Hybrydowe ciągniki siodłowe: Przegląd technologii i zastosowań

W obliczu rosnących wymagań dotyczących efektywności paliwowej i redukcji emisji, rynek transportu ciężkiego oraz rolnictwa coraz śmielej sięga po rozwiązania hybrydowe. Choć historia hybryd w motoryzacji jest długa, to w segmencie pojazdów użytkowych wciąż wzbudzają one ciekawość, a czasami sceptycyzm. Niniejszy artykuł przedstawia przegląd innowacyjnych konstrukcji hybrydowych ciągników siodłowych oraz rolniczych, analizując ich zalety, wyzwania i perspektywy rozwoju.

Hybrydowe ciągniki rolnicze - innowacje i wydajność

Rozwój technologii hybrydowych w rolnictwie ma na celu zwiększenie efektywności pracy, zmniejszenie zużycia paliwa i obniżenie kosztów eksploatacji. Producenci, tacy jak Landini, Zoomlion czy Lingong, wprowadzają na rynek ciągniki, które zmieniają sposób postrzegania maszyn rolniczych.

Landini Rex4 Electra - równoległa hybryda z napędem na przednie koła

Konstruktorzy marki Landini opracowali hybrydowy traktor, którego istotnymi wyróżnikami są elektryczny napęd na przednie koła współgrający z półautomatyczną skrzynią biegów, układ odzyskiwania energii oraz elektronicznie sterowane półaktywne zawieszenie. W ramach tego oryginalnego projektu koncern Argo Tractor, do którego należy marka Landini, opracował zarówno część mechaniczną, jak i komponenty elektryczne.

• Specjalistyczny ciągnik Rex4 Electra jest wyposażony w silnik Diesla o mocy 110 KM oraz skrzynię biegów Reverse Power Shuttle z trzema półbiegami.
• Nowe funkcje ciągnika Landini Rex obejmują w pełni elektryczny napęd na przednie koła z amortyzowaną osią, dwa niezależne silniki elektryczne i związane z nimi czujniki, elektroniczne elementy sterujące, generator i akumulator służący do odzyskiwania energii podczas hamowania i zwalniania.
• Cały system jest sterowany przez PMS (Power Management System), który nadzoruje pracę wszystkich urządzeń, w tym akumulatora, oraz steruje silnikiem i generatorem za pośrednictwem odpowiednich falowników.

W efekcie inżynierowie opracowali równoległą hybrydę z systemem niezależnej od mechanicznego przełożenia tylnej osi pracy przednich kół ciągnika. To połączenie ulepszeń technologicznych gwarantuje 10% oszczędności paliwa, 15% szerszy kąt skrętu i większą stabilność w trybie transportowym, w pełni integrując się z obecnym elektrycznym układem kierowniczym.

Elektronicznie sterowane zawieszenie kabiny

W celu zwiększenia komfortu w nowej konstrukcji zdecydowano się na elektronicznie sterowane zawieszenie kabiny dzięki półaktywnemu systemowi, podobnemu do tego, który jest już dostępny w najbardziej zaawansowanych ciągnikach. Kabina z czteropunktowym zawieszeniem wyposażona jest w dwa pasywne przednie zawieszenia, a dwa amortyzatory hydrauliczne z funkcją tłumienia drgań, sterowane sygnałem elektrycznym, redukują drgania z tyłu. Jednostka sterująca wykrywa ruch ciągnika i nierówności podłoża, regulując tłumienie w czasie rzeczywistym i w sposób ciągły.

Chińskie hybrydowe ciągniki rolnicze - wyzwanie dla gigantów

Chińscy producenci, tacy jak Zoomlion, Lingong i Ensign, wkraczają na rynek z hybrydowymi ciągnikami dużej mocy, które stanowią odpowiedź na potrzeby nowoczesnego rolnictwa. Historia lubi się powtarzać, a tak jak kiedyś Toyota zrewolucjonizowała rynek samochodów hybrydowych, tak teraz Chińczycy piszą nowy scenariusz w sektorze maszyn rolniczych.

