{"id":89341,"date":"2024-02-14T06:40:00","date_gmt":"2024-02-14T05:40:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/?p=89341"},"modified":"2024-02-07T08:41:31","modified_gmt":"2024-02-07T07:41:31","slug":"trekken-aan-waterstof-onderzoek-naar-mogelijkheden-brandstofcel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/artikel\/20240214\/trekken-aan-waterstof-onderzoek-naar-mogelijkheden-brandstofcel\/","title":{"rendered":"Trekken aan waterstof – Onderzoek naar mogelijkheden brandstofcel"},"content":{"rendered":"

Trekkerbouwers Fendt en Steyr werken afzonderlijk van elkaar in onderzoeksprojecten aan een trekker met een waterstofgestookte brandstofcel. Het moet de financi\u00eble en technische (on)mogelijkheden van deze brandstof voor de landbouw blootleggen. Vooralsnog lijkt er weinig boven diesel te gaan. <\/p><\/div>\n\n\n

Als het aan de Green Deal-afspraken van de Europese Commissie ligt, stoot de samenleving in 2050 geen broeikasgassen meer uit. Hoewel er nog geen specifieke eisen aan de zogenoemde off-road-machines zijn gesteld (waar alle landbouwvoertuigen onder vallen), zal het streven ook zijn uitwerking hebben op het ontwerp van landbouwtrekkers en zijn aandrijflijn. In de zoektocht naar de ultieme, alternatieve en vooral schone brandstof kijken trekkerfabrikanten al jaren naar de mogelijkheden van waterstof. Indien gewonnen uit groene elektriciteit uit biogas, wind of zon is de energiedrager \u00e9\u00e9n van de schoonste brandstoffen. Bij verbranding blijft niet meer over dan waterdamp. Er komt geen CO2 vrij.<\/p>\n\n\n\n

New Holland zag dat ook. De trekkerbouwer was aan begin van de 21ste eeuw waterstofpionier met de NH2-trekker. In 2009 zag het prototype het levenslicht: een trekker met een brandstofcel die waterstof omzette in elektriciteit. Toch was de fabrikant niet de eerste die deze techniek in een trekker bouwde. Allis Chalmers deed dat al in 1959. Hoe het ook zij, het NH2-project van New Holland ligt inmiddels al weer jaren stil. Afgezien van de slechte beschikbaarheid van waterstof \u2013 wat een kip-en-eiverhaal lijkt \u2013 blijkt de brandstofcel tegen alle verwachtingen van destijds in nog steeds veel te duur. Het bedrijf zet dan ook in op andere alternatieve brandstoffen: gas voor trekkers boven 100 kW en elektriciteit voor de trekkers onder die vermogensgrens.<\/p>\n\n\n\n

Dat neemt niet weg dat het moederbedrijf van New Holland, CNH Industrial, betrokken is bij het onderzoek naar het gebruik van brandstofcellen en waterstof in de landbouw. Zo werkt CNH samen met de Technische Universiteit van Wenen in het door de Oostenrijkse overheid gefinancierde en in 2020 gestarte FCTrac-project. De brandstof wordt geproduceerd door de BioH2Modul, een kleine waterstoffabriek die gekoppeld kan worden aan een biovergister of een houtverbrandingsinstallatie.<\/p>\n\n\n\n

Wat ontwerpeisen betreft, verschilt een door waterstof en een brandstofcel aangedreven trekker niet van een gangbare landbouwtrekker. Hij mag niet te zwaar zijn, moet compact zijn en moet betrouwbaar zijn werk doen onder zware omstandigheden. Maar de omstandigheden waarin de trekker vaak zijn werk moet doen, pakken nu net nadelig uit voor een brandstofcel. Warmte, kou en stof kunnen de werking van een brandstofcel flink verstoren. En dan hebben we het nog niet eens over ammoniak uit stallucht die de brandstofcel kan beschadigen.<\/p>\n\n\n\n

Johannes Konrad, assistent professor voertuigtechniek bij de Technische Universiteit van Wenen, nam samen met zijn collega\u2019s en ingenieurs van Steyr een standaard 95 kW Steyr 4130 Expert CVT als donortrekker. De dieselmotor werd vervangen door een 14 kWh batterijpakket waarop de trekker korte tijd kan rijden en dat extern kan worden opgeladen, een brandstofcel en een 400 volt 95 kW sterke elektromotor. Via een vertraging is die motor gekoppeld aan de cvt-transmissie van de trekker. Op het cabinedak liggen vier tanks waarin onder een druk van 700 bar 12,4 kg waterstof past. Dat is gelijk aan 413 kWh aan energie \u2013 net zoveel energie als er in 43 liter diesel zit.<\/p>\n\n\n\n

