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Description
Bis 2045 müssen auch mobile Landmaschinen auf erneuerbare Antriebsenergien umgestellt werden. Neben weiteren erneuerbaren Antriebsenergien ist elektrischer Strom vielversprechend. Vorteile sind die hohe Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Energien, die Möglichkeit, diesen selbst z. B. über Photovoltaik zu erzeugen, und höhere Systemeffizienzen gegenüber verbrennungskraftbasierten Systemen. Hemmnisse wie die geringe Energiedichte von Batterien und die zusätzlichen Kosten der Ladeinfrastruktur erfordern eine umfassende Systembetrachtung. Da es keine Universallösung für sämtliche pflanzenbaulichen Verfahren geben wird, sollten auch unkonventionelle Ansätze weiter geprüft werden.
In dieser Arbeit werden drei Szenarien der Energieversorgung elektrifizierter mobiler Landmaschinen untersucht: Erstens die netzgebundene und die batterieelektrische Bodenbearbeitung anhand einer Traktor-Grubber-Kombination (230 kW, 6 m) über ein Wide-Span-System in Anlehnung an eine Linearberegnungsanlage mit Erweiterung um eine Oberleitung sowie ein Batteriewechselsystem. Zweitens die batterieelektrische Bodenbearbeitung anhand einer Traktor-Grubber-Kombination (110 kW, 3 m) über ein Batteriewechselsystem und drittens die Batterieelektrifizierung einer selbstfahrenden Feldspritze (100 kW, 36 m) mit fest verbauter, integrierter Bordbatterie. Mit der landwirtschaftlichen Verfahrenssimulation des Instituts für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge (TU Braunschweig) werden für 2030 und 2045 der Energiebedarf und die Arbeitserledigungskosten prognostiziert und mit der dieselbasierten Versorgung verglichen. Analysiert werden unter anderem Batterieauslegung, Ladeleistungen (22 kW AC, 200 kW DC) und Batteriewechsellogistik.
Elektrische Systeme sind effizienter und benötigen dadurch weniger Energie als dieselbasierte. In der Bodenbearbeitung führen die erforderlichen Wechsel- und Ladezeiten der Batterien jedoch zu einer geringeren Flächenleistung der elektrischen Systeme. Die batterieelektrische selbstfahrende Feldspritze erzielt durch Nutzung der prozessbedingten Stillstandzeiten zur Batterieladung die identische Flächenleistung wie die dieselbetriebene. Elektrische Energieversorgungssysteme für mobile Landmaschinen werden bis 2045 wirtschaftlicher werden. Dies ist insbesondere auf sinkende Anschaffungspreise für elektrische Landmaschinen und deren Infrastrukturen sowie relativ auf die steigenden Dieselkosten infolge höherer CO2-Preise zurückzuführen. Zukünftig sollten Lade- und Wechselstrategien der Batterien optimiert und Geschäftsmodelle zur Aufteilung der Infrastrukturkosten auf mehrere landwirtschaftliche Betriebe entwickelt werden. Erforderlich sind Ladeleistungen über 200 kW, Ausbau des Stromnetzes und Mittelspannungsanschlüsse für landwirtschaftliche Betriebe.
