Der Wunsch der Industrie nach ge­steigerter Effizienz, verbesserten Regeleigenschaften und hochdynamischen Maschinen hat auch die Agrarwirtschaft erreicht. Ermöglichen kann dies die Elektrifizierung landwirtschaftlicher Maschinen und Fahrzeuge. Da sich der Markt deutlich vom Automobilsektor unterscheidet – ein Mähdrescher ist eher eine fahrende und produzierende Maschine als ein Automobil – eröffnet die Elektrifizierung von Traktoren, anderen Landmaschinen und Nebenaggregaten ganz neue Perspektiven und Potenziale. Traktoren, die elektrisch angetrieben werden und/oder Strom erzeugen, können beispielsweise eine Sämaschine, einen Düngerstreuer oder einen Schwader mit Energie versorgen. Elektrifizierte Landmaschinen erhöhen Effizienz und Produktivität und können zudem die Wartungs- und Fehleranfälligkeit elektrischer Motoren reduzieren. 

Die Applikation elektrischer Antriebe etwa an Lüftern und Dosierung bewirkt bei einer Sämaschine im Vergleich zu hydraulischen Motoren eine Erhöhung des Wirkungsgrades von 60 auf 85 %. Hinzu kommt durch den gezielteren Einsatz von Betriebsmitteln wie Saat und Dünger sowie die optimierte Regelbarkeit des Anbaugeräts eine deutliche Minderung von Kraft- und Kraftstoffverbrauch. Gleichzeitig bringt der weniger komplexe Aufbau eine Verringerung des benötigten Bauraums mit sich. Als Voraussetzung für ‚Precision Farming‘ müssen zudem die Datengenerierung und das Datenmanagement betrachtet werden. 
 

Die Schnittstellenfrage

Bei der Elektrifizierung ist die Schnittstelle zwischen Traktor und Anbaugerät von maßgeblicher Bedeutung, da die Angebote diverser Traktorhersteller mit denen unterschiedlicher Anbaugerätehersteller kompatibel sein müssen. Das heißt, neben einer standardisierten Schnittstelle für Daten – dem Isobus – ist eine ebenfalls standardisierte Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie erforderlich.

Der 'Trecker-Stecker' ist das erste ausschließlich für die Landtechnik entwickelte Produkt von Harting. Er entspricht Schutzart IP69 K im gesteckten sowie im ungesteckten Zustand, arbeitet im Temperaturbereich von –40 bis +85 °C.

© Harting

Diese genormte Schnittstelle für Gleich- und/oder Wechselstrom fehlte bislang. Bisher in den Maschinen verbaute Steckverbinder eignen sich nicht für die Verteilung einer entsprechend hohen elektrischen Leistung innerhalb des Traktors und auf dem Anbaugerät. Denn den Energiebedarf einer Spritze (1,2 kW), einer Sämaschine (3 kW) oder eines Mulchers (140 kW) können übliche 12-V-Generatoren mit einer Leistung von circa 1 kW nicht abdecken. 

Um diese Manko zu beheben, wurde 2008 ein Gremium zur Standardisierung verschiedener landwirtschaftlicher Themen gegründet – die Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF). Ihr ist die Harting-Technologiegruppe 2011 beigetreten. In Kooperation mit den Mitgliedern der AEF und allen großen Landtechnikherstellern wurde die erforderliche standardisierte Schnittstelle entwickelt – der ‚AEF High Voltage Connector‘ zur Übertragung von 480 V(AC) oder 700 V(DC) zwischen Traktor und Anbaugerät. 
 

Der AEF-Hochspannungsanschluss

Bei den AEF-Hochspannungsanschlüssen handelt es sich um eine spezielle Technologie, die für die künftigen Stromversorgungsanforderungen der Nebenaggregate und Anbaugeräte konzipiert wurde. Unterstützt wird damit einerseits die Entwicklung vollelektrischer und hybrider Antriebssysteme am Traktor sowie andererseits der zunehmende Bedarf für elektrische Antriebe an Anbaugeräten. 

Der ‚AEF High Voltage Connector‘ wurde für die Stromversorgungsanforderungen von Nebenaggregaten und Anbaugeräten konzipiert. 

© Harting

Der ‚Trecker-Stecker‘ ist das erste ausschließlich für die Landtechnik entwickelte Produkt von Harting. Er entspricht Schutzart IP69 K in gestecktem sowie ungestecktem Zustand, arbeitet im Temperaturbereich zwischen –40 und +85 °C und ist auf eine maximale Leistung von 150 kW bei 480 V(AC) beziehungsweise 700 V(DC) ausgelegt. Die High-Voltage-Schnittstelle ist so beschaffen, dass beide Konzepte AC und DC übertragen werden können. Bei DC wird eine auf dem Traktor erzeugte DC-Spannung von bis zu 700 V an das Anbaugerät gegeben, wo sie von mehreren Aktoren (Motor inklusive Frequenzumrichter) genutzt und spezifisch gesteuert werden kann. Bei AC ist diese FU-Einheit auf dem Traktor; somit besteht nur die Möglichkeit, eine Aktor-Einheit auf dem Anbaugerät anzusprechen beziehungsweise zu regeln. Da die ‚Intelligenz‘ bei der AC-Lösung also auf dem Traktor verbleibt, lassen sich Bauteile auf dem Anbaugerät einsparen. 

Die DC-Variante hingegen benötigt nur eine Schnittstelle zur Versorgung aller Elektromotoren des Anbaugeräts.

Außerhalb der Standardisierung wird die neue Schnittstelle ebenso als 48-V-Verbindung mit einer maximalen Leistung von 10 kW genutzt. 

Als Schutzmaßnahme weist die Schnittstelle eine Break-Away-Funktionalität auf: Im Falle eines extremen Fehlers seitens des Anwenders, bei dem nach dem Ab­koppeln des Anbaugerätes der Stecker nicht abgezogen wurde und der Schlepper losfährt, darf die Hochspannungseinheit nicht zerstört werden, es darf keine lebensgefährliche Situation entstehen. Break Away ist quasi eine Soll-Bruchstelle, an der der Steckverbinder sich im genannten Fall trennt.

Autor: 
Guido Selhorst ist Leiter Corporate Market ­Communication bei der ­Harting-Technologiegruppe in Espelkamp.

Die AEF

Die Agricultural Industry Electronics Foundation – kurz AEF – ist ein internationales Gremium, das sich mit der Elektrifizierung von Landmaschinen beschäftigt. Mitglieder sind Hersteller und OEM dieser Branche, die gemeinsam an neuen Lösungen arbeiten. Derzeit engagieren sich acht Hersteller und drei Verbände als sogenannte Premium-Mitglieder mit 200 weiteren Mitgliedern bei den Themen der AEF: der Verbesserung der herstellerübergreifenden Kompatibilität elektronischer und elektrischer Komponenten in landtechnischen Geräten sowie der Sicherstellung von Transparenz bei Kompatibilitätsfragen. 

Ein zentraler Punkt der gemeinsamen Arbeit ist die Einführung internationaler elektronischer Standards. Neben dem Hochspannungsanschluss widmet sich das Gremium unter anderem künftigen Isobus-Kommunikations-Standards (hin zu TCP/IP), der Wireless-Kommunikation oder auch dem Smart Farming.