Rund 70 Teilnehmer kamen am 3. und 4. Juni nach Ludwigsburg um sich ein Bild davon zu machen, inwieweit die Elektrifizierung in der Lage ist, die kommenden Herausforderungen im Umfeld der Landtechnik zu lösen. Denn diese befindet sich laut Christian Benz, seit April neuer Vorstand für Technologie, Vertrieb und Marketing bei Jetter, aktuell im Spannungsdreieck zwischen Energie-Effizienz, Kostendruck und Umweltschutz. Die Antwort hierauf ist seiner Überzeugung nach in einem immer höheren Automatisierungsgrad beziehungsweise in der Steigerung der Intelligenz in den mobilen Maschinen zu suchen.

Was dies in der Praxis für Vorteile, aber auch noch zu lösende Problemstellungen mit sich bringt, schilderten in der Folge sowohl Referenten aus dem Umfeld der Forschung als auch Vertreter der anwesenden Maschinenhersteller. Nicht zuletzt mussten die Komponentenanbieter Rede und Antwort stehen, inwieweit ihre Steuerungs- und Antriebstechnik den Anforderungen im meist rauen Umfeld der mobilen Automation gerecht wird. Um es klarzustellen: Es geht zum heutigen Zeitpunkt nicht darum, Zugfahrzeuge wie den Traktor selbst elektrisch anzutreiben. Vielmehr liegt der Fokus derzeit auf der Elektrifizierung von Nebenantrieben und -aggregaten beziehungsweise von Anbaugeräten. Stand der Technik ist hier die Hydraulik. Diese zeichnet sich laut Mike Geißler vom Lehrstuhl für Agrarsysteme der Technischen Universität Dresden durch ihre hohe Leistungsdichte und ihre hohe Drehzahlvariabilität aus, hat aber auch Nachteile wie den prinzipbedingten schlechten Wirkungsgrad. Demnach haben hydraulische Antriebe Verluste von bis zu 40 %. Diese Verlustleistung ist im Hydrauliköl gespeichert und muss durch Kühler, die ebenfalls Leistung benötigen, „weggeblasen“ werden.

Für einen künftigen Einsatz elektrischer Antriebstechnik sprächen demgegenüber der hohe Wirkungsgrad von über 90 %, hohe Drehmomente ab Drehzahl 0, eine weitgehend verschleißfreie Drehmomentübertragung, eine einfache Drehzahl- und Drehmomentmessung und schließlich auch weniger Umweltbelastung und Lärm. Jedoch stellt sich dann die Frage: Wo kommt die Energie her?  Geißler zufolge gibt es bis dato noch kaum Traktoren, die elektrische Energie bereitstellen. Die Alternative sind so genannte Power-Packs. „Allerdings kosten diese modularen Anbaulösungen zwischen 20.000 und 30.000 Euro“, gibt Geißler zu bedenken und stellt fest: „Eine solch Summe wird kein Bauer ausgeben, um 1000 Liter Diesel einzusparen.“ Ergo müssten – abgesehen von der reinen Technik – unter anderem geeignete Betreibermodelle für die Stromversorgung angeboten werden.

Ein Traktorenhersteller, der das Thema Elektrifizierung bereits angepackt hat, ist John Deere. Die ersten Hybrid-modelle waren mit einem 20-kW-Kurbelwellengenerator ausgerüstet, der bei Bedarf den elektrischen Lüfterflügel und weitere Nebenaggregate des Motors mit Energie versorgte. Gleichzeitig stellten sie im stationären Betrieb 5 kW Leistung über zwei Steckdosen bereit. Mit dem neuen 6210RE, der im Jahr 2011 erstmals auf der Fachmesse Agritechnica vorgestellt wurde, geht John Deere noch einen entscheidenden Schritt weiter: Der Traktor kann E-Motoren und elektrische Antriebe von Anbaugeräten auch während der Fahrt mit bis zu 20 kW elektrischer Energie versorgen.

Genau hier an der Verbindung von Schlepper und Anbaugerät tut sich für die Anwender ein weiteres Manko auf: So existiert noch keine einheitliche elektrische Schnittstelle, damit das Anbaugerät vom Hersteller X mit dem Traktor des Herstellers Y ohne weiteres zusammenarbeiten kann. Zwar sind bereits Standardisierungsbestrebungen in diese Richtung angestoßen, jedoch handelt es sich dabei um einen „nicht einfachen, zähen Prozess“, weiß Michael Feider, Leiter Produktmarketing bei Jetter, zu berichten.

Dabei wäre die Normierung der Anschlusstechnik „ein absolutes Muss“ wie Manuel Thiel von der Firma GKN Walterscheid betont. Der Anbieter landtechnischer Antriebs- und Anbau-Systeme sammelt in einem Gemeinschaftsprojekt mit der Maschinenfabrik Bernhard Krone derzeit Erfahrungen mit einer Rundballenpresse, bei der die vorhandene hydraulische Wickeleinrichtung durch einen elektrischen Antrieb ersetzt wurde. Über den am Traktor angebauten und durch dessen Frontzapfwelle angetriebenen ePower-Generator wird ein Wechselstrom an eine erste Leistungselektronik übertragen und auf eine Spannung von 700 V(DC) gleichgerichtet. Dieser Gleichstrom wird dann in eine zweite Leistungselektronik übertragen und als Wechselstrom an den jeweiligen Motor weitergegeben.

Als bisheriges Fazit der seit Herbst 2012 laufenden Tests hält Manuel Thiel fest: „Ein schon zu erkennender Vorteil der elektrifizierten Antriebe ist die höhere Genauigkeit und eine bessere Regelbarkeit der einzelnen Komponenten. Zudem erlaubt die Elektrifizierung das vereinfachte Erfassen von Prozessdaten ohne das Anbringen von zusätzlichen Messvorrichtungen an den Anlagen.“ Eine abschließende Aussage über den Gesamtwirkungsgrad des Systems kann Thiel zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht treffen; umso klarer formuliert er aber die Unsicherheiten, die die Anwender derzeit umtreiben: „Wir haben noch wenig Erfahrung mit Hochvoltanlagen, die Sicherheitsfrage ist überhaupt noch nicht geklärt und auch beim Thema EMV gibt es Klärungsbedarf. Zudem müssten die Umrichter auf den Motor gepackt werden, denn es ist eine Katastrophe, wenn wir Umrichter und Motor individuell aufbauen müssen. Nicht zuletzt stellt sich die Frage, welches Kühlmedium wir einsetzen sollen – Öl oder Wasser?“

Besser als Michael Feider von Jetter hätte wohl kaum einer der Anwesenden das Fazit der zweitägigen Veranstaltung ziehen können, indem er die versammelten Tagungsteilnehmer dazu auffordert: „Genau diese Fragen müssen wir in den kommenden Jahren zusammen beantworten.“ Und Dr. Joachim Sobotzik von John Deere ergänzt: „Aus meiner Sicht ist derzeit nicht die Optimierung einer einzelnen Komponente das wichtigste, sondern die Optimierung des Gesamtsystems!“