"Rekuperation ist in der Regel nicht möglich"

In der Landtechnik sind derzeit viele Entwicklungen zu beobachten - von immer intelligenteren Maschinen bis hin zu vernetzten Systemen in landwirtschaftlichen Betrieben. ATZoffhighway sprach mit Professor Thorsten Lang vom Institut für Landmaschinen und Fluidtechnik der TU Braunschweig über Trends auf der Agritechnica sowie über sinnvolle Antriebsarten in Landmaschinen.

Mitte November findet die Agritechnica statt, die nach Aussagen des Messeveranstalters weltweit größte Ausstellung für Landtechnik. Welche Impulse erwarten Sie von dort?
Ein Landwirt ist heute in erster Linie ein Unternehmer mit einer Vielzahl von Aktivitäten. Eine der wichtigsten ist natürlich die, Nahrungsmittel zu produzieren. Weitere Betätigungsfelder sind aber auch sehr stark im Energiebereich zu finden. Auf der Agritechnica findet er alles, was diese Unternehmungen auf der Maschinenseite stützt. Ein Schwerpunkt liegt hierbei aktuell in der zunehmenden Vernetzung von Maschinen im Gesamtbetrieb. Bei Einzelmaschinen ist die Vernetzung inzwischen durch verschiedene standardisierte Bussysteme schon sehr stark fortgeschritten. Die Ausstattung mit Sensoren zur Messung diverser Größen wie Bodenparameter, Stickstoffgehalt von Pflanzen, Gutfeuchte oder Ertragsmessung ist etabliert. Jetzt folgt langsam die Vernetzung dieser Prozessdaten im Kontext des Gesamtbetriebes. Dem Unternehmer wird hierdurch die Möglichkeit gegeben, seine Geschäftsmodelle zu optimieren.

Also sozusagen ein SAP für den Landwirt?
So könnte man es nennen, wobei ein SAP natürlich andere Aufgaben erfüllt, die bei stationären Unternehmen in der Regel auch sehr viel einfacher sind. Ein Landwirt hat zunächst nur seinen Boden zur Verfügung, das ist seine Ressource, die er nachhaltig und bestmöglich nutzen will, um am Ende ein Produkt mit hohem Qualitätsanspruch und unter umfangreichen gesetzlichen Auflagen zu verkaufen. Bis zum Produkt sind eine Reihe von vielfältigen Prozessen durchzuführen, die insbesondere durch gravierende Störgrößen geprägt sind, man denke allein an Wettereinflüsse. Die Prozesse müssen daher zunehmend vernetzt aufgestellt werden, insbesondere auch um den Einsatz von teuren Betriebsstoffen wie Dünger, Spritzmittel oder Kraftstoff zu senken. Die Agritechnica bildet die Basisplattform, um sich über diese Techniken zu informieren.

Landmaschinen werden also immer intelligenter. Werden in absehbarer Zeit nur noch automatisch fahrende Erntemaschinen beziehungsweise Master-Slave-Maschinen auf den Feldern unterwegs sein?
Dass Maschinen automatisch übers Feld fahren, ist seit einigen Jahren Stand der Technik. Ob sie zukünftig auch autonom fahren, das heißt also ohne Mensch an Bord, ist in Deutschland aus Sicherheitsgründen eher unwahrscheinlich. Es ist bereits technisch realisierbar, dass eine Maschine vornweg fährt und eine zweite im Slave-Modus folgt. Das macht bei vielen Prozessen auch Sinn, beispielsweise beim Überladen von Erntegut. Der Slave-Betrieb stößt aber aus Sicherheitsgründen auf große Bedenken, denn am Ende ist natürlich der Betreiber der Maschinen vollständig für deren sicheren Betrieb zuständig. Ein nächstes Szenario wird sein, dass sich mehrere Maschinen im Feld selbständig organisieren, um komplexe Prozessketten zu optimieren, was aber nicht automatisch heißt, dass kein Bediener mehr auf der Maschine sitzt. Insbesondere das Umsetzen der Maschinen wird ohne Mensch kaum möglich sein. Eine temporäre Entlastung des Bedieners durch automatische Maschinenführung kann aber die Leistungsfähigkeit des Menschen sehr positiv beeinflussen, sodass die Gesamtproduktivität in den engen Zeitfenstern passenden Wetters erheblich gesteigert werden kann.

