Selv tunge motorer skal anbringes på testbænken for at kontrollere den krævede udstødningsgaskvalitet ved hvert driftspunkt og dens reducerede brændstofforbrug. Fra 27. februar til 5. marts 2022 viser SYSTEMS & COMPONENTS, der finder sted inden for Agritechnica-messen i Tyskland, optimeringerne i brændstofeffektivitet i den nyeste generation af off-highway-motorer. De teknologileverandører, der udstiller i Hannover, tilbyder omfattende systemkompetence, der omfatter intelligent efterbehandlings- og indsprøjtningsteknologi til udstødningsgas til diesel, biodiesel eller flydende gas.
(DLG) Selvom forbrændingsmotorer, især dieselmotorer, betragtes bredt som randen af udryddelse i den offentlige debat, er de langt fra færdige i off-highway-sektoren, hvor de repræsenterer høj tilgængelighed, pålidelighed og lave driftsomkostninger med dokumenteret levetid under selv de hårdeste forhold. Ud over branchespecifikke faktorer er det især effektivitet og de juridiske krav til reduktion af forurenende stoffer, der er de teknologiske drivkræfter. De fremskridt, der er opnået inden for motorudvikling for at optimere mobile arbejdsmaskiner med hensyn til brændstofforbrug og emissioner, vil være et af de centrale temaer på SYSTEMS & COMPONENTS, der finder sted for femte gang parallelt med Agritechnica i Hannover, Tyskland.
Lavere emissioner ved høj ydelse
Næsten alle leverandører af konventionelle forbrændingsmotorer vil være til stede på stedet i Hannover med et omfattende udvalg af løsninger, der gør det muligt for OEM-kunder at overholde de strenge regler for udstødningsemissioner i henhold til European Off-Highway Stage V og US Off-Highway Tier 4 final. Mange af disse nye udviklinger følger konsekvent princippet om nedskæringer: dokumenterede komponenter til brændstofindsprøjtning (common rail-system), motor- og luftstyring samt efterbehandling af udstødningsgas sammen med mindre motorer danner brændstofbesparende kraftværk.
Leverandører lægger stor vægt på modulerne i deres motorsystemer. Komponenter med fleksibel montering muliggør forskellige installationsmuligheder og systemintegration i overensstemmelse med kravene. Versionerne adskiller sig f.eks. På grund af blæsertilbehør og bæltedrev, topdæksler og oliepander af plast og aluminium, op til og med turboladere med wastegate eller ladetrykregulering med variabel turbinegeometri. I modsætning til deres dieselmotorer er motorer, der kører på naturgas, udstyret med afkølet udstødningsgasrecirkulation. For at overholde emissionsbestemmelserne er motorerne udstyret med et efterbehandlingssystem til udstødningsgas bestående af et dieselpartikelfilter (DPF), selektiv katalytisk reduktion (SCR) og dieseloxidationskatalysator (DOC).
Med biomethan til klimaneutral mobilitet
De forskellige krav, der stilles til mobile maskiner såsom dumper, mobile gravemaskiner, traktorer eller mejetærskere betyder imidlertid også, at der ikke er nogen fælles motorløsning. I denne sammenhæng vil åbenhed over for teknologi være vigtige nøgleord i SYSTEMS & COMPONENTS, når man vurderer porteføljen af motorer. Foruden dieselmotorer præsenteres derfor også en række andre koncepter såsom parallel hybrid, range extender, plug-in hybrid og fuldt elektriske systemer på B2B-platformen i Hannover. Yderligere fokus på messen vil blive placeret på alternative brændstoffer, der har til formål at lette vejen til klimaneutral mobilitet. Blandt andet vil naturgasmotorer, der er designet specielt til off-road applikationer i landbrugs- og byggemaskiner, også blive udstillet. Under reelle driftsforhold leverer disse omkring ti procent mindre kuldioxid end dieselmotorer.
I denne proces skifter brugen af biomethan i stigende grad fokus i landbruget, som demonstreret af New Holland T6 Methan Power - verdens første volumenproduktionstraktor, der kører på 100% metan. I sin indre bruger en sekscylindret motor fra FPT Industrial med en slagvolumen på 6.7 liter komprimeret (CNG), flydende (LNG) eller vedvarende (biomethan) naturgas og overholder EU Stage V-emissionsstandarden takket være brugen af en trevejskatalysator. De første traktorer er planlagt til levering i løbet af de næste par måneder af 2021 med et imponerende antal forudbestillinger, der forventes produceret og leveret i år. I fremtiden vil det derfor være muligt at genoptanke på gårdens eget biogasanlæg, forudsat at der findes en tilsvarende balsam. Hvis planten derudover fermenterer flydende eller fast gødning, kan CO2-balancen endda være negativ.
