Mechanisatie

Achtergrond 1 reactie

Stap voor stap van diesel naar gas en stroom

Hybride en methaanmotoren lijken de logische opvolgers van diesel. De 100% elektrische aandrijving komt ook, al duurt dat wat langer. Een analyse van de nabije toekomst.

Het einde van de dieselmotor is nabij. Fabrikanten, universiteiten en nieuwe start-ups experimenteren vol passie met alternatieve aandrijving. In de landbouw rukt vooral de elektrische aandrijving op. Niet alleen de mest- en voeraanschuifrobotjes in de stallen of een heftruck in de bewaring. Nu is ook het grote materieel dat op het erf blijft en korte klussen doet, zoals minishovels en voermengwagens, technisch zover.

‘Een dag ploegen vraagt meer dan de huidige techniek kan waarmaken’

Ook elektrisch in het grondverzet

Ook in het grondverzet zien we de eerste kranen en shovels met elektrische aandrijving. Wat echter volgt voor trekkers en wanneer blijft volgens de experts koffiedik kijken. Trekkers moeten immers ook langdurig onder volle belasting draaien. Een dag ploegen, kilveren of transport met tonnen aan lading, vraagt meer dan de huidige techniek kan waarmaken. Samengevat zijn er 4 mogelijkheden:

  1. hybride
  2. methaan
  3. elektrisch
  4. waterstof

Dit is tegelijk ook de volgorde waarin men denkt dat het in de landbouw zijn intrede gaat doen.

Artikel gaat verder onder de foto.

New Hollland heeft na een waterstoftrekker ook 2 prototypes van een methaantrekker laten zien. Dit is de laatste versie. - Foto: Mark Pasveer
New Hollland heeft na een waterstoftrekker ook 2 prototypes van een methaantrekker laten zien. Dit is de laatste versie. - Foto: Mark Pasveer

Hybride onder handbereik

Hybride techniek met een dieselmotor die wordt ondersteund door een elektromotor is het meest binnen handbereik, denkt Willem van der Zwaan van John Deere. “De alternatieven voor diesel zijn nog te duur en niet optimaal. Een hybride techniek met elektromotor kan een diesel wel op constanter toerental laten draaien.”

E Premium van John Deere

John Deere had zelf de E Premium waarbij een generator interne onderdelen aandreef zoals de koelvin. Er zijn er 200 wereldwijd verkocht en 15 in Nederland. Toch gaat de opvolger 6210 RE niet in productie. Er is geen interesse. “Voor externe aandrijving is het een kip-en-eiverhaal. Wie gaat er nu investeren in zo’n trekker als er geen goede elektrisch machines zijn? En andersom geldt dit net zo.”

Opslagcapaciteit

John Deere ontwikkelt desondanks wel volop verder. Zo is er de volledig elektrische Sesam-trekker met een enorm accupakket waarop hij een uur kan rijden onder volle belasting. Dit legt gelijk het probleem bloot: elektriciteit vraagt veel dure opslagcapaciteit en ruimte, wil je een trekker maken die ook wat kan doen. John Deere toonde daarom ook alweer het alternatief: een trekker aan een lang verlengsnoer. Dit rolt op en af afhankelijk van de afstand tot het stroompunt. “Het is een studieproject, er is verder niks over bekend”, aldus van der Zwaan.

Artikel gaat verder onder de foto.

Om het probleem van een enorm en duur accupakket te ontlopen, experimenteert John Deere ook met een trekker aan een verlengsnoer. Via een haspel wordt deze constant op- en afgerold. - Foto: John Deere
Om het probleem van een enorm en duur accupakket te ontlopen, experimenteert John Deere ook met een trekker aan een verlengsnoer. Via een haspel wordt deze constant op- en afgerold. - Foto: John Deere

Vrachtwagens

Dat elektrische aandrijving ook voor het zware materieel in aanmerking komt, bewijst de vrachtwagenwereld. Tesla maar ook de traditionele truckbouwers hebben al volledig elektrische vrachtwagens. Opladen gaat bij Tesla vlot. In 30 minuten is de accu op te laden, waarmee de truck bijna 650 kilometer zou kunnen rijden.

