotor elsősorban a kipufogógázzal szennyezi a környezetet. A hatósági szigorítások hatására a motorgyártók tisztább dízeltechnikát dolgoztak ki, és az érvénybe lépő EU Stage V előírást teljesítő dízelmotoroknál az 1999-es követelményekhez képest 96%-os károsanyag-kibocsájtási csökkenést értek el. A nagyvállalatok bíznak a dízeltechnika jövőjében, és szinte kivétel nélkül jelentős fejlesztéseket hajtanak végre. A Cummins például több új 3,8–15 literes, 75–503 kW teljesítményű motortípust készít európai felhasználásra. A közeljövő egyik legnépszerűbb mezőgazdasági kompakt építésű dízelmotortípusa a Cummins B 6.7 lesz, amely 6,7 literes, 6 hengeres, soros hengerelrendezésű, 295 kW (400 LE) teljesítményű (2. kép).
2. kép. Cummins B 6.7 típusjelzésű, 6,7 literes, 6 hengeres, 295 kW (400 LE) teljesítményű új dízelmotor (forrás: www.cummins.com)
A motor új típusú turbótöltője rotációs turbóvezérlésű (RTC). A kipufogógáz-utókezelő berendezés kétfázisú SCR-AdBlue rendszerrel és integrált Cummins Single Module (DOC + DPF) berendezéssel rendelkezik. Az SCR-rendszerek kiemelkedő hatékonysága feleslegessé teszi az (EGR) kipufogógáz-visszavezetést. A Mercedes-Benz új, OM 47X nevű, sokcélú motorcsaládot készített a teherautók új generációjához és a mezőgazdasági traktorokhoz, betakarítógépekhez. Az új OM 473 LA típusjelzésű dízelmotor 6 hengeres, soros elrendezésű, 15,6 literes, 460 kW (625 LE) teljesítményű (3. kép).
3. kép. Mercedes-Benz új OM 473 LA típusjelzésű, 15,6 literes, 6 hengeres, soros, 460 kW (625 LE) teljesítményű, többcélú dízelmotor (forrás: www.roadstars.mercedes-benz.com)
A kompakt építésű motor turbocompound rendszerrel rendelkezik, amellyel kb. 50 kW (68 LE) teljesítménynövelést értek el. A Stage V előírást hűtött kipufogógáz-visszavezetéssel (EGR), dízeloxidációs katalizátorral (DOC), szelektív katalitikus redukció berendezéssel (SCR-AdBlue) és dízel részecskeszűrő (DPF) rendszer kombinációjával teljesítik. A „2021-es Év Dízelmotorja” az új John Deere 18.0L típusjelzésű, 18 literes, 6 hengeres, soros elrendezésű, 650 kW (870 LE) teljesítményű mezőgazdasági motor lett, amelynek kipufogógáz-utókezelő megoldása hűtött EGR és DOC, SCR-AdBlue, DPF komplex rendszerű (4. kép).
4. kép. „A 2021-es Év Dízelmotorja” az új John Deere 18.0L típusjelzésű, 18 literes, 6 hengeres, soros elrendezésű, 650 kW (870 LE) teljesítményű dízelmotor (forrás: www.diesel-international.com)
A John Deere 18L gyártása 2022-ben kezdődik el. Az AGCO Power jelentős összeget fektet be egy új, környezetbarát dízelmotorcsalád fejlesztésébe és gyártásába a finnországi linnavuori gyárában. A dízeltechnika gyorsabb fejlesztésének érdekében a motorgyártók partnerséget kínálnak egymásnak az egész világon. A dízelmotorok moduláris gyártási irányzata pedig elvezet az egyéni igényekhez igazodó termékek kiválasztásához és előállításához.
Jövőbeni mezőgéphajtásirányzatok
A dízeltechnikával kapcsolatos másik aggodalmat az okozza, hogy a kőolajkészletek előbb-utóbb elfogynak, ezért a jövőben más energiaszolgáltatást kell a mezőgazdasági gépek hajtására alkalmazni. A dízelmotorokról való átállás évtizedekig fog tartani, és közben az új hajtástechnikák sokféleségét fogja az emberiség használni. A teljesség igénye nélkül álljon itt néhány példa a jövőbeni mezőgéphajtás-irányzatokról:
A dízelmotor alternatív hajtóanyaggal üzemeltetve sokáig fenn fog maradni. Az alternatív hajtóanyagok széles választéka ismert, például a földgáz (CNG, LNG), a metán (biogáz), a bioüzemanyagok (biodízel és növényi olajok), a szintetikus és a paraffinos üzemanyagok (XTL, HVO, GtL, CtL, BtL), a hidrogén (dízelmotorba vagy üzemanyagcellába) stb. A felhasználó már a közeljövőben a számára gazdaságosan elérhető és tárolható hajtóanyag(ok)hoz fogja dízelmotorjának típusát kiválasztani.
A villamos-dízel hibrid hajtás alkalmazása átmeneti megoldásnak tekinthető, és csak a rakodógépeknél vagy az igen nagy (500 kW feletti) traktoroknál, betakarítógépeknél van létjogosultsága. A nagy mezőgazdasági gépgyártók igen intenzíven foglalkoznak villamos-dízel hibrid hajtások fejlesztésével, mert ez technika felkészülést jelent a tisztán villamos hajtással üzemelő gépek kialakításához. A hidraulikus-dízel hibrid hajtás alkalmazása is gazdaságos lehet bizonyos munkagépek esetében.
5. kép. A Belorusz Gomselmash GS4118K kombájn 12 literes, 6 hengeres, soros, 260 kW (350 LE) teljesítményű Cummins QSG12 földgázmotorral (forrás: https://www.cummins.com/news)
A villamos hajtás napjainkban a közúti közlekedés egyik legjelentősebb tendenciája. A mezőgazdaságban még hosszú ideig csak a majori, az állattartó telepek, a kert-gyümölcsös stb. kisebb teljesítményű (30 kW alatti) vagy/és a szakaszosan (3-4 óránként) működő munkagépeinél fog elterjedni, az akkumulátortechnológia korlátai miatt. Az olcsó megújuló (szél, napfény) energiaforrásokból előállított villamos energia megjelenése, tárolása és a vidéki sűrű villamoshálózat kiépítése elősegítheti a villamoshajtások gyorsabb elterjedését.
A legjobb hajtásmegoldás nem egyforma mindenki számára. A közeljövőbeli megoldást majd az igen alacsony károsanyag-kibocsátású dízeltechnika, a hibridizáció és a villamosítás kombinációja jelenti. A mezőgazdaság gépesítésével foglalkozó vállalatok aktívan, tevékenyen készülnek a változó igények kiszolgálására.
Dr. Varga Vilmos
ny. egyetemi docens
