Springe zum Hauptinhalt der Seite

Fachsektionen

KombiWkz

KombiWkz

Elektrisch angetriebene Einarbeitungswerkzeuge zur kombinierten Wirtschaftsdüngerausbringung und Bodenbearbeitung für eine mehrlagige, definierte Einbringung bei reduziertem Zugkraftbedarf

Projektkoordinator

Prof. Dr. Herlitzius
Technische Universität Dresden – Fakultät Maschinenwesen, Institut für Naturstofftechnik, Dresden
herlitzius@ast.mw.tu-dresden.de 

Verbundpartner

Technische Universität München, Lehrstuhl für Agrarsystemtechnik
Vogelsang GmbH & Co. KG
ZF Friedrichshafen AG

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung einer Applikationseinheit mit reduziertem Zugkraftbedarf für Wirtschaftsdünger und Gärreste aus Biogasanlagen. Elektrisch angetriebene Traktionswerkzeuge sollen Einsparungen bei Treibstoffverbrauch an der Zugmaschine und Emissionen aus Abgasen sowie eine Expansion von Einsatzmöglichkeiten für das Kombinationswerkzeug bewirken. Durch die sofortige Wirtschaftsdüngereinarbeitung wird eine Minderung der Geruchsbelästigungen und die Reduktion der gasförmigen Stickstoffverluste erreicht.

Die Erprobung der einzelnen Funktionselemente erfolgt mehrstufig. Zunächst wird die Optimierung der Gülleschare in der Bodenrinne untersucht, um widerstandsarme Werkzeugkombinationen zum Einsatz zu bringen. Gleiches wird mit den geplanten Antriebselementen der Traktionseinheit durchgeführt. In Freilandversuchen werden die Triebkraftbeiwerte der jeweiligen Elemente ermittelt. Die Ergebnisse fließen in die Konstruktion des finalen Funktionsmusters ein. 

Da sich der Bestand von Zugmaschinen mit fest eingebautem elektrischen Generator nur langsam entwickelt, wird in den Versuchen ein Powerpack der TU Dresden eingesetzt, welches an der Frontzapfwelle des Zugfahrzeugs angebracht wird und die benötigte Leistung bereitstellt. Es sind Elektromotoren zur Prüfung eingeplant, die für die bodenbearbeitenden und die Zugkraft unterstützenden Anwendungen kein limitierender Faktor sind. Der Aufwand für Kühlleistung und Mechanik bis hin zur anzutreibenden Traktionseinheit bleiben gering. Das Gesamtsystem orientiert sich an sicherheitsrelevanten Erfordernissen und steht dem Vorhaben als fertig steuerbare Systemlösung zur Verfügung.

Ergebnisse

Mit den Versuchen der TU Dresden konnte nachgewiesen werden, dass die elektrische Triebkrafterzeugung im Gespann Zapfwellengenerator-Traktor-Bodenbearbeitungsgerät im realen Feldeinsatz funktionsfähig ist. Die Steuerung und Regelung der Traktionsleistung des Bodenbearbeitungsgerätes ermöglicht es, den Gesamtwirkungsgrad des Gespanns und die Zugkraftreduzierung gezielt zu beeinflussen. Die Versuche zeigten zudem, dass die Art der Gestaltung der Triebkraftwerkzeuge, in Kombination mit der Regelung, einen optimalen Einsatz bezüglich Zugkraftentlastung und zusätzliche ackerbaulichen Funktionen ermöglichen.

Die Sensordaten aus den Feldversuchen an der TU München zeigen eine Zugkraftreduzierung im landwirtschaftlichen Arbeitsgang von 30 %, bei einem Schlupf an der Traktionsrolle von 20 %. So führt die Zugkraftbedarfsreduzierung des Versuchsträgers trotz gleichzeitiger Erzeugung der elektrischen Energie aus dem Powerpack an der Frontzapfwelle zur Reduzierung des Dieselverbrauchs. Unter verschiedenen Fahrzuständen regeln Notfallsysteme eine Begrenzung, um keinen Schub des Kombinationsgeräts auf das ziehende Fahrzeug zu erzeugen.

Die ZF Friedrichshafen AG konnte ein optimiertes Design für die Entwicklung eines neuen Elektromotors mit spezieller Auslegung im Hinblick auf den geplanten Feldeinsatz erreichen. Das Portfolio im Bereich Agrareinsatz erweitert sich damit nachhaltig und bildet die Grundlage für weitere Anwendungsmöglichkeit in der Landwirtschaft.

Verwertung

Das fertige Funktionsmuster entspricht mit einer Arbeitsbreite von 6 m den üblichen Arbeitsbreiten in der Wirtschaftsdüngerausbringung mit sofortiger Bodenbearbeitung. Der Reihenabstand wurde auf 75 cm festgelegt, um einen marktnahen Prototypen für eine Anwendung im Mais darzustellen. Die Markteinführung wird für den Zeitpunkt der generellen Integration von Generatoren im Antriebsstrang moderner Traktoren anvisiert. Die Vogelsang Maschinenbau GmbH beobachtet die Entwicklungen intensiv. 

Darüber hinaus gibt es eine kombinierte Nachrüstlösung über Generatoren an der Frontzapfwelle, wodurch die Nachfrage am Markt gestärkt würde. Der Verbund sieht weitere Möglichkeiten mit elektrischer Unterstützung Elemente der Bodenbearbeitung und Gülleausbringtechnik weiterzuentwickeln und zur Marktreife zu führen.