Bovendien, uit onderzoek van Auke Hoekstra, senior advisor Electric Mobility, verbonden aan de Technische Universiteit van Eindhoven, blijkt dat batterijen steeds goedkoper worden. Uit het verleden blijkt dat bij elke verdubbeling in productie er zelfs 17 tot 22% van de prijs af gaat. Was een batterij nog € 700/kWh in 2005, in 2020 is het € 200 en in 2030 zal deze € 100/kWh kosten. Ook de elektromotoren en bijbehorende elektronica zullen vele malen goedkoper zijn.

Artikel gaat verder onder de video.

Onderhoud

De elektrische aandrijving moet daarbij veel onderhoudsvriendelijker zijn dan de moderne dieseltechniek. Zo zijn er veel minder bewegende delen, kan een elektromotor meer vermogen afgeven per kilo eigen gewicht en zullen ook de productiekosten van de gehele elektrische aandrijving zakken. Volgens Hoekstra is de elektromotor met 4,3 kW/kg gemiddeld 3 keer sterker per kilo eigen gewicht dan een motor op fossiele brandstof. En niet onbelangrijk: 40 keer kleiner per kW.

Hoekstra is groot voorstander van elektrische aandrijving voor auto’s, bussen en vrachtwagens. “Het mooiste is als er gelegenheid is om tussentijds op te laden. Maar wil je met je auto in 1 keer naar Spanje dan wordt de accu te groot en te duur.”

Artikel gaat verder onder de foto.

De Fendt E100 Vario rijdt maximaal 5 uur op een batterijlading en heeft een vermogen van 50 kW. De accu is een 650 V high-capacity lithium-ion accu van 100 kWh die in 40 minuten is op te laden tot 80%. - Foto: Fendt
De Fendt E100 Vario rijdt maximaal 5 uur op een batterijlading en heeft een vermogen van 50 kW. De accu is een 650 V high-capacity lithium-ion accu van 100 kWh die in 40 minuten is op te laden tot 80%. - Foto: Fendt

Dure accu‘s

Daar is er een parallel met de landbouw. Een trekker die de hele dag op vol vermogen moet draaien, heeft een te groot accupakket nodig en is nog te duur. Ook voor een halve dag van 4 uur is dat nog het geval. Hoekstra: “Grofweg kost een accu in 2030 € 100/kWh. Als je 4 uur lang 100 kW wilt gebruiken, heb je dus een batterij nodig van € 40.000.” Omdat trekkers en zelfrijders na het seizoenswerk weer lang stilstaan, wordt dat een dure aangelegenheid, ziet ook Hoekstra. “Op zich is de landbouw wel een heel slechte businesscase voor elektrische aandrijving. Een idee kan zijn om batterijen uitwisselbaar te maken, net zoals je ziet bij handgereedschap.”

Laadtijd korter

De onderzoeker verwacht wel dat binnen 10 tot 15 jaar de batterijen half zo groot zijn en inbouwproblemen dus verleden tijd zijn. Wellicht zijn over 10 tot 15 jaar de lithium-luchtbatterijen uit de experimentele fase. “Die zijn werkelijk heel licht en klein, maar het blijft nog koffiedik kijken.” Hoekstra verwacht wel dat de komende 10 jaar de laadtijd gemiddeld 2 keer zo kort wordt. Hoe meer cellen je tegelijk kan laden hoe korter de laadtijd is.”

Gas is onder handbereik

Tjörven Van de Velde van Case IH ziet eerder toekomst in gas: “Tussen nu en 5 jaar zal methaan echt opgang maken. FPT heeft gewoon een motor klaar. In de vrachtwagenwereld rijden er hele vloten op. Die stap is ook minder groot. De trekker blijft gelijk en je hebt een eigen methaantank op je erf.”

Waterstof

Waterstof staat volgens velen nog te veel in de kinderschoenen en is meer voor de lange termijn. Waterstof kan wel potentie hebben, want kan relatief veel energie compact op slaan. De productie van waterstof is echter nog inefficiënt. Daarbij is de veiligheid ook niet voldoende geborgd. Vooral New Holland werd bekend met zijn NH2-waterstoftrekker. Daarna richtte ook deze fabrikant zich op methaan via 2 studiemodellen.

Artikel gaat verder onder de film.

Methaantrekker

New Holland is namelijk niet de enige. Steyr, Valtra hebben een methaantrekker en onlangs kwam ook Massey Ferguson met een schets ervan. Van de Velde weet wel waarom de methaanmotor niet eerder opgang maakte. De eerste studiemodellen zijn immers al meer dan 10 jaar oud. “Het was eenvoudig om de dieselmotoren te laten voldoen aan de eerdere emissienormen. Fase IV werd bovendien behoorlijk gesubsidieerd dus was er ook geen impuls om over te stappen op alternatieven. Dat gaat nu wel veranderen. Er zijn veel subsidies op hernieuwbare energie.”

