Майбутнє тракторів: поєднання традиційних дизельних двигунів та альтернативних джерел енергії

Практичність зараз рухає інноваціями двигунів та потужності в сільгосптехніці

Сьогодні практичність визначає напрямки інновацій в силових установках та двигунах для сільськогосподарської техніки. Компанії-виробники шукають рішення, які матимуть реальне застосування безпосередньо у господарствах, а не просто слідують тренду на електрифікацію.

На виставці сільгосптехніки Agritechnica, що нещодавно пройшла у Німеччині, були представлені останні розробки провідних компаній цієї галузі. Вони демонструють, що найближче майбутнє великої сільськогосподарської техніки – це поєднання традиційних дизельних двигунів, електрифікації, водню та інших альтернативних джерел енергії.

З одного боку, екологічність та енергоефективність зараз є пріоритетами при створенні нових моделей техніки. З іншого боку, технології мають залишатися максимально практичними для реального застосування фермерами.

Тому інженери йдуть шляхом поступової гібридизації та вдосконалення вже існуючих рішень. На виставці можна було побачити двигуни внутрішнього згоряння нового покоління, які працюють значно ефективніше та екологічніше попередніх моделей. Також традиційні двигуни вже оснащуються електричними модулями для підсилення потужності.

Потужність, необхідна для сільгосптехніки, не буде забезпечена лише електрифікацією

На виставці Agritechnica в Ганновері було представлено чимало електричних тракторів та іншої техніки потужністю до 100 кінських сил. Це свідчить про потужний тренд на електрифікацію малих та середніх машин для роботи в полі.

Проте, WHEN IT COMES до великої сільськогосподарської техніки з потужністю понад 100 к.с., ситуація інша. Тут електрифікація наразі не може повністю замінити традиційні двигуни внутрішнього згоряння.

Наприклад, для живлення трактора Fendt 700 серії потрібно буде близько 18 тонн акумуляторів. Це, звичайно, нереально для комерційного застосування. Тому найближчим часом дизельні двигуни залишаться основним джерелом енергії для великих тракторів та комбайнів.

Втім, це не означає повної відмови від електрифікації у цьому сегменті техніки. Як пояснює Томмі Пуомісто з Agco Power, електричні модулі добре підходять для гібридизації та підсилення потужності великих машин.

Наприклад, додатковий електродвигун може підтримати роботу дизеля, коли потрібна максимальна віддача. Це як у гібридних автомобілях – електромотор “підстраховує” бензиновий двигун при різкому прискоренні чи на підйомах.

Для комбайнів така гібридна схема дозволить легше долати важкі ділянки врожаю, коли йде максимальне навантаження на різальний апарат та подрібнювач. А під час звичайної роботи на полеглому врожаї електроенергія буде накопичуватися в акумуляторах.

Схожий підхід можна застосувати на тракторах. Наприклад, електромотор підсилить дизель при запуску плуга чи іншого важкого знаряддя з місця. Це дозволить встановлювати трохи менш потужний двигун внутрішнього згоряння, адже він працюватиме в оптимальному режимі, а електропривід додасть потужності при необхідності.

Повної заміни традиційних двигунів електрикою у великій сільгосптехніці поки не передбачається. Але елементи електрифікації та гібридні схеми стануть доповненням до дизелів, підвищуючи їх ефективність. Такі підходи вже активно досліджуються інженерами провідних компаній галузі.

Електрифікація як підсилення

Як зазначалося вище, повна заміна традиційних двигунів внутрішнього згоряння електроприводами у великих тракторах та комбайнах поки не є можливою. Проте елементи електрифікації активно досліджуються як засіб підсилення потужності цих машин.

На виставці Agritechnica компанія Claas продемонструвала концепцію часткового електроприводу для зернозбиральних комбайнів. Суть ідеї полягає в тому, щоб використовувати електродвигун для підсилення роботи дизеля у періоди максимальних навантажень.

Наприклад, при проходженні ділянки з високою врожайністю, коли на подрібнювач та розподільник зернової маси діє підвищене навантаження. В цей момент потужність дизеля підсилюється електромотором, допомагаючи машині подолати “вузьке місце”.

Під час звичайної роботи на менш щільних ділянках поля електроенергія виробляється генератором і накопичується в акумуляторах. Таким чином досягається більш рівномірне енергоспоживання і підвищується загальна ефективність машини.

Схожий підхід може застосовуватися і на тракторах. Компанія Steyr продемонструвала концепцію гібридного трактора з 180-сильним дизелем, який доповнюється електрогенератором потужністю 700 кВт.

За словами представників компанії, така схема дозволяє отримати переваги як традиційного двигуна внутрішнього згоряння, так і електроприводу. Наприклад, під час простих операцій задні колеса можуть приводитись в рух електромотором, економлячи дизельне пальне.

А для початку руху з важким причіпним знаряддям додаткова потужність електроприводу забезпечить необхідний “стартовий момент”. Таким чином досягається оптимальне використання можливостей обох типів приводу.