Koelcapaciteit<\/h2>\n\n\n\n

E\u00e9n van de grootste problemen waar de onderzoekers op stuitten, was het koelen van de brandstofcel. Het is de grootste warmteproducent van de trekker, zeker bij een grote vermogensvraag. In het ergste geval produceert de trekker 50 procent meer warmte dan de dieselmotor uit de donortrekker. Omdat de brandstofcel extreem gevoelig is voor wisselende temperaturen is het zaak om de werktemperatuur zo constant mogelijk te houden: tussen 65 en 82 graden Celsius. De geproduceerde warmte (170 tot 200 kW) raak je niet gemakkelijk kwijt. En hoe warmer het wordt, hoe groter dat probleem wordt. De werktemperatuur van een brandstofcel is relatief laag, zeker in vergelijking met de gemiddelde werktemperatuur van een dieselmotor (120 graden Celsius). Een dieselmotor is evenwel goed te koelen met behulp van buitenlucht. Bij een brandstofcel is dat lastiger. Het beperkte verschil tussen de buitentemperatuur en de werktemperatuur van een trekker met brandstofcel vereist een twee tot drie keer zo groot koelsysteem. De zes 12 volt ventilatoren en koelers die daarvoor nodig zijn, passen niet onder de motorkap en verhuisden daarom naar het cabinedak. De ingenieurs van CNH ontwierpen er een speciaal frame voor dat over de cabine is gemonteerd. Daarop liggen ook de waterstoftanks.<\/p>\n\n\n\n

Door het verwijderen van de dieselmotor moest ook een frame gemaakt worden waarin de brandstofcel en andere onderdelen zijn gemonteerd. Door alle aanpassingen nam de wielbasis van de trekker 20 cm toe en werd hij 42 cm hoger. Om een nog grotere hoogte te voorkomen, is de cabine niet meer geveerd en zijn niet 600\/65R38-, maar kleinere 540\/65R38-banden gemonteerd. Ook werd de trekker iets breder en de vrije hoogte iets kleiner om meer ruimte onder de cabinevloer te cre\u00ebren voor de batterij en gelijkstroomconverters. Vervelender is nog wel dat het gewicht van de trekker met 1.170 kg toenam. Weegt een Steyr 4130 Expert CVT met dieselmotor 7.250 kg, de waterstofversie weegt iets meer dan 8.400 kg. Best pittig voor een 100 kW-trekker.<\/p>\n\n\n\n

Ook bij Fendt<\/h2>\n\n\n\n

De ingenieurs van Fendt zagen hetzelfde gebeuren. Sinds 2021 neemt de fabrikant samen met de universiteit van Braunschweig en de Duitse deelstaat Nedersaksen deel aan het door publiek gefinancierde H2Agrar-waterstofproject. De ingenieurs van de Agco-dochter bouwden twee 104 kW sterke Fendt 714 Vario-trekkers van de zesde generatie om tot een met brandstofcel aangedreven waterstoftrekker en daarmee gingen ze aan de slag op twee akkerbouwbedrijven. De dieselmotor van de donortrekker maakte plaats voor een 25 kWh accupakket, een 100 kW brandstofcel en een 100 kW sterke elektromotor die direct is gekoppeld aan de Vario-transmissie. De rest van de trekker (de cabine, het frame, de hydrauliek, de aftakas en de remmen) bleef gelijk aan de dieseltrekker.<\/p>\n\n\n\n

Ook Fendt moest het koelsysteem ingrijpend aanpassen. Om de brandstofcel en de batterij te kunnen koelen, wordt met een 6 kW sterke schroefcompressor gecomprimeerde lucht door het motorcompartiment geblazen. De elektrische componenten vonden hun plekje onder de motorkap en de waterstoftanks liggen op het cabinedak: vijf stuks die elk 4,2 kg waterstof kunnen bevatten. Ook de Fendt (Helios genoemd) werd een halve meter hoger en zo\u2019n 1.000 kg zwaarder dan een standaard 714 Vario.<\/p>\n\n\n\n

Volgens Jakob Weller, ontwikkelingsingenieur van Agco, zou je met de trekker \u2013 afhankelijk van het gebruik \u2013 zo\u2019n vijf uur moeten kunnen werken. Vergeleken met de volledige dag die je met de meeste bestaande landbouwtrekkers op een tank diesel kunt rijden, is dat weinig. Op de batterij kunnen de akkerbouwers ongeveer een halfuur rijden. Dat is voldoende om van het land naar het vulstation 8 km verderop in Haren te rijden, een plaats in Duitsland over de grens bij Emmen. Daar kan namelijk groene waterstof getankt worden.<\/p>\n\n\n\n