Welche Rolle spielt hierbei der Isobus, der ja in den letzten Jahren starken Zuspruch erfahren hat?
Der Isobus ist ein notwendiges Kommunikationsnetz, um die Universalmaschine Traktor mit seinen Anbaugeräten zu verknüpfen. Der Traktor alleine ist nicht in der Lage, einen Wertschöpfungsprozess durchzuführen. Erst wenn er über Anhänger oder Anbaugeräte verfügt, wird sein Einsatz sinnvoll. Da wir gerade in der Landtechnik eine sehr große Anzahl unterschiedlichster Geräte von diversen Herstellern vorfinden, ist es sinnvoll, ein solch standardisiertes Kommunikationsnetz aufzubauen. Der Isobus ist heute auf einem sehr guten Stand. Auf der Agritechnica werden auch wieder neue Produkte zu sehen sein, die auf diesem Standard aufbauen.

Welcher Spannungsbereich zeichnet sich beim vieldiskutierten Hochvoltnetz ab?
Beim Hochvoltnetz für die elektrischen Antriebe ist die Situation zurzeit noch anders als beim Isobus. Alle namenhaften Hersteller sind dabei, sich mit elektrischen Antrieben zu beschäftigen. Welche Spannungsniveaus und welche elektrischen Schnittstellen sich am Ende durchsetzen werden, ist im Moment noch überhaupt nicht klar, sondern Gegenstand intensiver Diskussionen. Es gibt einzelne Unternehmen, die sehr viel weiter sind als andere. Aber man möchte und sollte nicht wie so oft den Fehler machen, dass der Vorsprung einzelner Unternehmen automatisch in eine Standardisierung führt.

Bei Baumaschinen wird kräftig in Richtung elektrischer Hybridantrieb geforscht. Sind in der Landtechnik ähnliche Bestrebungen zu beobachten?
Ein Hybrid bedeutet definitionsgemäß, dass aus mindestens zwei verschiedenen Energiesystemen gespeist wird. Insbesondere, wenn elektrische Antriebe zum Einsatz kommen, setzt man Speicher voraus und spricht vom Rekuperationspotenzial. Dieses Potenzial muss natürlich sowohl der Prozess als auch die Maschine hergeben. Wenn wir im landtechnischen Offroad-Bereich Prozesse durchführen, dann ist Rekuperation in der Regel nicht oder nur sehr gering möglich. So gesehen muss man genau überlegen, wann ein Hybrid tatsächlich Sinn macht. Anders ist die Situation bei vollelektrischen Antrieben, also seriellen Strukturen. Elektrische Antriebe haben viele Vorteile bei dynamischen Drehzahlverstellungen oder der Leistungssteigerung durch hohe Drehzahlen. Als Hydrauliker muss ich natürlich auch auf die gravierenden Nachteile bei Betriebspunkten mit hohen Momenten und sehr niedrigen Drehzahlen hinweisen. Die Prüfung, Beurteilung und Optimierung elektrischer Antriebe für alle möglichen Prozesse ist Gegenstand vieler Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Auch in diesem Punkt wird die Agritechnica als auch die kurz zuvor stattfindende Tagung Land.Technik einiges aufzeigen.

Sie sehen also keine Hybridantriebe in der Landtechnik?
Wenn man sich vorstellt, dass ein Feldhäcksler mit mehr als 1000 Liter Dieselkraftstoff morgens losfährt und der abends oftmals aufgebraucht ist, dann ist leicht ersichtlich, dass die Energiedichte von Diesel bei diesen Maschinen kaum durch elektrische Speicher ersetzt werden kann.

Welche Auswirkungen haben die Abgasgrenzwerte gemäß Euro Stufe IV beziehungsweise Tier 4 final auf die Landtechnik?
Die Auswirkungen auf alle Branchen mobiler Maschinen sind dramatisch, weil man hier sehr kurzfristig reagieren musste. Sicherlich werden die Anforderungen unter entsprechenden Kraftanstrengungen erfüllt. Problematisch ist allerdings der Bauraum. Nehmen wir das Beispiel eines Traktors. Wenn bei ihm die Haube verändert werden muss, weil mehr Nebenaggregate unterzubringen sind, dann hat das Auswirkung auf die Lenkung, den Lenkeinschlag, auf die Sicht und auch auf andere Fahrzeugeigenschaften. Und da liegen im Wesentlichen heute die Herausforderungen und auch die Problematiken dieser Vorgaben. Nämlich, dass dieser zusätzliche Bauraum schlicht nicht vorhanden ist - insbesondere bei kleineren Traktoren beispielsweise
für den Weinbau.

Herr Professor Lang, vielen Dank für das Gespräch.

Autor(en): Andreas Fuchs

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