Будущее тракторов: сочетание традиционных дизельных двигателей и альтернативных источников энергии

Практичность сейчас движет инновациями двигателей и мощности в сельхозтехнике

Сегодня практичность определяет направления инноваций в силовых установках и двигателях для сельскохозяйственной техники. Компании-производители ищут решения, которые будут иметь реальное применение непосредственно в хозяйствах, а не просто следуют тренду на электрификацию.

На выставке сельхозтехники Agritechnica, которая недавно прошла в Германии, были представлены последние разработки ведущих компаний этой отрасли. Они демонстрируют, что ближайшее будущее крупной сельскохозяйственной техники — это сочетание традиционных дизельных двигателей, электрификации, водорода и других альтернативных источников энергии.

С одной стороны, экологичность и энергоэффективность сейчас являются приоритетами при создании новых моделей техники. С другой стороны, технологии должны оставаться максимально практичными для реального применения фермерами.

Поэтому инженеры идут по пути постепенной гибридизации и усовершенствования уже существующих решений. На выставке можно было увидеть двигатели внутреннего сгорания нового поколения, которые работают значительно эффективнее и экологичнее предыдущих моделей. Также традиционные двигатели уже оснащаются электрическими модулями для усиления мощности.

Мощность, необходимая для сельхозтехники, не будет обеспечена только электрификацией

На выставке Agritechnica в Ганновере было представлено немало электрических тракторов и другой техники мощностью до 100 лошадиных сил. Это свидетельствует о мощном тренде на электрификацию малых и средних машин для работы в поле.

Однако, WHEN IT COMES к крупной сельскохозяйственной технике с мощностью более 100 л.с., ситуация другая. Здесь электрификация пока не может полностью заменить традиционные двигатели внутреннего сгорания.

Например, для питания трактора Fendt 700 серии потребуется около 18 тонн аккумуляторов. Это, конечно, нереально для коммерческого применения. Поэтому в ближайшее время дизельные двигатели останутся основным источником энергии для больших тракторов и комбайнов.

Впрочем, это не означает полного отказа от электрификации в этом сегменте техники. Как объясняет Томми Пуомисто из Agco Power, электрические модули хорошо подходят для гибридизации и усиления мощности больших машин.

Например, дополнительный электродвигатель может поддержать работу дизеля, когда требуется максимальная отдача. Это как в гибридных автомобилях — электромотор «подстраховывает» бензиновый двигатель при резком ускорении или на подъемах.

Для комбайнов такая гибридная схема позволит легче преодолевать тяжелые участки урожая, когда идет максимальная нагрузка на режущий аппарат и измельчитель. А во время обычной работы на полеглом урожае электроэнергия будет накапливаться в аккумуляторах.

Подобный подход можно применить на тракторах. Например, электромотор усилит дизель при запуске плуга или другого тяжелого орудия с места. Это позволит устанавливать немного менее мощный двигатель внутреннего сгорания, ведь он будет работать в оптимальном режиме, а электропривод добавит мощности при необходимости.

Полной замены традиционных двигателей электричеством в крупной сельхозтехнике пока не предвидится. Но элементы электрификации и гибридные схемы станут дополнением к дизелям, повышая их эффективность. Такие подходы уже активно исследуются инженерами ведущих компаний отрасли.

Электрификация как усиление

Как отмечалось выше, полная замена традиционных двигателей внутреннего сгорания электроприводами в больших тракторах и комбайнах пока не возможна. Однако элементы электрификации активно исследуются как средство усиления мощности этих машин.

На выставке Agritechnica компания Claas продемонстрировала концепцию частичного электропривода для зерноуборочных комбайнов. Суть идеи заключается в том, чтобы использовать электродвигатель для усиления работы дизеля в периоды максимальных нагрузок.

Например, при прохождении участка с высокой урожайностью, когда на измельчитель и распределитель зерновой массы действует повышенная нагрузка. В этот момент мощность дизеля усиливается электромотором, помогая машине преодолеть «узкое место».

Во время обычной работы на менее плотных участках поля электроэнергия вырабатывается генератором и накапливается в аккумуляторах. Таким образом достигается более равномерное энергопотребление и повышается общая эффективность машины.

Подобный подход может применяться и на тракторах. Компания Steyr продемонстрировала концепцию гибридного трактора с 180-сильным дизелем, который дополняется электрогенератором мощностью 700 кВт.

По словам представителей компании, такая схема позволяет получить преимущества как традиционного двигателя внутреннего сгорания, так и электропривода. Например, во время простых операций задние колеса могут приводиться в движение электромотором, экономя дизельное топливо.

А для начала движения с тяжелым прицепным орудием дополнительная мощность электропривода обеспечит необходимый «стартовый момент». Таким образом достигается оптимальное использование возможностей обоих типов привода.

