RT Dissertation/Thesis
T1 Einsatzmöglichkeiten elektrischer Antriebe für  landwirtschaftliche Maschinenkombinationen
A1 Hahn,Klaus
WP 2012/01/19
AB Traktor-Geräte-Systeme stellen einen elementaren Bestandteil der landwirtschaftlichen Mechanisierung dar, eine Verdrängung durch selbstfahrende Maschinen ist nicht abzusehen. Gleichzeitig ist bei steigendem Nahrungsmittelbedarf, hohen Energiekosten und geringer Verfügbarkeit von geeigneten Arbeitskräften eine fortgesetzte Produktivitätssteigerung unumgänglich. Diese soll jedoch nicht zu Lasten der Umwelt gehen. Aus diesem Grund kommt dem technischen Fortschritt in diesem Bereich nach wie vor eine große Bedeutung zu. Der Blick in benachbarte Fachgebiete zeigt hier eine steigende Verbreitung elektrischer Antriebe, deren Einsetzbarkeit für die Kombination Traktor und Gerät im Rahmen dieser Arbeit untersucht wurde. Es zeigte sich, dass elektrische Antriebe in diesem Umfeld einige Vorteile bieten, die vor allem in der Effizienz, der Steuer- und Regelbarkeit und der aufgelösten Bauweise liegen. Damit elektrische Antriebe jedoch unter den besonderen Rahmenbedingungen der Landtechnik sinnvoll eingesetzt werden können, muss ein verstärktes Augenmerk auch auf die Systemarchitektur und das Bedienkonzept gelegt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Systemvorschlag erarbeitet, der stark auf den Ideen des ISOBUS und insbesondere auf den darin vorgesehenen verteilten, maschinenübergreifenden Regelkreisen beruht. So werden das Stellglied ?Umrichter? auf dem Traktor und der Aktor ?Motor? auf dem Gerät angesiedelt. Damit wird eine Mehrfachnutzung der Umrichter ermöglicht, die der häufigen Rekonfiguration der landwirtschaftlichen Maschinenkombinationen Rechnung trägt. Eine einfache, sichere, komfortable und wirtschaftliche Anwendung wird dabei durch einen hohen Grad der Vereinheitlichung der Steckverbinder, gepaart mit einer automatischen Identifikation und Konfiguration, erreicht.
An den konkreten Beispielen Düngerstreuer, Pflanzenschutzspritze und Triebachsanhänger konnte in rechnerischen Modellen und anhand von prototypischen Maschinen eine Vielzahl von Vorteilen erarbeitet werden. Diese reichen von der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs beim Düngerstreuer, über die Reduzierung technischer Restmengen bei der Feldspritze bis zu Verbesserungen in Traktion und Fahrverhalten beim Triebachsanhänger. Insbesondere die häufig mit dem precision farming in Verbindung gebrachten Geräte Düngerstreuer und Spritze profitieren dabei von der guten Regelbarkeit der elektrischen Antriebe. Unproduktive Nebenzeiten zum Ankuppeln und Befüllen können verringert werden. Ein Triebachsanhänger trägt auch zur Bodenschonung bei. Die hier dargestellten Systeme stehen am Beginn einer Entwicklung. Die Vorteilhaftigkeit der Entkopplung der Geräteantriebe von der Drehzahl des Verbrennungsmotors konnte nachgewiesen werden. Besondere Vorteile erschießen sich in Antriebsaufgaben, die typischerweise ein hohes Spektrum von Lasten abdecken müssen, da hier die guten Teillastwirkungsgrade der elektrischen Antriebe verstärkt zum Tragen kommen. Für alle drei Geräte gemeinsam gilt, dass sie bezüglich ihrer Komplexität und Anwendungsfreundlichkeit von einem elektrischen Antrieb profitieren. So kann in allen Fällen der Komfort und die Sicherheit beim Ankuppeln verbessert werden. Allerdings sind die Systeme noch vergleichsweise eingeschränkt in ihrer Funktionalität und dem Grad der Automatisierung. Auf Grund der guten und von externen Faktoren weitestgehend unabhängigen Regelbarkeit der Antriebe kann allerdings ein erhebliches Potenzial in diese Richtung als gegeben vorausgesetzt werden. Um diese in der Zukunft noch wachsenden Funktionen für den Anwender nutzbar zu machen, bedarf es einer verbesserten Einbindung in die Systemsteuerung. Die dazu notwendige Normungsarbeit ist zu leisten.
Nicht immer ist eine einfache Substitution der Antriebsart sinnvoll, der Einsatz elektrischer Antriebe bedarf immer auch der Überprüfung z.B. des Drehzahlniveaus oder ? allgemeiner ? des Arbeitsprinzips. Hierbei muss insbesondere die Überlastbarkeit der elektrischen Maschinen berücksichtigt werden. Das Beispiel Triebachsanhänger zeigt, dass seine Vorteile im Feld im Bereich der Traktion zu sehen sind, während auf der Straße die Fahrdynamikregelung eine größere Rolle spielt. In wie weit der Antrieb jedoch als eine Traktionshilfe für den Einsatz im Gelände oder als über den gesamten Geschwindigkeitsbereich einsetzbarer Fahrantrieb ausgeführt wird, ist nicht zuletzt auch eine Frage der installierten Leistung und damit von Kosten, Gewicht und Bauraum. Letztlich läuft diese Frage auf wirtschaftliche Kriterien hinaus, kann jedoch auch von gesetzlichen Rahmenbedingungen massiv beeinflusst werden.
K1 Elektroantrieb
K1 Schlepper 
K1 Gerätekombination
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2012/645