TY - THES T1 - Kraftstoffverbrauch beim Einsatz von Ackerschleppern im besonderen Hinblick auf die CO2-Emissionen A1 - Schreiber,Matthias Y1 - 2012/01/17 N2 - Zum Antrieb von Ackerschleppern werden heute fast ausschließlich Dieselmotoren eingesetzt. Durch die gestiegenen Kraftstoffpreise und das wachsende Umweltbewusstsein bezüglich CO2-Emissionen und Ressourcenschonung gewinnt der Kraftstoffverbrauch zunehmend an Bedeutung. Die Substitution von Diesel durch alternative Kraftstoffe auf Pflanzenölbasis ist grundsätzlich möglich, dennoch wird das Substitutionspotenzial aufgrund von Anbauflächenknappheit als gering eingestuft und die Kosteneinsparung ist durch höheren Kraftstoffverbrauch bei der heutigen Preissituation trotz der Mineralölsteuerbefreiung gering. Folglich können nur die Einsparung von Kraftstoff bei den verschiedenen Arbeitsgängen und gegebenenfalls eine Umstellung der Produktionsverfahren nachhaltig zur Verbrauchs- und Kostensenkung beitragen. In der vorliegenden Arbeit werden die wesentlichen Einflussfaktoren auf den Kraftstoffverbrauch aufgezeigt. Da Feldversuche sich nur begrenzt zur Untersuchung von Einzelparametern eignen, wurde ein Modell entwickelt, um derartige Betrachtungen durchführen zu können. Das vorgestellte Modell basiert auf dem aktuellen Stand der Wissenschaft zum Motor-, Getriebe-, und Laufwerksverhalten von Ackerschleppern und wurde mit dem Verfahren zur Zugkraftberechnung unterschiedlicher Geräte nach dem ASAE-Standard 497.4 kombiniert. Da sich vorhandene Reifen-Boden-Modelle nur eingeschränkt zur Vorhersage des Triebkraftverhaltens unter Praxisbedingungen für das Gesamtmodell eignen, wurde ein eigenes Reifen-Boden-Modell entwickelt. Dieses ist aus empirischen Gleichungen aufgebaut, welche anhand zahlreicher Messungen parametrisiert wurden. Des Weiteren wurden der Einfluss des Verbrauchs zum Wenden und für Transportfahrten zum Feld untersucht und im Modell berücksichtigt. Das neue Modell wurde mit dem Programm Matlab umgesetzt, um das Verbrauchsverhalten bei unterschiedlichen Arbeiten für definierte Parametervariationen bestimmen zu können. Die Validierung erfolgte durch den Vergleich mit Messergebnissen, die bei der Bodenbearbeitung mit einem entsprechend ausgestatteten Schlepper durchgeführt wurden. Mit dem Modell wurden der Einfluss einer Vielzahl von Einzelparametern untersucht, die Auswirkungen auf den Verbrauch gezeigt und Optimierungsmöglichkeiten entwickelt. Das Einsparungspotenzial durch die Optimierung des Arbeitsprozesses bei unterschiedlichen Arbeiten liegt je nach Ist-Zustand bei bis zu 30 %. Hierzu muss der Laufwerkswirkungsgrad durch richtige Ballastierung und entsprechende Reifenwahl maximiert werden, Zugfahrzeug und Gerät müssen optimal aufeinander abgestimmt sein, Allradantrieb und Differenzialsperren müssen bei Bedarf zugeschaltet werden und die Getriebeübersetzung muss so gewählt werden, dass nahe dem optimalen Betriebspunkt des Motors gefahren wird. Neben diesen Kriterien der Prozessoptimierung ist auch die Bereitstellung von Standard- Verbrauchswerten (Faustzahlen) für unterschiedliche Arbeiten und Produktionsketten von großer Wichtigkeit für die Praxis. Da für das vorgestellte Modell sehr viele Eingangsparameter bestimmt werden müssen und für eine Faustzahlenberechnung kein so genaues Modell erforderlich ist, wurden aus dem genauen Modell vereinfachte Gleichungen zur Verbrauchsberechnung abgeleitet. Diese ermöglichen eine schnelle und einfache Berechnung von Kraftstoffverbrauchswerten und spiegeln dabei das grundsätzliche Motor-, Getriebe- und Triebkraftverhalten des Schleppers gut wider. Auch der Zug- und Zapfwellenleistungsbedarf der Geräte wird berücksichtigt. Anhand dieser Gleichungen, die in ein Excel-Modell umgesetzt wurden, können nun schnell und einfach Verbrauchswerte für unterschiedliche Arbeiten berechnet werden. Bei den benötigten Daten für die verschiedenen Geräte treten allerdings noch Lücken auf, die es zu beheben gilt. Für die wichtigsten ackerbaulichen Arbeiten wurden bereits Parameter anhand von Messungen und auf Basis der KTBL- und FAT-Werte bestimmt. Die Ergebnisse für unterschiedliche Arbeiten und Produktionsketten zeigen gute Übereinstimmung mit gemessenen Verbrauchswerten. Ebenso kann deutlich der Einfluss von der Schlaggröße oder der Feldentfernung auf den Verbrauch gezeigt werden. Das Einsparungspotenzial durch Umstellung der Produktionskette (z.B. auf Minimalbodenbearbeitung) ist erheblich, dennoch sind die pflanzenbaulichen Auswirkungen groß, die wiederum betriebswirtschaftliche Folgen haben. Da solche externen Effekte kaum abgeschätzt werden können, sind Aussagen zur Veränderung der Produktionskette zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs für den Einzelfall zu überprüfen. KW - Schlepper KW - Kraftstoff KW - Kraftstoffeinsparung KW - Kohlendioxidemission KW - Emissionsverringerung CY - Hohenheim PB - Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim AD - Garbenstr. 15, 70593 Stuttgart UR - http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2012/643 ER -