Bestehende Traktoren für die Landwirtschaft von morgen
Landwirtschaftliche Traktoren werden über viele Jahre und teilweise Jahrzehnte genutzt. Gleichzeitig verändert sich die Landtechnik grundlegend: Elektrische Antriebe, automatisierte Funktionen, Sensorik und intelligente Arbeitsgeräte eröffnen neue Möglichkeiten für eine effizientere, ressourcenschonendere und stärker vernetzte Landwirtschaft.
Viele dieser Entwicklungen setzen jedoch elektrische Leistung, Energiespeicher sowie moderne Kommunikations- und Steuerungsschnittstellen am Traktor voraus. Gerade bei bestehenden Maschinen sind diese Voraussetzungen häufig nur eingeschränkt vorhanden.
Hier setzt AgriBoost an.
Im Projekt wird eine modulare und nachrüstbare Plattform entwickelt, mit der bestehende Traktoren um elektrische Leistung, Energiespeicherung, intelligente Steuerung und digitale Schnittstellen erweitert werden können.
AgriBoost macht aus bestehenden Traktoren eine offene Energie-, Antriebs- und Digitalplattform für die nächste Generation landwirtschaftlicher Maschinen.
Eine Plattform – mehrere Funktionen
Das AgriBoost-System kann abhängig von Traktor, Einsatz und Konfiguration unterschiedliche Funktionen übernehmen.
Elektrische Antriebsleistung kann den bestehenden Verbrennungsmotor in Phasen hoher Leistungsanforderung unterstützen. Gleichzeitig können Brems- und Schubphasen zur Rückgewinnung von Energie genutzt werden. Ein integrierter Energiespeicher ermöglicht es zudem, elektrische Energie gezielt für Fahrantrieb, Arbeitsgeräte oder weitere Verbraucher bereitzustellen.
Über die reine Hybridisierung hinaus soll AgriBoost bestehende Traktoren auch digital ertüchtigen. Die Plattform verbindet Energie- und Leistungsmanagement mit Kommunikations-, Sensor- und Steuerungssystemen und schafft damit die Voraussetzung für neue intelligente Arbeitsgeräte und Assistenzfunktionen.
Je nach Ausbaustufe können beispielsweise elektrische Arbeitsgeräte, Sensorik, Kamerasysteme, GPS- und Teilbreitenfunktionen sowie ISOBUS-basierte Anwendungen eingebunden werden.
Damit entsteht eine Schnittstelle zwischen der langlebigen Traktorflotte von heute und zunehmend elektrischen, automatisierten und digital vernetzten Arbeitsverfahren von morgen.
Bestehende Maschinen weiterentwickeln statt ersetzen
Ziel des Projekts ist es nicht, einen neuen Traktor zu entwickeln. Stattdessen soll untersucht werden, wie bestehende Maschinen möglichst universell und mit begrenzten Eingriffen in das vorhandene Fahrzeug technisch weiterentwickelt werden können.
Das modulare System kann hierzu je nach Anwendung als zusätzliche Einheit am Traktor beziehungsweise zwischen Traktor und Arbeitsgerät integriert werden. Bestehende mechanische Schnittstellen wie Dreipunkt und Zapfwelle sollen weiterhin nutzbar bleiben.
Dadurch kann ein Traktor schrittweise neue Funktionen erhalten, ohne dass das komplette Fahrzeug oder der bestehende Antriebsstrang ersetzt werden muss.
AgriBoost soll damit die Lücke zwischen einer unveränderten Weiternutzung bestehender Maschinen und einer vollständigen Neuanschaffung oder tiefgreifenden Umrüstung schließen.
Anwendungsbeispiel Transport
Ein besonders interessantes Einsatzgebiet ist der landwirtschaftliche Transport.
Bei schweren Transportarbeiten treffen hohe Fahrzeugmassen, wechselnde Steigungen und Gefälle sowie vergleichsweise hohe jährliche Betriebsstunden aufeinander. Gerade hier können elektrische Unterstützung und Energierückgewinnung besonders wirkungsvoll miteinander kombiniert werden.
