Traktoren mit Wasserstoff- statt Dieselantrieb sollen dazu beitragen, dass die Landwirtschaft in Sachen Nachhaltigkeit einen Gang zulegt. An der TU Wien wurde ein Prototyp gebaut, der ein internationales Vorbild ist. Der Treibstoff dafür wird regional und biogen erzeugt.
Traktoren sind in der Landwirtschaft unerlässlich, jedoch alles andere als „grün“: Wenn sie mit ihren Dieselmotoren über die Felder knattern, blasen sie Unmengen an CO2 in die Luft. Das soll sich ändern: Ein Team der TU Wien hat im nun für den Staatspreis für Technologie des Klimaschutzministeriums nominierten Projekt „Fctrac“, basierend auf einem Steyr-Fahrzeug, den Prototyp einer mit Wasserstoffantrieb ausgerüsteten Zugmaschine gebaut. Damit sollen das Pflügen, Düngen, Einholen der Ernte und vieles mehr umwelt- und klimafreundlicher vonstattengehen. „Derzeit nehmen wir in der Demo-Phase noch letzte Optimierungen vor“, sagt Projektleiter Peter Hofmann.
Zwölf Kilo Wasserstoff auf dem Dach
Antriebe mit Brennstoffzellen stellen für Traktoren eine derartige Herausforderung dar, dass es weltweit noch keine serienreifen Fabrikate gibt. Das liege vor allem an der räumlichen Beengtheit, erklärt Hofmann. Dieseltank raus, Brennstoffzelle rein – damit sei es nämlich nicht getan. Schließlich müssen auch Tanks und Pufferbatterie irgendwo an der Karosserie untergebracht werden, zugleich soll das Fahrzeug voll funktionstüchtig sein und den rauen Bedingungen im Arbeitseinsatz standhalten. So haben Hofmann und sein Team die Speicher auf dem Dach der Fahrerkabine platziert: Zwölf Kilo Wasserstoff, unter hohem Druck komprimiert, finden sich dort. Bei mittlerer Arbeitsleistung reiche das für etwa einen halben Tag, rechnet der Projektleiter vor.
Das größte Kopfzerbrechen habe allerdings die Kühlung bereitet. „Brennstoffzellen-Antriebe haben zwar einen höheren Wirkungsgrad als Verbrenner, arbeiten aber mit niedrigerer Betriebstemperatur. Die Abfuhr der Wärme lebt jedoch vom Temperaturunterschied zur Umgebung. Diese Differenz ist besonders an heißen Sommertagen gering. Die Folge ist, dass man bei gleicher Arbeitsleistung eine doppelt so große Kühlfläche braucht wie bei einem Auto mit Verbrenner.“ Dazu kommt, dass der Fahrtwind bei den üblicherweise erreichten Geschwindigkeiten kaum zur Kühlung beiträgt. Um die Sicht des Lenkers auf die Vorderräder und das Spurhalten auf dem Acker nicht zu beeinträchtigen, war das Vergrößern des Motorraums keine Option. Nach Berechnungen und Simulationen entschied man sich, auch die Kühler auf das Dach zu verbannen.
Faulgas aus Kläranlagen und Biogas aus Abfällen
Um für noch mehr Nachhaltigkeit zu sorgen, soll der Wasserstoff zum Betrieb der Traktoren lokal aus biogenen Quellen produziert werden. Da in ländlichen Gebieten Biogasanlagen und Blockheizkraftwerke weit verbreitet sind, haben die Forschenden der TU ein Verfahren entwickelt, mit dem man dem Produktgas, das beim Vergasen des Holzes entsteht, den Wasserstoffanteil entziehen kann. Das dafür benötigte mobile Modul kann Wasserstoff auch aus Kläranlagen-Faulgas oder aus dem Biogas landwirtschaftlicher Abfälle gewinnen. Traktoren mit Strom aus Batterien zu betreiben hat man übrigens von vornherein ausgeschlossen. Um die gleiche Energiemenge in einer Batterie zu speichern, müsste diese drei Tonnen wiegen, was sich in der Praxis, insbesondere auf weichen Ackerböden, als äußerst unpraktikabel erwiesen hätte.
International gab es bisher nur wenige Ansätze, um den Betrieb von Traktoren mit Wasserstoff zu ermöglichen, u. a. in China, Deutschland oder den USA. „Wir sind stolz, mit österreichischem Know-how zur Steigerung der Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft beizutragen“, sagt Hofmann.