Technik   31. Oktober 2019

„Es ist schwierig, den Strom auf die Maschine zu bringen.“

Professor Dr. Peter Pickel arbeitet bei John Deere am europäischen Forschungsstandort in Kaiserslautern. Wir haben mit ihm darüber gesprochen, welchen Beitrag John Deere zur Elektrifizierung der Landwirtschaft leistet.

Interview: Steven Roller, Bilder: Gabriel Goworek

Professor Dr. Peter Pickel und sein Team treiben bei John Deere die Elektrifizierung von Landmaschinen voran.

Professor Dr. Peter Pickel und sein Team treiben bei John Deere die Elektrifizierung von Landmaschinen voran.

Herr Professor Pickel, wie stellt sich aus Ihrer Sicht der aktuelle Stand der Elektrifizierung der Landwirtschaft dar?

Prof. Pickel: Im stationären Bereich, also bei der Versorgung von Gebäuden und Anlagen aus Fotovoltaik und Biogas, ist der Elektrifizierungsgrad bereits relativ hoch. Bei den Fahrzeugen sieht es dagegen anders aus, einfach weil es schwierig ist, den Strom auf die mobile Maschine zu bringen.

 

Warum gibt es in der Landtechnik eine andere Geschwindigkeit als im Automobilbereich?

Zunächst einmal haben wir komplexere Anforderungen an den Antrieb – es geht ja in der Landtechnik nicht nur um den Fahrantrieb. Auch der Auslastungsgrad von Landmaschinen ist im Vergleich zum Automobil sehr hoch. Das bedingt einen höheren Energiespeicherbedarf auf dem Fahrzeug, den aktuelle Batteriesysteme mit Lithium-Ionen-Technologie noch nicht abdecken können.

Der Auslastungsgrad von Landmaschinen ist im Vergleich zum Automobil sehr hoch.

Die Schnittstellenthematik ist in der Landtechnik ebenfalls um einiges komplexer als beim Automobil. Und nicht zuletzt ist der gesellschaftliche und politische Druck auf die Automobilbranche derzeit noch höher als bei uns in der Landtechnik.

 

Gibt es noch andere Bereiche, außer den Maschinen, die ein Potenzial zur Elektrifizierung bieten?

In der so genannten Sektorkopplung, also der Kopplung der Stromproduktion mit der Wärme- und Kälteerzeugung sowie der Mobilität, liegt sicherlich noch großes Potenzial. Die Teilnahme am Regelenergiemarkt durch das Anbieten von Netzdienstleistungen unter Einbindung von elektrifizierten mobilen Maschinen bietet Agrarbetrieben auch ganz neue ökonomische Perspektiven auf dem Weg zu einer bilanziell energieneutralen Landwirtschaft.

Einiges an Arbeit liegt hier sicherlich noch vor uns bei der Abstimmung von Vergütungsmodellen mit den Energieversorgern und Netzbetreibern und im Aufbau von Kommunikationswegen.

 

Ist die Elektrifizierung in der Landtechnik auf die europäischen Märkte beschränkt oder sehen Sie da einen globalen Trend?

Ich sehe das als eine globale Entwicklung. Gerade in den Ländern, in denen kleinere mobile Landmaschinen mit einem geringeren Leistungsbedarf im Einsatz sind, macht eine Elektrifizierung, beispielsweise über Strom aus PV-Anlagen, Sinn.

 

Ladeinfrastruktur für batteriebetriebene Traktoren

In Kaiserslautern arbeiten die Experten von John Deere unter anderem am Zusammenspiel der Batterie mit der Ladeinfrastruktur.

Ist der vollelektrische Traktor bzw. die vollelektrische Maschine überhaupt das Ziel, das es zu erreichen gilt?

Für uns bei John Deere geht es in der Vorentwicklung darum zu zeigen, dass eine vollelektrische landwirtschaftliche Maschine grundsätzlich funktioniert und sowohl ökonomische wie auch ökologische Potenziale beinhaltet. Das haben wir sowohl mit unserem SESAM-Traktor (Sustainable Energy Supply for Agricultural Machines, Anm. der Redaktion) als auch mit dem GridCON-Projekt, unserem kabelgebunden E-Traktor, unter Beweis gestellt.

