O+P Fluidtechnik 5/2023

FACHTAGUNG VON KIT & FVA

FACHTAGUNG VON KIT & FVA ENERGIEEFFIZIENTE ANTRIEBE FÜR MOBILE MASCHINEN VON DER FORSTWINDE BIS ZUR LENKÖLVERSORGUNG Bild: scharfsinn86 – stock.adobe.com FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG Am 28. Februar fand in Karlsruhe die 9. Fachtagung „Hybride und energieeffiziente Antriebe für mobile Arbeitsmaschinen“ mit ca. 170 Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Industrie statt. Veranstaltet wurde die Tagung durch die FVA GmbH mit wissenschaftlicher Unterstützung durch den Institutsteil Mobile Arbeitsmaschinen (Mobima) des KIT (Karlsruher Institut für Technologie). Zukunftsweisende Ideen wurden diskutiert und die Herausforderungen bei elektrischen und wasserstoffbasierten Antrieben herausgearbeitet. Mittlerweile hat die Fachtagung zu hybriden und energieeffizienten Antrieben für mobile Arbeitsmaschinen von KIT und der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. (FVA) im VDMA schon ihre neunte Ausgabe gesehen. Die etwa 170 Teilnehmer erlebten ein abwechselungsreiches Vortragsprogramm und eine Fachaustellung namhafter Unternehmen im Foyer des Veranstaltungsortes in Karlsruhe. Die Vorabendveranstaltung bot allen Teilnehmenden die Möglichkeit, sich bei geselliger Atmosphäre auszutauschen und einen Einblick in die aktuellen Forschungsthemen am Mobima sowie den anderen Bereichen des Instituts für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) zu erhalten. Unterstützt wurde die Abendveranstaltung durch das Sponsoring der Firmen Bosch Rexroth, Fendt (AGCO) und Hohenloher Spezial-Maschinenbau (HSM). Eröffnet wurde die Tagung am 28. Februar 2023 von Prof. Dr.- Ing. Marcus Geimer vom Karlsruher Institut für Technologie. Darauf folgte Patrick Ahlbrand vom Unternehmen Claas mit einer Keynote zum Thema „Effizienter und nachhaltiger Einsatz von Landmaschinen“. NACHHALTIGKEIT UNTER DER LUPE In der zweiten Keynote zum Thema „Nachhaltigkeit – Ein Begriff macht Karriere“ von Prof. Dr. Dr. h.c. Bastian Kaiser von der Hochschule für Forstwirtschaft in Rottenburg wurde den Teilnehmerinnen und Teilnehmern eine neue Sichtweise auf den Begriff „Nachhaltigkeit“ aufgezeigt. Kaiser betonte in seinem Vortrag immer wieder den Bezug zur Nutzung von Ressourcen im Begriff Nachhaltigkeit. Denn entstanden ist der Begriff in der Forstwirtschaft, wo es um nachhaltige Erzeugung des Rohstoffs Holz ging. Dem Naturraum soll Holz in Form von Bäumen entnommen werden, aber so, dass auch künftige Generationen das noch tun können. Nachhaltigkeit ist also kein „Naturschutz“, sondern eher Ressourcenschutz. Anschließend folgten Vorträge in den Sessions „Innovative Forsttechnik“, „Elektrifizierte Arbeitsmaschinen“ sowie „Energieeffiziente Komponenten“. Abgeschlossen wurde die Veranstaltung mit Beiträgen zum Themenbereich „Klimaneutrale Antriebe“. In den insgesamt 12 Fachbeiträgen wurde die Bedeutung von der Hybridisierung und Effizienzsteigerung im Bereich der Mobilen Arbeitsmaschinen deutlich. Die Beiträge aus Industrie und Forschung zeigten, dass die Themen Klimaneutralität und Nachhaltigkeit auch im Umfeld der mobilen Arbeitsmaschinen Haupttreiber der Entwicklung sind. Insbesondere die Elektrifizierung bzw. Hybridisierung von Fahr- und Arbeitsantrieben hat sich als großes Potential für die Effizienzsteigerung erwiesen. Des Weiteren wurde auch der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger mehrfach als wichtiges Forschungsthema adressiert. Das Gewicht der Batterien sowie der raumbedarf des Energieträgers Wasserstoff waren dabei die negativen Komponenten, die auch quantifiziert wurden. TAGUNGSBAND ONLINE In den Pausen zwischen den Vorträgen konnten sich die Teilnehmenden auf der begleitenden Fachausstellung der Firmen Bosch Rexroth, Hydac, InMach, RheinTacho und Shimadzu über neue Produkte und Innovationen informieren. Der zur Veranstaltung herausgegebene Tagungsband mit der ISBN 978-3-7315-1260-8 wird in digitaler Form über die KIT-Bibliothek kostenlos zur Verfügung gestellt. www.hybridtagung-karlsruhe.de 14 O+P Fluidtechnik 2023/05 www.oup-fluidtechnik.de