Елементи електрифікації та гібридні технології стануть ефективним доповненням до традиційних двигунів у великій сільгосптехніці. Вони дозволять підвищити потужність та ККД машин, зробивши їх більш гнучкими до зміни умов експлуатації. Це один з перспективних напрямків розвитку галузі.

Нові моделі двигунів внутрішнього згоряння

Всупереч трендам на електрифікацію, традиційні двигуни внутрішнього згоряння залишаються основним джерелом енергії для великої сільськогосподарської техніки. Їх подальший розвиток також є важливим напрямком роботи інженерів-конструкторів.

На виставці Agritechnica були представлені двигуни нового покоління від провідних виробників. Вони стали більш паливо ефективними та екологічними завдяки удосконаленій системі впорскування палива, турбонаддуву, охолодження тощо.

Так, компанія Agco Power продемонструвала новий двигун Power Core потужністю 221 к.с. За словами представників компанії, він споживає на 10% менше палива порівняно з попередньою моделлю такої ж потужності. Викиди шкідливих речовин зменшилися приблизно на ті ж 10%.

Ще однією важливою рисою сучасних двигунів є їх пристосованість до використання альтернативних видів палива. Більшість нових моторів розраховані на роботу як на традиційному дизпаливі, так і на біодизелі, гідроочищених оліях (HVO) тощо.

Наприклад, двигун Power Core від Agco Power за замовчуванням працює на дизелі, але його можна модернізувати під HVO або чистий рослинний олій. Це робить його більш гнучким і привабливим для господарств, які планують перехід на альтернативні види біопалива.

Крім удосконалення традиційних дизельних моторів, виробники активно досліджують можливості їх гібридизації. На стенді Agco Power демонструвався той самий двигун Power Core, але вже в розширеній гібридній версії.

До нього були приєднаний електрогенератор потужністю 48 Вт та маховик. Це дозволяє накопичувати енергію під час роботи та видавати пікову потужність до 300 к.с. при потребі, наприклад, на старті чи при посиленому навантаженні.

Попри поширення альтернативних джерел енергії, подальший розвиток двигунів внутрішнього згоряння залишається пріоритетом для виробників великої сільськогосподарської техніки. Їх удосконалення та гібридизація – це шлях до підвищення ефективності та конкурентоспроможності машин.

Водень та паливні елементи як альтернатива

Поряд з удосконаленням дизельних двигунів, активно досліджується використання альтернативних джерел енергії у великій сільгосптехніці. Одним з найперспективніших напрямків є водень.

Компанія Agco Power продемонструвала на виставці концепт двигуна внутрішнього згоряння, який працює на водні замість традиційного дизпалива. Це модернізований двигун Power Core потужністю 194 к.с. При цьому 80% деталей двигуна залишилися незмінними від базової дизельної версії.

Як пояснюють в Agco Power, ідея полягає в тому, щоб у майбутньому можна було легко переобладнувати серійні двигуни під водень. Адже повна заміна на нові занадто дорога для більшості господарств.

Ще один підхід до використання водню продемонструвала компанія Fendt. На даху трактора 700 серії були встановлені водневі паливні елементи. Вони виробляють електроенергію для живлення тягових електродвигунів машини.

Таким чином, замість викидів парникових газів в атмосферу відбувається лише викид чистої водяної пари. Це робить трактор абсолютно екологічним транспортним засобом.

Звісно, водень поки що дороге паливо і його складно транспортувати та зберігати. Але ця технологія активно розвивається і вже зараз демонструє свій великий потенціал для застосування у сільському господарстві.

Водень є однією з найперспективніших альтернатив традиційному дизелю для великої сільськогосподарської техніки. Його комерційне застосування стане можливим в найближчі роки завдяки прогресу технологій та здешевленню виробництва.

Майбутнє великої сільськогосподарської техніки

Виставка Agritechnica продемонструвала основні тренди та інновації у силових установках для великих тракторів, комбайнів та іншої техніки.

По-перше, електрифікація поки що обмежена машинами невеликої та середньої потужності. Для техніки понад 100 к.с. повна заміна двигунів внутрішнього згоряння електроприводами нереальна через величезну вагу акумуляторів.

Проте елементи електрифікації активно досліджуються як доповнення до традиційних двигунів. Гібридні схеми дозволять підвищити потужність та ефективність важких машин.

По-друге, двигуни внутрішнього згоряння продовжують удосконалюватися. З’являються нові економічні та екологічні моделі, пристосовані під різні види палива. Їх подальший розвиток залишається пріоритетом.

По-третє, альтернативні джерела енергії, зокрема водень, стрімко набирають популярність. Їх комерційне застосування стане можливим найближчим часом завдяки прогресу технологій.

Отже, майбутнє великої сільгосптехніки – це поєднання традиційних і нових підходів, що доповнюватимуть один одного. При цьому пріоритет – створення практичних рішень для реального використання у господарствах. Саме на це спрямовані зусилля провідних світових виробників.