Elbilar har på senare år fått mycket uppmärksamhet, eftersom de anses vara en av de viktigaste teknologiska lösningarna för att minska trafikens klimatutsläpp. I och med batteriteknologins utveckling och juridisk styrning har elbilarna blivit ett verkligt alternativ till traditionella bensin- och dieseldrivna personbilar. Tillsvidare används elektricitet ännu sällan i traktorer och lantbruksmaskiner, men situationen kan förändras snabbt i framtiden.
Den elektriska kraftöverföringens verkningsgrad är utan undantag bättre än andra kraftöverföringsalternativ och samtidigt fås elektricitet för lantbruksmaskinernas behov. Det här minskar också för sin del energiförbrukningen och möjliggör att nya teknologiska lösningar kan utnyttjas i lantbruksmaskiner.
Elektrisk kraftöverföring har använts i arbetsmaskiner med hög effektklass, såsom gruvmaskiner, redan en längre tid. I den här typens maskiner används ofta dieselelektrisk kraftöverföring, alltså att dieselmotorn med hjälp av en generator producerar den behövliga eleffekten för den elektriska drivmotorn och arbetsmaskinerna. Så här undviker man användningen av en flerstegig transmission och bränslemotorn och hjulen behöver inte heller vara mekaniskt sammankopplade.
I lantbrukstraktorerna är elsystemet i dag begränsat till 12 volts lågspänning, med vilken man kan använda endast låg effekts arbetsmaskiner, styrsystem och diagnostik.
Diesel-elektrisk kraftöverföring är säkert ett bra alternativ för traktorer med hög effektklass och möjliggör elanvändningen i lantbruksmaskiner, men med den når man inte nödvändigtvis en betydande förbättring i energiförbrukningen. Därför är kraftöverföringens hybridisering, alltså samanvändning av mekanisk och elektrisk energi med elektriska energilager en sannolik inriktning i framtiden även för lantbrukstraktorer.
I dag är lantbrukstraktorernas steglösa transmissioner vanligtvis förverkligade med hjälp av hydraulik, varvid transmissionens verkningsgrad av nöd sjunker i förhållande till den traditionella mekaniska transmissionen. Elektrisk hybridkraftövergöring motsvarar dagens steglösa transmission, där endast hydrauliken ersatts av elektriska manöverdon.
I jämförelse med hydrauliken är fördelen med användningen av el dess bättre reglerbarhet och höga verkningsgrad på ett bredare hastighetsområde. Elenergi är också enklare att lagra till exempel i batterier eller superkondensatorer, varvid bränslemotorns belastningsgrad kan justeras effektivt och öka dess verkningsgrad. Utmaningen i elektrisk hybridkraftöverföring är att den kräver betydande resurser i produktutvecklingen både ekonomiskt och med tanke på teknologin.
Här uppstår frågan varför man inte gör alla traktorer och andra rörliga arbetsmaskiner rent elektriska genom att använda elkemiska batterier som energi- och effektkälla. En sådan lösning verkar fungera bra i personbilar och också i vissa tunga fordon såsom elbussar och distributionsbilar.
Så kallade helelektriska kraftöverföringar har på senare år kommit på marknaden för flera arbetsmaskiner. Bra exempel på dessa är minilastare, teleskoplastare och självgående fodervagnar. I en del maskiner används fortfarande blybatterier, eftersom energibehovet kan vara litet, till exempel några timmars bruk om dagen, och blybatterier är tillsvidare ett kostnadseffektivt alternativ jämfört med litiumbaserade batterier.
I lantbrukstraktorer passar den av batterier beroende helelektriska lösningen tillsvidare dåligt, eftersom även de bästa i litum-ion ackumulatorerna i rimlig storlek inte har en energikapacitet för ens en halv dags lätt fältarbete. Även om batteriteknologin utvecklas med accelererande takt, särskilt nu när elbilarna tillverkas i stora mängder, kan man förmoda att elektrisk hybridkraftöverföring är följande naturliga utvecklingssteg för lantbrukstraktorer.
Antti Lajunen
biträdande professor, agroteknologi,
Helsingfors universitet