Unter den aktuellen Randbedingungen ist eine deutliche Reduktion der Treibhausgasemissionen – auch in der Landwirtschaft – unerlässlich geworden. Die Branche sieht sich dadurch veranlasst, alternative Antriebskonzepte zu entwickeln, sei es durch den Einsatz neuer Kraftstoffe oder verschiedener Motortechnologien. «Derzeit verwenden die Hersteller von landwirtschaftlichen Geräten unterschiedliche Energieträger», erklärt Claude Dénervaud, Leiter der mechanischen Werkstätten und Abteilungsvorsteher der landwirtschaftlichen Ausbildung am Landwirtschaftlichen Institut Grangeneuve. Das Thema stand auch im Mittelpunkt der letzten Agritechnica. An der Fachmesse präsentierten die Hersteller neue serienreife und vorproduktionsreife Entwicklungen mit alternativen Antriebssystemen für Landmaschinen. Diese Fortschritte gehen jedoch mit technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen einher, insbesondere in Bezug auf Platzbedarf und Gewicht der Fahrzeuge sowie Energieversorgung auf den Betrieben.
Eine mit Photovoltaikmodulen verbundene Biogasanlage ermöglicht eine zusätzliche Stromerzeugung.
Optimierter Dieselmotor
Ein erster Ansatz besteht darin, den klassischen Dieselmotor beizubehalten und ihn durch eine partielle Elektrifizierung zu ergänzen. Dadurch lassen sich die Gesamteffizienz steigern und der Kraftstoffverbrauch senken. Allerdings bleibt das Potenzial zur Reduktion der CO 2 -Emissionen begrenzt, solange weiterhin fossiler Dieselkraftstoff eingesetzt wird. Für Claude Dénervaud steht fest: «Bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen unter 100 PS werden die Hersteller weiter auf Elektroantrieb mit Energie aus einer Batterie setzen.» Die elektrischen Hoflader und Roboter, die für Arbeiten auf dem Betrieb oder dem Feld im Angebot sind, belegen die Effizienz dieser Maschinen.
Claude Dénervaud, Mechaniker und Dozent«Elektrizität ermöglicht die beste Leistungsausbeute für ein Fahrzeug.»
Treibstoffe für Dieselmotoren
Alternative Flüssigtreibstoffe weisen eine bessere CO 2 -Bilanz auf bei gleichzeitiger Nutzung etablierter Motortechnologien. Zurzeit stehen mehrere Optionen zur Verfügung, wie etwa reines, chemisch unverändertes Pflanzenöl (P100). Aufgrund seiner höheren Viskosität sind jedoch Anpassungen am Motor erforderlich. Ebenfalls relevant ist Biodiesel (B100 bzw. FA-ME), der überwiegend aus Raps gewonnen wird. Er kann in herkömmlichen Dieselmotoren eingesetzt werden, ist jedoch temperaturempfindlich und nur begrenzt lagerfähig. Hydriertes Pflanzenöl (HVO) weist sehr ähnliche Eigenschaften wie konventioneller Dieselkraftstoff auf. Es kann – sofern eine entsprechende Zulassung vorliegt – ohne technische Modifikationen am Motor eingesetzt werden und gilt als vielversprechende Übergangslösung. Allerdings ist HVO nur begrenzt verfügbar. Synthetische Kraftstoffe sind potenziell CO 2 -neutral und mit bestehenden Motoren kompatibel, ihre Herstellung ist allerdings mit einem hohen Energieaufwand verbunden.
Gasförmige Kraftstoffe
Methan und Wasserstoff, sowohl in komprimierter als auch verflüssigter Form, stellen weitere alternative Energieträger dar. Das grösste Hemmnis für deren Einsatz liegt in ihrer Energiedichte, die grossvolumige Speicher erfordert. Hinzu kommen hohe Kosten und der herstellungsbedingte CO 2 -Fussabdruck, sofern diese Energieträger nicht aus erneuerbaren Quellen stammen. «Insgesamt werden zurzeit lediglich 3 % des genutzten Wasserstoffs aus Biomasse oder erneuerbarem Strom erzeugt und sind für Fahrzeuge zugelassen», fügt Claude Dénervaud an.
Elektrische Antriebssysteme
Die Elektrifizierung schreitet zwar voran, ihre Anwendung in der Landwirtschaft bleibt aber bislang begrenzt. Batteriebetriebene Elektroantriebe arbeiten sehr effizient, stossen bei leistungsstarken landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen jedoch an ihre Grenzen. In der Praxis kommt diese Technologie daher vorwiegend bei Maschinen mit kleiner bis mittlerer Leistung zum Einsatz.
Brennstoffzellensysteme auf Wasserstoffbasis produzieren Strom direkt an Bord des Fahrzeugs. Ihre technische Komplexität, die hohen Kosten und die begrenzte Reichweite bremsen jedoch ihre Verbreitung. Ein weiterer entscheidender Faktor ist der Wirkungsgrad der verschiedenen Kraftstoffe. «Der Anteil der Energie, der tatsächlich für die Fortbewegung genutzt wird, variiert je nach Energieträger erheblich. Für Benzin beträgt er rund 30 %, für Diesel 40 %, für Wasserstoff 55 bis 60 % und für Strom rund 95 %», betont Claude Dénervaud.
Ein einheitlicher Dieselersatz fehlt bislang. Kurz- bis mittelfristig werden daher mehrere Antriebstechnologien parallel eingesetzt, die unterschiedliche Anforderungen der Landwirtschaft abdecken. Für eine einheitliche, übergreifende Lösung sind grundlegende energetische, industrielle und wirtschaftliche Fortschritte nötig.
Unser Tipp
Die verschiedenen Treibstoffe im Überblick
– Biodiesel: Neben reinen Pflanzenölen können auch andere ölhaltige Stoffe, etwa Altfette, für die Herstellung hydrierter Pflanzenöle verwendet werden. Durch den Einsatz von Wasserstoff werden diese Stoffe zu HVO (hydriertes Pflanzenöl) umgewandelt. HVO weist ähnliche Eigenschaften wie Diesel auf.
– Diesel: Als nicht erneuerbarer fossiler Brennstoff muss er früher oder später – wenn die natürlichen Vorräte erschöpft sind – ersetzt werden.
– Elektrizität: (Batterie): Eine geeignete Option für landwirtschaftliche Maschinen bis rund 100 PS, sofern erneuerbarer Strom zur Verfügung steht.
– Wasserstoff: Für den Einsatz in Landmaschinen muss Wasserstoff komprimiert oder verflüssigt werden. Klimavorteile entstehen nur, wenn er aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff in Strom um und treiben die Maschine elektrisch an.