Syntetiske brændstoffer som en ny mulighed
Syntetiske brændstoffer tilbyder en mulig løsning i nul-kulstof-scenariet, der hidtil er blevet relativt overset. Sådanne brændstoffer kan produceres ved hjælp af regenerativ elektricitet. Den største fordel ved disse strøm-til-væske-baserede e-brændstoffer er deres høje energitæthed, især sammenlignet med batterisystemer. Baggrunden for dette er, at selv om små erhvervskøretøjer i landbrugsbrug kan elektrificeres fuldt ud, er dette en enorm udfordring for tunge mobile arbejdsmaskiner. Delvis elektrificering af drivlinjen parallelt med mindre motorer med syntetiske brændstoffer er en mulighed for at opnå relevante CO2-reduktioner. Et eksempel på dette er methanol, der produceres regenerativt, og som kan bruges som drop-in erstatning for off-highway sektoren. Udfordringen ved e-brændstoffer er deres krav til regenerativ elektricitet til CO2-neutral elektrolyse, og at dette ikke er tilgængeligt i tilstrækkelige mængder på nuværende tidspunkt. Dette vigtige aspekt på vejen mod en klimaneutral fremtid vil blive diskuteret af ingeniører og eksperter i ekspertforaerne 'Future Lounge' på SYSTEMS & COMPONENTS.
I lang tid har brint spillet en underordnet rolle i udviklingen af CO2-neutrale drevkoncepter i off-road-sektoren. Den komplekse omdannelse af andre former for energi til brint syntes at være for kompleks til at nå målet. Da EU imidlertid lancerede 'European Clean Hydrogen Alliance' (ECH2A) i juli 2020, skifter branchefokus i stigende grad til dette emne og ikke uden god grund, da regenerativt produceret brint ikke kun er egnet som brændstof til brændselsceller, men kan også bruges direkte i forbrændingsmotorer og gasturbiner. Da brint er et brændstof, der ikke indeholder kulstof, opstår der kun minimale emissioner hovedsageligt fra forbrændt smøreolie. Takket være de lave udstødningstemperaturer ligger nitrogenoxidudgangene allerede under grænseværdierne, selv uden udstødningsgasefterbehandling. Effektiv, mager drift resulterer desuden i en forbrugsfordel sammenlignet med konventionelle forbrændingsmotorer.
Brintmotorer tager fart
Så hvordan ser det ideelle brint-drivsystem til en gravemaskine ud? SYSTEMER & KOMPONENTER sigter mod at besvare dette spørgsmål med de tilpasninger af motor og turbomotor, der er nødvendige for at opnå dette. Motorproducent Deutz har allerede præsenteret en sådan prototype som et alternativ til brændselscelle-teknologi: TCG 7.8 H2. Brintvarianten af den sekscylindrede in-line motor til landbrugsmaskiner kan også bruges i forskellige hybridkonfigurationer i kombination med elektriske drev. Opskriften på succes for CO2-fri forbrændingsmotorer består af effektiv indsprøjtning, mager forbrænding, udstødningsgasrecirkulation, turboladning og en speciel brintkatalysator. Et projekt, der gennemføres ved Institut für Kolbenmaschinen (Institut for stempelmotorer) ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT), er også eksemplarisk i denne sammenhæng. Den undersøger potentialet for fremtidige forbrændingsmetoder ved hjælp af eksemplet med tunge erhvervskøretøjer. For at gøre dette injiceres brintet i en første fase i motorens indsugningsmanifold og derefter senere, efter konvertering af motoren, direkte i cylinderen. Gennem denne proces er institutdirektør professor Thomas Koch og hans forskergruppe i stand til at analysere indflydelsen af blandingsdannelse på forbrændingen. Målet er at etablere fremtidige teknologikøreplaner for erhvervskøretøjsdrev på dette grundlag og at bestemme de tekniske udfordringer, der er forbundet med implementering af brintmotorer.
Fremtidens motorblanding
Ydelsen for moderne køretøjer uden for motorvejen er baseret på pålidelig og præcis drift af motorerne. Dieselmotoren forbliver den valgte motor i teknologimixet i overskuelig fremtid, men den har nu konkurrence. Uanset om det er gas, hybrid eller elektrisk, hvad angår det ledende SYSTEMS & COMPONENTS-tema for 'Green Efficiency - inspireret af løsninger', vil de viste løsninger i Hannover bidrage til at forene markedskrav og emissionsregler.
SYSTEMER & KOMPONENTER finder sted inden for Agritechnica, verdens største messe for landbrugsmaskiner i Hannover, Tyskland, fra 27. februar til 5. marts 2022.Lavere emissioner og reduceret brændstofforbrug: nye motorkoncepter til off-highway-applikationer kombinerer ydeevne med klimabeskyttelse