Windpark<\/h2>\n\n\n\n

De waterstof is gemaakt met behulp van elektriciteit die is opgewekt door een windpark. Maar het kost veel tijd en logischerwijs ook brandstof om naar het tankstation te rijden. Daarom zochten de ingenieurs naar de meest effici\u00ebnte vulstrategie: vullen op de boerderij, vullen op het veld of vullen in het dorp. Lukas Reuter van de Universiteit van Braunschweig rekende het door. Uit de berekeningen blijkt dat het vullen op het veld ideaal is. Je hoeft dan niet heen en weer te rijden en je kunt langer op het veld werken. Je hebt wel een extra tankauto en chauffeur nodig. \u201cTanken op de boerderij is weliswaar iets minder effici\u00ebnt, maar de trekker is dan wel altijd gevuld als je aan het werk begint.\u201d Het is hoe dan ook raadzaam om de waterstof met een druk van 700 bar op te slaan. Je kunt dan namelijk meer waterstof tanken dan bij een druk van 300 bar, zoals nu voor vrachtwagens gangbaar is. Met meer brandstof neemt de actieradius uiteraard toe.<\/p>\n\n\n\n

\n
\n
<\/div>
Fendt in het H2Agrar-project<\/div>

Op het cabinedak van de Fendt Helios liggen vijf waterstoftanks. Tanken in het veld is het meest effici\u00ebnt, blijkt uit berekeningen.<\/p><\/div><\/div><\/section>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
<\/div>
Steyr Expert wordt FCTrac<\/div>

CNH neemt deel aan het Oostenrijkse FCTrac-project. De trekker met brandstofcel is 1.100 kg zwaarder dan de dieselversie.<\/p><\/div><\/div><\/section>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\u2018Brandstofcel is zuinig\u2019<\/h3>

Een trekker met een brandstofcel die waterstof omzet naar elektriciteit, verbruikt beduidend minder energie dan een dieseltrekker. Dat blijkt uit berekeningen die professor Antti Lajunen maakte en die hij presenteerde aan de vooravond van Agritechnica op de Landtechnik Ag Eng 2023-conferentie van de Duitse VDI. Uit zijn berekeningen blijkt verder dat de volledig elektrische trekker zowel onder lichte als zware belasting op het veld en op de weg nog veel minder energie verbruikt. Lajunen werkt bij landbouwafdeling van de universiteit van Helsinki. Hij doet onderzoek naar robots, sensoren en naar alternatieve brandstoffen. Zo rekende hij door wat de rendabelste alternatieve aandrijving is. Daarbij vergeleek hij een gangbare dieseltrekker met een trekker die gas tankt en eentje die waterstof tankt. In dat laatste geval draait de verbrandingsmotor op waterstof in plaats van op diesel. Ook de parallel hybride trekker met dieselmotor en batterij die aan een elektrische motor is gekoppeld, werd onderdeel van de berekening. In dit geval drijft de elektromotor direct de transmissie aan. En ook de dieselmotor doet dat. Ook de seri\u00eble hybride nam Lajunen in de vergelijking mee. Daarbij drijft de motor een generator aan die een batterij oplaadt en de elektromotor van stroom voorziet. Daarnaast keek hij ook naar de trekker met een brandstofcel en de volledig elektrische trekker met batterijen. Na verschillende berekeningen met verschillende rij- en werkstrategie\u00ebn concludeert de professor dat een gastrekker, maar ook de trekker die waterstof in een verbrandingsmotor verstookt, meer energie verbruiken dan de conventionele dieseltrekker. \u201cHet gebruik van waterstof en gas in verbrandingsmotoren is alleen interessant uit het oogpunt van emissies, niet als het gaat om brandstofbesparing.\u201d Lajunen weet dat de werktijd van een elektrische trekker klein is. Dat geldt overigens ook voor een gastrekker en waterstoftrekker met verbrandingsmotor. Ook met een trekker met brandstofcel moet je snel tanken. Trekkers met een hybride aandrijflijn zijn wat dat betreft interessanter.\u201d<\/p><\/div>

<\/div><\/div><\/div><\/section>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Trekkerbouwers Fendt en Steyr werken afzonderlijk van elkaar in onderzoeksprojecten aan een trekker met een waterstofgestookte brandstofcel. Het moet de financi\u00eble en technische (on)mogelijkheden van deze brandstof voor de landbouw blootleggen. Vooralsnog lijkt er weinig boven diesel te gaan.<\/p>\n","protected":false},"author":4033,"featured_media":89343,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"wds_primary_category":698,"wds_primary_post_tag":0,"wds_primary_dossier":0,"wds_primary_artikel_type":0,"footnotes":""},"categories":[698],"tags":[],"dossier":[],"artikel_type":[27],"class_list":["post-89341","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-achtergrond","artikel_type-artikelen"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89341","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4033"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89341"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89341\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":89348,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89341\/revisions\/89348"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/media\/89343"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89341"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89341"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89341"},{"taxonomy":"dossier","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/dossier?post=89341"},{"taxonomy":"artikel_type","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mechaman.nl\/landbouwmechanisatie\/wp-json\/wp\/v2\/artikel_type?post=89341"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}