Artikel gaat verder onder de foto.

Massey Ferguson wil nog weinig over zijn methaan-project kwijt. Deze foto komt van een presentatie die werd gegeven op de Franse landbouwbeurs Axema. - Foto: Corinne Le Gall (La France Agricole)
Massey Ferguson wil nog weinig over zijn methaan-project kwijt. Deze foto komt van een presentatie die werd gegeven op de Franse landbouwbeurs Axema. - Foto: Corinne Le Gall (La France Agricole)

Gasmotor met koppel

Nadeel van gasmotoren is dat ze weinig koppel hebben onderin en dus een slechte vermogensopbouw. Dieselmotoren die kunnen omschakelen op gas hebben weer last van methaanslip in de cilinders bij het omschakelen, wat zorgt voor een lage efficiëntie. Het gaat hier om CNG- en LNG-motoren. CNG (compressed natural gas) is samengeperst aardgas. LNG (liquified natural gas) is vloeibaar aardgas. LPG (bekend in de autowereld) is een vloeibaar mengsel van gassen. Het is een restproduct van olieraffinage en wordt niet bij de trekkers gebruikt. De tankdruk voor CNG is met 200 bar veel groter dan die van LPG: 7,5 bar. Een LPG-auto kan dus geen CNG tanken.

Clean Engine Technologie

Mechanisatiebedrijf RosierGreidanus heeft samen met Holland Diesel Maassluis een oplossing om methaanslip en de slechte vermogensopbouw van gasmotoren te ondervangen. Met hun Clean Engine Technologie (CET) wordt de conventionele smoorklep van dieselmotoren vervangen. Zo kunnen trekkers veel efficiënter en schoner draaien op gas. Met biogas kan de CO2-reductie oplopen tot 85%. Gasmotoren hebben daarbij (vergeleken met standaard dieselmotoren) een minimale uitstoot van NOx en fijn stof, tot zelfs 65% minder dan een Euro Fase V-norm dieselmotor, stellen de bedrijven.

Siebren Greidanus van RosierGreidanus: “Ondanks een hoger koppel wordt het verbruik met CET zo’n 14% lager. De landbouw heeft natuurlijk het voordeel dat het methaan al op het bedrijf aanwezig is als restproduct uit mest. Het sluiten van die kringloop geeft methaanmotoren zo een voordeel op andere energiebronnen.”

Ook werktuigen krijgen elektrische aandrijving. De AEF maakte vast een standaard voor elektrische aandrijving net als dat voor Isobus was gedaan. - Foto: Frits Huiden
Ook werktuigen krijgen elektrische aandrijving. De AEF maakte vast een standaard voor elektrische aandrijving net als dat voor Isobus was gedaan. - Foto: Frits Huiden

Eén reactie

  • robotics

    Wow, er staan wel een aantal merkwaardige opmerkingen en beweringen in dit artikel hoor. Allereerst bij de foto van de Fendt E100. Een trekker van 50Kw die 5 uur kan rijden op een accu van 100 kW/uur?? Nou onbelast misschien. Maar op vollast toch echt maar maximaal 2 uur hoor. En dan de berekening van de te dure accu? Wie heeft dat verzonnen? Het gaat hier niet om de aanschafprijs. Stel dat de accu 1000 maal kan worden opgeladen en vervolgens 400kW teruglevert, dan is er in totaal 400000 kW verbruikt. Afgezet tegen de accuprijs is dat dus 10 eurocent per kW. Dan de kosten van het opladen. Stel een lader met 80% rendement en een netprijs van 14 cent per kW dan kost het in totaal 26,4 cent per kW, dus inclusief de afschrijving van je accu. En dat is ongunstig gerekend want het groot verbruiktarief voor elektriciteit loopt al snel terug naar 4 cent per kiloWatt. De trekker verbruikt dus aan energiekosten 26,4 euro per uur op vollast. Dit moet je afzetten tegen het verbruik aan diesel per uur op vollast. Het gemiddelde is 5,3kW vermogensopbrengst per liter diesel op vollast dus afgerond 19 liter diesel per uur. Of een accu wel of niet te duur is hangt dus sterk af van de prijzen voor elektra en diesel.

Of registreer je om te kunnen reageren.