Elektromos hajtású traktorok

A mindennapok járműtechnikáját figyelemmel kísérők például a személygépkocsik esetében egyre gyakrabban találkoznak az elektromos hajtás valamilyen formájával. A terjedő elektromos hajtás módok a következő főbb csoportokba sorolhatók: tiszta elektromos; hibrid; és üzemanyagcellás. A mezőgazdasági traktorok esetében is felvetődik az elektromos hajtás alkalmazásának kérdése, amelyet röviden néhány példán keresztül kívánunk összefoglalni.

A kőolaj tartalékok egy idő után el fognak fogyni.

Ezért takarékoskodni szükséges ezzel az igen értékes anyag felhasználásával, illetve fel kell készülni a járművek hajtásának új alternatív megoldásaira.

A közúti járművek esetében már meg kezdődött az elektromos hajtások alkalmazása.

A közeljövőben várható mezőgazdasági traktorok esetében is az elektromos hajtásrendszerek megjelenése.

Tiszta elektromos hajtás

Hibrid hajtás

A traktor hajtására, ha mechanikai rendszer mellett villamos rendszert is alkalmaznak, akkor erre a megoldásra a hibrid hajtás elnevezést szokás használni.

Soros hibrid hajtás

 A mezőgazdaság számára, amíg rendelkezésére áll gázolaj, addig legkézenfekvőbb megoldást a dízel-elektromos soros hibrid hajtás alkalmazása szolgáltatja.

Ennél a megoldásnál (2. ábra) a dízelmotor csak villamos áramfejlesztőt hajt és az előállított villamos energiával a kerekenként alkalmazott villanymotor mozgatja a traktort, vagy a mobil mezőgazdasági gépet.

A dízel-elektromos hajtás előnye, hogy a dízelmotor-generátor egységet a legjobb hatásfok mezőben lehet működtetni, a hajtáslánc egyszerű villanyvezetékből és vezérlő elektronikából áll, a villanymotorok vezérlésével fokozat mentes sebességváltás érhető el, valamint egyszerűen kialakítható a négy kerék valamennyi kormányzási módja.

A jó hatásfokú és egyszerű felépítésű dízel-elektromos hajtással működő erőgépre több példa is van.

A kis teljesítményű univerzális traktorkategóriába tartozik például a 3. ábrán látható „RIGITRAC EWD 120” típusjelzésű dízel-elektromos hajtású mezőgazdasági traktor.

A 91 kW teljesítményű dízelmotor 85 kW teljesítményű generátort működtet.

Az összkerékhajtású és négy kerékkormányzású traktort 4 db 33 kW teljesítményű villanymotor hajtja.

A kerekek hidrópneumatikus rugózásúak, a traktor haladási sebessége 0-65 km/h.

Ezt a hibrid traktort a svájci Schweizer Traktorenherstellers Sepp Knüsel családi kis vállalkozás (200 fős) gyártja, évenként több tíz darabot készítenek.

A hazánkban jól ismert Belarus traktorgyár „MTZ 3023” típusjelzéssel gyárt középnehéz univerzális dízel-elektromos összkerékhajtású traktort (4. ábra).

A 220 kW teljesítményű dízelmotor, 172 kW elektromos teljesítményű generátort hajt.

A traktor hidraulikus berendezésének hajtására 48 kW jut. A traktor modern vezérlőelektronikával biztosítja jó összhatásfokot.

Az amerikai Caterpillar gyár 2010-ben elkészítette el a világ első váltakozó áramú villanymotor hajtású hibrid dózerét.

A 173 kW-os (235 lóerős) Caterpillar D7E típusjelzésű dízel-elektromos soros hibrid dózer felépítését és hatékonyságát az 5. ábra szemlélteti.

A lánctalpas nehéz traktorok esetében is alkalmazni fogják ezt a hajtásmódot.

Párhuzamos hibrid hajtás

A dízelmotor mechanikus erőátvitellel hajtja a traktort, de erre az erőátvitelre villamos hajtás is rádolgozik, akkor ezt a hajtásrendszert párhuzamos hibrid hajtásnak nevezik.

A John Deere 2007-ben a hannoveri Agritechnika kiállításon két speciális 7030E Prémium traktort mutatott be mikró hibrid hajtással.

A sikeres John Deere 6R modellcsalád 6210 RE típusjelzésű mikró hibrid tagja Európában ez év nyarától megvásárolható.

Ezeknek a traktor típusoknak közös jellemzője, hogy a dízelmotor után elhelyezett a villamos generátor által szolgáltatott villamos energiával működtetik többek között a dízelmotor hűtőventilátorát, vízszivattyú hajtását, a kabin légkondicionáló berendezését.

Az igazi újszerűsége ennek a mikró hibrid hajtásnak az hogy a  maradt 20 kW villamos teljesítményt munkagép hajtására lehet igénybe venni (6. ábra).

A villamos feszültség értékei kisfeszültség 12 V vagy 24 V egyenáram, a nagyfeszültség 7030E esetében 230 és 400 V váltakozó áram, a 6210 RE típus európai kivitelénél 110 és 230 V váltakozó áram.

A Volvo Hybrid L220F homlokrakodója 2007-ben mutatkozott be.

A gép teljes párhuzamos hibrid hajtással rendelkezik, mert az akkumulátorban tárolt villamos energiát a generátor-villanymotor egység rásegítő hajtásként hasznosítja.

Ezzel azt lehet elérni, hogy a dízelmotor nyomatékát alacsony fordulatszám tartományban jelentősen meg lehet növelni (7. ábra).

Alacsony terhelés esetén a generátor tölti az akkumulátort.

A megnövekedett teljesítmény és a 10%-kal kisebb üzemanyag-fogyasztás mutatja, az ilyen hibrid rendszerek előnyeit.

Üzemanyagcellás villamos hajtás

  A járműhajtások területén a jövő nagy ígérete az úgynevezett üzemanyagcellás villamos hajtás.

Ennek lényege nagyon leegyszerűsítve az hogy hidrogén és oxigén speciális cellában való egyesítése révén elektromos áram állítható elő, amellyel villanymotor segítségével hajtható a jármű.

A New Holland a 2009-es SIMA kiállításon bemutatott egy üzemanyagcellás villamos traktort (8. ábra).

A T6000-es szériába beépített NH^{2 TM}  elnevezésű üzemanyagcellás rendszer teljesítménye 78 kW (106 lóerő).

A hidrogén előállításának és tárolásának gazdaságos megoldása után is csak évtizedekkel várható az üzemanyagcellás rendszer elterjedése a traktortechnikában, azért mert az üzemanyagcella platinát tartalmaz és például a világ személygépkocsi állományának üzemanyagcellás rendszerrel való ellátásához is kb. 35 év platina termése szükséges.

Dr. Varga Vilmos

Szent István Egyetem

Gépészmérnöki Kar, Gödöllő