Erntehelfer mit 48 Volt

IAV und KRONE arbeiten gemeinsam an der Elektrifizierung von Landmaschinen

Präzisere Arbeitsprozesse, genauere Diagnosen und eine sofortige Quantifizierung der Ernteergebnisse: Vieles spricht dafür, in der Landtechnik ein 48Volt-System einzusetzen, mit dessen Hilfe sich mechanische und hydraulische Antriebe teilweise durch E-Motoren ersetzen lassen. Gemeinsam mit dem Landmaschinenhersteller KRONE entwickelt IAV darum einen Demonstrator, der das Potenzial der Elektrifizierung am Beispiel eines Mähwerks aufzeigt.

Zwei Teilsysteme des Mähwerks werden im Rahmen des Projektes elektrifiziert: der Aufbereiter und das Querförderband. Der Aufbereiter hat die Aufgabe, die Wachsschicht auf dem Gras direkt nach dem Mähen durch Knicken oder Quetschen teilweise zu zerstören (spleißen). „Das beschleunigt den Trocknungsprozess erheblich – von vier Tagen auf idealerweise nur noch einen Tag“, berichtet Reinhold Bals, Projektmanager für Nutzfahrzeuge bei IAV. Mit dem Querförderband kann der Landwirt bestimmen, ob das gemähte Gras flächig oder reihenförmig zum Trocknen auf dem Feld abgelegt wird.

Das als Ausgangsbasis verwendete KRONEMähwerk nutzt für den Aufbereiter einen mechanischen Antrieb, der von einer Welle mit mechanischer Energie versorgt wird und der über ein Schaltgetriebe in drei unterschiedliche Betriebsarten versetzt werden kann. Das Querförderband bezieht seine Energie aus einem Hydrauliksystem und kann über eine Drehzahlregelung an die aktuellen Anforderungen angepasst werden. Der geplante Demonstrator soll zeigen, welche Vorteile eine Teilelektrifizierung dieser beiden Funktionen bietet.

Da Traktoren heute noch nicht über 48-VoltBordnetze verfügen, wird die elektrische Energie derzeit mithilfe eines Generators erzeugt, der zusätzlich auf die Antriebswelle des Mähwerks geschaltet wird. Durch den hier gewählten Einsatz von E-Motoren statt mechanischer bzw. hydraulischer Antriebe lassen sich eine Zusatzfunktion am Aufbereiter oder eine genauere Regelung der Geschwindigkeit des Querförderbandes umsetzen.

E-Motoren liefern vor der Ernte Wartungsinformationen

Das sind aber nicht alle Vorteile der Teilelektrifizierung: „Darüber hinaus liefert die Leistungsaufnahme des E-Motors am Querförderband auch eine gute Abschätzung der aktuellen Erntemenge“, so Bals. „Und bereits vor der Ernte liefert die Leistungsaufnahme beider Motoren einen Hinweis darauf, ob an den Lagern Verschleiß aufgetreten ist – so weiß der Landwirt rechtzeitig, ob das Mähwerk einsatzbereit ist oder in die Wartung muss.“

Das vorhandene 12-Volt-Bordnetz bietet keine Alternative zu einer Elektrifizierung mit 48 Volt. Es kann bei einem Strom von maximal 250 Ampere drei Kilowatt Leistung liefern – viel zu wenig für die erforderlichen E-Motoren. Hochvoltsysteme könnten eine Lösung sein.

In der Landtechnik wird allerdings erst nach 2020 eine schrittweise Einführung erwartet. Das macht das 48-Volt-Bordnetz kurzund mittelfristig so interessant: Dank der vierfachen Spannung stellt es bis zu zwölf Kilowatt zur Verfügung, was für die Teilelektrifizierung einiger Funktionen völlig ausreicht. Hinzu kommen die geringeren Herstellungsund Wartungskosten der Niedervolttechnik. „Unser Ziel ist es, in den teilelektrifizierten Landmaschinen 48-Volt-Motoren aus der Pkw-Serienproduktion einzusetzen“, sagt Bals. Derzeit kommt aber noch Industrietechnik zum Einsatz, die deutlich teurer ist als Automotive-Produkte.

Das Projekt mit KRONE startete im Frühjahr 2018 und ist auf ein Jahr angelegt. Bereits im Herbst 2018 soll der Mähwerk-Demonstrator verfügbar sein und die Vorteile der Teilelektrifizierung auch in der Praxis belegen. Und dabei soll es nicht bleiben: Auch andere Landmaschinen wie Drillen, Pressen und Häcksler können in Zukunft vom 48-Volt-Bordnetz profitieren.