Элементы электрификации и гибридные технологии станут эффективным дополнением к традиционным двигателям в крупной сельхозтехнике. Они позволят повысить мощность и КПД машин, сделав их более гибкими к изменению условий эксплуатации. Это одно из перспективных направлений развития отрасли.

Новые модели двигателей внутреннего сгорания

Вопреки трендам на электрификацию, традиционные двигатели внутреннего сгорания остаются основным источником энергии для крупной сельскохозяйственной техники. Их дальнейшее развитие также является важным направлением работы инженеров-конструкторов.

На выставке Agritechnica были представлены двигатели нового поколения от ведущих производителей. Они стали более топливоэффективными и экологичными благодаря усовершенствованной системе впрыска топлива, турбонаддува, охлаждения и т. д.

Так, компания Agco Power продемонстрировала новый двигатель Power Core мощностью 221 л.с. По словам представителей компании, он потребляет на 10% меньше топлива по сравнению с предыдущей моделью такой же мощности. Выбросы вредных веществ уменьшились примерно на те же 10%.

Еще одной важной особенностью современных двигателей является их приспособленность к использованию альтернативных видов топлива. Большинство новых моторов рассчитаны на работу как на традиционном дизтопливе, так и на биодизеле, гидроочищенных маслах (HVO) и т. д.

Например, двигатель Power Core от Agco Power по умолчанию работает на дизеле, но его можно модернизировать под HVO или чистое растительное масло. Это делает его более гибким и привлекательным для хозяйств, которые планируют переход на альтернативные виды биотоплива.

Помимо усовершенствования традиционных дизельных моторов, производители активно исследуют возможности их гибридизации. На стенде Agco Power демонстрировался тот же двигатель Power Core, но уже в расширенной гибридной версии.

К нему были присоединены электрогенератор мощностью 48 Вт и маховик. Это позволяет накапливать энергию во время работы и выдавать пиковую мощность до 300 л.с. при необходимости, например, на старте или при усиленной нагрузке.

Несмотря на распространение альтернативных источников энергии, дальнейшее развитие двигателей внутреннего сгорания остается приоритетом для производителей крупной сельскохозяйственной техники. Их усовершенствование и гибридизация — это путь к повышению эффективности и конкурентоспособности машин.

Водород и топливные элементы как альтернатива

Наряду с усовершенствованием дизельных двигателей, активно исследуется использование альтернативных источников энергии в крупной сельхозтехнике. Одним из самых перспективных направлений является водород.

Компания Agco Power продемонстрировала на выставке концепт двигателя внутреннего сгорания, который работает на водороде вместо традиционного дизтоплива. Это модернизированный двигатель Power Core мощностью 194 л.с. При этом 80% деталей двигателя остались неизменными от базовой дизельной версии.

Как объясняют в Agco Power, идея заключается в том, чтобы в будущем можно было легко переоборудовать серийные двигатели под водород. Ведь полная замена на новые слишком дорога для большинства хозяйств.

Еще один подход к использованию водорода продемонстрировала компания Fendt. На крыше трактора 700 серии были установлены водородные топливные элементы. Они производят электроэнергию для питания тяговых электродвигателей машины.

Таким образом, вместо выбросов парниковых газов в атмосферу происходит только выброс чистого водяного пара. Это делает трактор абсолютно экологичным транспортным средством.

Конечно, водород пока что дорогое топливо, и его сложно транспортировать и хранить. Но эта технология активно развивается и уже сейчас демонстрирует свой большой потенциал для применения в сельском хозяйстве.

Водород является одной из самых перспективных альтернатив традиционному дизелю для крупной сельскохозяйственной техники. Его коммерческое применение станет возможным в ближайшие годы благодаря прогрессу технологий и удешевлению производства.

Будущее крупной сельскохозяйственной техники

Выставка Agritechnica продемонстрировала основные тренды и инновации в силовых установках для крупных тракторов, комбайнов и другой техники.

Во-первых, электрификация пока ограничена машинами небольшой и средней мощности. Для техники более 100 л.с. полная замена двигателей внутреннего сгорания электроприводами нереальна из-за огромного веса аккумуляторов.

Однако элементы электрификации активно исследуются как дополнение к традиционным двигателям. Гибридные схемы позволят повысить мощность и эффективность тяжелых машин.

Во-вторых, двигатели внутреннего сгорания продолжают совершенствоваться. Появляются новые экономичные и экологичные модели, приспособленные под различные виды топлива. Их дальнейшее развитие остается приоритетом.

В-третьих, альтернативные источники энергии, в частности водород, стремительно набирают популярность. Их коммерческое применение станет возможным в ближайшее время благодаря прогрессу технологий.

Итак, будущее крупной сельхозтехники — это сочетание традиционных и новых подходов, которые будут дополнять друг друга. При этом приоритет — создание практических решений для реального использования в хозяйствах. Именно на это направлены усилия ведущих мировых производителей.