DIESEL-ELEKTRISCHE ANTRIEBSTOPOLOGIEN FÜR MOBILE MASCHINEN Um die verschiedenen Schwierigkeiten mit der Energieversorgung bei der Elektrifizierung vorerst zu umgehen aber dennoch die Vorteile elektrischer Antriebe in mobilen Arbeitsmaschinen nutzen zu können, ist der dieselelektrische Antrieb ein Lösungsweg. Dabei treibt ein Dieselmotor einen Generator an, der die Stromversorgung organisiert – ob mit Zwischenspeicher oder ohne. Bosch Rexroth hat aus diesen Gründen die eLion-Plattform entwickelt. Grundlage sind permanenterregte Synchronmaschinen in einem Leistungsbereich von 20 bis 250 kw und passende Inverter. Dazu gehören ebenfalls Hochdrehzahlgetriebe, optimierte Hydraulik, on-board Ladegeräte, DC/DC-Wandler und Kabel. Dieses Angebot soll Maschinenherstellern die Elektrifizierung ihrer Flotte erleichtern. Dr. Steffen Mutschler, Bosch Rexroth AG, Ulm E100 – VOM PROTOTYP ZUR SERIENREIFE Der e100 ist der erste elektrisch betriebene Traktor von Fendt, der zur Serienreife entwickelt wird. Es ist ein Traktor mit 700 V Bordspannung, elektrifizierten Nebenaggregaten und einer elektrischen Antriebsleistung von ca. 50 kW. Das Fahrzeug soll sowohl Landwirten die Gelegenheit geben, Arbeiten lokal emissionsfrei durchzuführen, als auch Fendt neue Märkte erschließen. Fries stellte fest, dass Stromproduktion auf Höfen heute bereits Standard ist, was die Verbreitung elektrischer Antriebe begünstigen könnte. Der e100 hat sich beispielhaft im Mäheinsatz auf einer öffentlichen Fläche bewährt, wo die Emissionsfreiheit einen besonderen Vorteil darstellt. Batteriekapazität war dafür ausreichend. Tests haben allerdings gezeigt, dass im Winter für die Heizung der Fahrerkabine viel Energie aufgewendet werden müsste. Da im Betrieb der Lärm des Verbrennungsmotors nicht mehr vorhanden ist, war die Lautstärke der Hydraulik deutlich vernehmbar. Die Problematik des Akku-Recyclings ist noch nicht vollständig gelöst. Stefan Fries, AGCO GmbH, Marktoberdorf EFFIZIENTER UND NACHHALTIGER EINSATZ VON LANDMASCHINEN Die Keynote von Patrick Ahlbrand zu Beginn der Fachtagung warf einen grundsätzlichen Blick auf die Energieeffizienz von Landmaschinen. Ahlbrand stellte fest, dass sich der Energiebedarf für die Erzeugung einer Tonne Weizen in den letzten 60 Jahren um 50 % gesenkt hat – von 2,89 l Diesel auf 1,47 l. Weiterhin wagte er die Prognose, dass sich in den nächsten Jahren die Bodennutzung aufgrund von Klimawandel und Regulierung von Pflanzenschutzmitteln ändern wird. Es wird zu vermehrter Rotation in der Fruchtfolge kommen und heterogene Pflanzen werden aufbearbeitet werden müssen. Daher wird der Markt, so Ahlbrand, nach vielseitigen Maschinen verlangen. Diese Vielseitigkeit wiederum wird eine erhöhte Bedieneffizienz erfordern. Verschiedene Stadien der Automatisierung werden daher immer häufiger in die Maschinen integriert werden. Was alternative Antriebe angeht, da sah Ahlbrand Probleme bei großen Maschinen. Die nötige Energie in Batterien zu tranportieren wird zu hohen Gewichten führen, wasserstoffbasierte Antriebe wiederum müssen ihren Treibstoff in sehr voluminösen Tanks transportieren. Unter Umständen müssten Arbeitsschritte neu gedacht werden, so Ahlbrand. Patrick Ahlbrand, Claas, Harsewinkel Bild: stockddvideo – stock.adobe.com SIMULATIVE UNTERSUCHUNG ZUM ENERGIEBEDARF EINER SCHREITENDEN FORSTMASCHINE Dieser Beitrag zeigte auf, wie es möglich sein könnte, den Energiebedarf der Fortbewegung eines Protalschreitwerks in einem frühen Stadium der Entwicklung zu berechnen. Dafür hatte die Forschergruppe um Sebastian Beiser, Marco Wydra und Marcus Geimer eine gekoppelte Simulation, bestehend aus Mehrkörper- und Hydraulikmodell erschaffen. Dabei wurde zunächst die Bewegungs- und Steuerungsabfolge beschrieben und sodann in drei Teilbewegungen unterteilt. Die Simulationen zeigen, dass für einen Bewegungsablauf eine Energie von 174 Wh benötigt wird. Diese Fortbewegungsart einer mobilen Maschine ist ungewöhnlich und wohl nur in sehr speziellen Umgebungen sinnvoll. Angedacht waren Forstarbeiten auf feuchtem Untergrund. M. Sc. Sebastian Beiser, akademischer Mitarbeiter im KIT, Karlsruhe