Technisch | Teilelektrifizierter Mähdrescherantrieb von Claas: Dreschen mit E-Boost?

Während man in der Entwicklungsabteilung bei Claas für kleinere Traktoren und auch (Hof-) Lader in Zukunft durchaus batterie-elektrische Antriebe sieht, könnte es bei mittleren Traktoren, Radladern usw. mit mehr Leistungsbedarf und womöglich größerem Abstand zwischen Einsatzort und Ladestation dagegen auch ein Gasmotor oder Wasserstoffantrieb sein. Bei Großtraktoren, Mähdreschern und Feld­häckslern sehen die Entwickler derzeit allerdings keine Alternative zum Verbrennungsmotor mit flüssigem Kraftstoff. Um die (Antriebs-)Energie von 1.000 l Diesel zu ersetzen, würde eine Lithium-Ionen-Batterie schließlich 25 t wiegen. Und auch ein Wasserstoffantrieb sei kaum realisierbar, da 1 kg Wasserstoff rund achtmal mehr Volumen hat wie 1 kg Diesel. Zudem sei die Tank­infrastruktur und -kühlung aufwändig und teuer.

Teilelektrischer Antrieb

Auf der Suche nach anderen Möglich­keiten, die Effizienz beim Mähdrescher zu steigern, hat Claas einen teilelek­trischen Antrieb entwickelt. Dazu wurde der 340 kW/462 PS starke Dieselmotor eines Lexion 7500 am Zentralgetriebe um eine E-Maschine mit 55 kW/75 PS Leistung erweitert. Zusammen mit einem 48-Volt-­Wechselrichter kann diese E-Maschine in Sekundenbruchteilen zwischen der Funktion als Motor oder als Generator wechseln. So wird die installierte Batterie mit einer Kapazität von 2,7 kWh entweder ge- oder entladen.

Wie Versuche von Claas zeigen, fängt der E-Motor kurzzeitige Lastspitzen (< 10 s) ab. Und wenn gerade weniger Leistung benötigt wird, lädt der Generator die Lithium-­Eisenphosphat-Batterie wieder auf. Durch dieses Zusammenspiel der Komponenten war die Auslastung des Dieselmotors viel gleichmäßiger, die Dreh­zahl schwankte kaum noch (Grafiken „Leistungsabnahme beim Weizendrusch“ und „Drehzahlschwan­kungen unter Last). Erst bei längeren Phasen mit erhöhtem Leistungsbedarf reduziert die Maschine per Cruise Pilot die Geschwindigkeit.

Gleichmäßige Auslastung

Die geringeren Drehzahlschwankungen und die gleichmäßigere Auslastung des Verbrenners hat viele Vorteile. So könnte der Motor z. B. rund 10 % kleiner dimen­­sioniert werden, da nur die mittlere Dauer­antriebsleistung bereitgestellt werden muss. Gleichzeitig kann der Verbrenner dauerhaft im kraftstoffsparenderen Be­triebspunkt laufen, da der E-Motor seine Leistung bei Lastspitzen sehr viel schneller mobilisiert. Somit wird es auch einfacher, den Mäh­drescher an seiner Leistungsgrenze zu fahren — mit gleichmäßigerem Gutfluss für bessere Druschqualität und weniger Ernteverluste.

Noch nicht wirtschaftlich

Ein teilelektrischer Antrieb kann die Effi­zienz von Ernte­maschinen deutlich steigern, indem die Spitzenlasten von der E-Maschine abgefangen werden. Allerdings ist die Wirtschaftlichkeit einer solchen Entwicklung noch nicht gegeben, da die Preise für E-Antriebe und Speicher derzeit noch zu hoch sind.