Beim Bergauffahren kann der elektrische Antrieb den Verbrennungsmotor unterstützen. Bei Gefällestrecken kann ein Teil der Bewegungs- und Lageenergie durch Rekuperation zurückgewonnen, im Batteriespeicher gespeichert und anschließend erneut genutzt werden.
Wie groß der energetische Hebel allein durch Höhenunterschiede sein kann, zeigt eine vereinfachte Beispielrechnung:
Bei einem landwirtschaftlichen Transportgespann mit einer Gesamtmasse von 40 Tonnen werden für die Überwindung von 100 Höhenmetern rund 10,9 kWh mechanische Energie benötigt.
Unter der vereinfachenden Annahme eines Wirkungsgrades des dieselmotorischen Antriebs von etwa 35–40 % entspricht diese Höhenarbeit überschlägig einem Kraftstoffbedarf in der Größenordnung von rund 3 Litern Diesel je 100 Höhenmeter.
Diese Betrachtung zeigt, warum insbesondere hügelige Regionen und intensiv genutzte Transportmaschineninteressant sind. Bei hohen jährlichen Transportleistungen, wie sie beispielsweise bei Lohnunternehmen auftreten, können sich die möglichen Einsparungen über das Jahr zu mehreren tausend Litern Diesel und entsprechend mehreren tausend Euro Betriebskosten summieren. Auch der geringere Bremsverschleiß wird sich bemerkbar machen.
Nach derzeitigen Modellrechnungen erscheint für geeignete, hügelige Transportprofile sogar eine Amortisation des AgriBoost-Systems innerhalb von etwa zwei Jahren grundsätzlich erreichbar. Diese Werte stellen derzeit Modell- und Zielgrößen dar und sollen im Projekt durch Messungen und Praxistests validiert werden.
Ein zusätzlicher wirtschaftlicher Vorteil kann sich aus der elektrischen Spitzenleistung ergeben. Viele Traktoren werden heute auch deshalb in größeren Leistungsklassen beschafft, weil kurzzeitig hohe Leistungsanforderungen sicher abgedeckt werden müssen. AgriBoost könnte perspektivisch dazu beitragen, solche Spitzen elektrisch bereitzustellen.
Damit könnte es in bestimmten Anwendungen möglich werden, Arbeiten mit einem kleineren und im Grundbetrieb effizienteren Traktor zu bewältigen, für die heute häufig eine größere Modellvariante gewählt wird. Auch dieses Potenzial soll technisch und wirtschaftlich weiter untersucht werden.
Die genannten rund 3 Liter stellen dabei keine bereits nachgewiesene Kraftstoffeinsparung durch AgriBoost dar, sondern veranschaulichen den energetischen Bedarf für die reine Höhenarbeit. Die tatsächlich erreichbare Einsparung hängt unter anderem von Streckenprofil, Fahrzeugmasse, Geschwindigkeit, Fahrwiderständen, Rekuperationspotenzial, Systemwirkungsgraden und Betriebsstrategie ab und soll im Projekt experimentell untersucht und validiert werden.
Energie vom eigenen Betrieb nutzen
Zusätzlich eröffnet die Elektrifizierung die Möglichkeit, selbst erzeugte elektrische Energie stärker in landwirtschaftliche Arbeitsprozesse einzubinden.
Energie aus Photovoltaikanlagen kann beispielsweise im Batteriespeicher zwischengespeichert und anschließend für Transportaufgaben, elektrische Arbeitsgeräte oder andere Anwendungen verwendet werden.
Damit wird der Traktor perspektivisch nicht mehr ausschließlich als dieselbetriebene Arbeitsmaschine betrachtet, sondern als Bestandteil eines intelligenten betrieblichen Energie- und Maschinensystems.