Stand heute ist es zu früh für verlässliche Aussagen, was der beste ökonomische und ökologische Weg sein wird Ich gehe allerdings davon aus, dass wir Ende der 2020er Jahre wissen werden, wohin die Reise bei den Antriebsformen in der Landtechnik gehen wird.

 

Könnten Sie bitte die drei wichtigsten Vorteile des elektrischen Antriebs gegenüber dem klassischen Verbrennungsmotor nennen?

Erstens sind elektrische Systeme, also gerade auch Traktor plus Anbaugerät, besser dynamisch regelbar und können damit präziser als mechanische oder hydraulische Antriebe arbeiten. Ein gutes Beispiel ist unsere ExactEmerge-Sämaschine, deren Genauigkeit der Kornablage bei hoher Geschwindigkeit wir nur mit Hilfe von Servomotoren erreichen können.  direkt während des Häckselns ermittelt.

Elektrische Antriebe arbeiten deutlich genauer, weil sie Sensorik beinhalten, etwa zur Erfassung des Drehmoments und der Motordrehzahl.

Zweitens arbeiten elektrische Antriebe auch deutlich genauer, weil sie Sensorik beinhalten, etwa zur Erfassung des Drehmoments und der Motordrehzahl.

Und nicht zuletzt arbeitet eine vollelektrische Maschine zuverlässiger und praktisch verschleißfrei. In Summe ergibt sich dadurch ein höherer potentieller Automatisierungsgrad bei reduzierten Betriebskosten.

 

Welche Auswirkungen hat die Elektrifizierung der Landtechnik für den landwirtschaftlichen Betrieb als Ganzes?

Neben den gerade erwähnten Vorteilen bei den Maschinen ergeben sich für den Landwirt beispielsweise neue Einnahmequellen durch Netzdienstleistungen wie die Einspeisung von Strom, aber auch das Bereitstellen von Pufferkapazitäten. Beim Betriebsmanagement kann durch den Einsatz von vollelektrischen Einheiten der Anteil des selbst verbrauchten Stroms aus der FV- oder Biogasanlage deutlich erhöht werden. Auch die Notstromversorgung kann dann autark geregelt werden. Für die Wartung der Systeme ist natürlich neues Know-How über Elektrik zu erlernen.

 

Funktionsweise Batterie an Traktor und auf dem Hof

Die Batterie kann sowohl direkt am Traktor als auch auf dem Hof genutzt werden.

Was bedeutet der Einsatz von vollelektrischen Antrieben für die Schwarmtechnologie?

Grundsätzlich funktioniert die Schwarmtechnologie unabhängig vom Antrieb der einzelnen Einheiten auf dem Feld. Allerdings macht es Sinn, dass bei einer solchen grundsätzlich neuen Technologie auch die modernste Antriebstechnik zum Einsatz kommt. Stichworte sind auch hier wieder die höhere Präzision und Automatisierungsgrad.

 

Wo liegen die größten Hürden für einen weiteren Ausbau der Elektrifizierung?

Da sind zum einen sicherlich die noch hohen Kosten für Leistungselektronik und Batterien zu nennen. Auf Grund des hohen Leistungs- und Energiebedarfs unserer Maschinen muss man auch bessere Lösungen für die Übertragung der Energie auf das Fahrzeug finden als nur mit Batterien.

Es gibt noch viel zu tun, aber der Einsatz lohnt sich definitiv.

Ansätze hierfür gibt es viele, beispielsweise unser kabelgebundener GridCON-Traktor oder andere für den Mobilitätssektor generell diskutierte Lösungen, wie induktive Energieübertragung oder der Einsatz von Oberleitungen, was ja zurzeit für LKWs auf Autobahnen getestet wird. Schnelllade- und Schnellwechselsysteme bieten ebenfalls noch großes Potenzial. Als wenig vielversprechend für mobile Landmaschinen stufen wir Wasserstoffe als Energieträger ein. Es gibt noch viel zu tun, aber der Einsatz lohnt sich definitiv.