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.

1. abra. John Deere GATOR-TE elektromos univerzális járműTiszta 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.

3. abra. EWD 120 tipusjelzésű 91kW-os dízel-elektromos traktorA 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.

2. ábra. MTZ 3023 típ. 220KW-os középnehéz univerzális dízel-elektromos traktorA 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.

6. abra. John Deere 6210 RE típusjelzésű mikró hibrid hajtású traktor Rauch Axis EDR elektromos hajtású műtrágyaszóróval 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.

7. abra. Volvo Hybrid L220F tip. homlokrakodó 259 kW-os dízelmotorral és 50 kW-os villanymotorral rendelkezikÜzemanyagcellás 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 NH2 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

elektromos hibrid járműtechnika technika traktor