Perspektivisch soll dabei auch der gesamte landwirtschaftliche Betrieb in ein entstehendes Energieökosystem eingebunden werden. Traktor, Batteriespeicher, Photovoltaikanlage, Hofverbraucher und elektrische Arbeitsgeräte können dabei zunehmend als zusammenhängendes Energiesystem betrachtet werden.
Der in AgriBoost integrierte Energiespeicher könnte in diesem Zusammenhang nicht nur mobile Anwendungen unterstützen, sondern perspektivisch auch Funktionen eines Hofspeichers übernehmen. Überschüssige Energie aus der eigenen Photovoltaikanlage könnte zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt für betriebliche Verbraucher oder Arbeitsprozesse genutzt werden.
Darüber hinaus soll untersucht werden, inwieweit das System künftig auch eine Notstrom- beziehungsweise Ersatzstromversorgung für den landwirtschaftlichen Betrieb bereitstellen kann. Gerade bei Betrieben mit kritischer Infrastruktur, beispielsweise Lüftungs-, Kühl-, Melk- oder Versorgungstechnik, kann eine zusätzliche dezentrale Energieversorgung einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten.
So entsteht langfristig die Vision eines intelligenten Energieökosystems, in dem Photovoltaik, Batteriespeicher, Traktoren, Hofverbraucher und elektrische Arbeitsgeräte miteinander vernetzt sind und Energie bedarfsgerecht erzeugen, speichern und nutzen.
Forschungs- und Entwicklungsziele
Im Projekt werden insbesondere
- modulare mechanische Systemarchitekturen,
- elektrische Maschinen und Leistungselektronik,
- Batterie- und Energiespeichersysteme,
- Energie- und Leistungsmanagement,
- Steuerungs- und Regelungsstrategien,
- elektrische und digitale Schnittstellen,
- die Integration zukünftiger elektrischer und intelligenter Arbeitsgeräte,
- die Einbindung in betriebliche Energiesysteme sowie
- unterschiedliche landwirtschaftliche Anwendungsszenarien
entwickelt, untersucht und bewertet.
Auf Basis bereits durchgeführter Funktionsnachweise soll ein praxisnaher Demonstrator aufgebaut und anschließend unter realen Einsatzbedingungen erprobt werden.
Ziel ist es, die technischen, energetischen und wirtschaftlichen Potenziale einer modularen Nachrüstung systematisch zu untersuchen und eine Grundlage für die weitere Überführung der Technologie in die landwirtschaftliche Praxis zu schaffen.
Von der Forschung in die Praxis
AgriBoost ist von Beginn an mit Blick auf eine spätere praktische Anwendung konzipiert.
Neben der technischen Entwicklung und wissenschaftlichen Validierung ist daher bereits während der Projektlaufzeit eine Ausgründung und Kommerzialisierung des Systems geplant.
Ziel ist es, die im Forschungsprojekt entwickelte Technologie gemeinsam mit Praxis- und Industriepartnern weiterzuentwickeln, unter realen Einsatzbedingungen zu erproben und schrittweise in eine serien- und marktfähige Lösung zu überführen.
Damit verbindet das Projekt wissenschaftliche Entwicklung, praktische Validierung und Technologietransfer in einem durchgängigen Ansatz.
Vision
Wir entwickeln keine neuen Traktoren. Wir entwickeln die nächste Generation bestehender Traktoren.
AgriBoost soll zeigen, wie die bestehende Maschinenflotte Schritt für Schritt elektrifiziert, digitalisiert und für zukünftige Arbeitsverfahren geöffnet werden kann.
Langfristig soll daraus ein intelligentes landwirtschaftliches Energieökosystem entstehen, in dem Traktor, Hof, Photovoltaik, Speicher und Arbeitsgeräte gemeinsam gedacht werden – mit dem Ziel, Energie effizienter zu nutzen, den Dieselverbrauch zu reduzieren und die Energieversorgung landwirtschaftlicher Betriebe unabhängiger und resilienter zu gestalten.