Zoomlion DV3504 - wysoki moment obrotowy i oszczędność

Ciągnik Zoomlion DV3504 wyposażony został w hybrydowy układ przeniesienia napędu, w którym silnik nie ma bezpośredniego połączenia z kołami. Posiada hybrydowy układ napędowy, w którym zastosowano silnik Diesla oraz dwa silniki elektryczne, zapewniające bardzo wysoki moment obrotowy - 2350 Nm. Układ hydrauliczny o wydajności do 250 l/min zapewnia dużą moc w operacjach rolniczych, a hybrydowy napęd WOM umożliwia stabilną pracę niezależnie od prędkości obrotowej silnika spalinowego.

Największą zaletą napędu hybrydowego jest redukcja strat energii. Silnik spalinowy w ciągniku hybrydowym pracuje przy optymalnych obrotach (do 1750 obr./min), a dodatkowa moc pobierana jest z akumulatorów. W efekcie ciągnik Zoomlion DV3504, posiadający moc 350 KM, może dorównywać maszynom o mocy 400 KM, jednocześnie znacząco zmniejszając zużycie paliwa i koszty eksploatacji.

Lingong X6004-9E - największy hybrydowy ciągnik na świecie

Lingong, jedna z wiodących chińskich firm w sektorze maszyn rolniczych, wprowadza do swojej oferty ciągnik hybrydowy X6004-9E, który można określić jako odpowiedź na popularne amerykańskie modele, takie jak John Deere 9R. Producent twierdzi, że na chwilę obecną to największy ciągnik hybrydowy na świecie. Przegubowiec Lingong 9E, z racji swojej dużej mocy, wyposażony został w odpowiedniej nośności opony marki Linglong w rozmiarze 650/85R38.

• Model Lingong X6004-9E został wyposażony w silnik Yuchai o pojemności 16 l, generujący moc 600 KM.
• Kluczową innowacją w tym modelu jest system eCVT (elektronicznej przekładni bezstopniowej), który pozwala na bardziej efektywną pracę silnika.
• W tej technologii silnik spalinowy nie napędza bezpośrednio kół ciągnika, lecz przekazuje moc (przez generatory prądu) do silnika elektrycznego, który z powrotem przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną potrzebną do napędzania pojazdu, WOM oraz pomp hydraulicznych.

Taka konstrukcja zapewnia wysoką efektywność układu napędowego, ponieważ silnik pracuje w optymalnym zakresie obrotów, co znacząco zmniejsza zużycie zarówno ruchomych elementów, jak i paliwa. Całkiem nowa generacja chińskich ciągników, określana przez samego producenta jako „inteligentne ciągniki”, kładzie nacisk zarówno na design, jak i inteligentne rozwiązania. Częścią stylizacji są czterosłupkowe, ergonomiczne kabiny z doskonałą widocznością we wszystkich kierunkach. Ponadto na wyposażeniu jest asystent głosowy, pokładowy system infotainment oraz aplikacje bezpieczeństwa umożliwiające zdalne sterowanie za pomocą urządzeń mobilnych.

Zalety i wyzwania hybrydowych ciągników rolniczych

Hybrydowe układy napędowe w ciągnikach dużej mocy to przyszłość rolnictwa ze względu na oszczędność paliwa, zwiększoną wydajność i niezawodność. Przekładnie bezstopniowe IVT i CVT, które były dotychczas powszechnie stosowane, opierały się głównie na rozwiązaniach hydrostatycznych, co skutkowało niższą sprawnością i wysokimi kosztami konserwacji.

Głównym wyzwaniem dla ciągników hybrydowych jest ich wyższy koszt początkowy w porównaniu do tradycyjnych maszyn. Jednak patrzac na tempo rozwoju, oszczędności na paliwie i trwałość rekompensują wyższą cenę zakupu, co może przyczynić się do szerszej akceptacji tych technologii w przyszłości.

Hybrydowe ciągniki siodłowe - przyszłość transportu ciężkiego

Również w transporcie ciężkim rozwiązania hybrydowe zyskują na znaczeniu, zwłaszcza w kontekście zaostrzających się norm emisji i dążenia do dekarbonizacji. Holandia wprowadza ambitne plany, dopuszczając pojazdy hybrydowe do stref bezemisyjnych pod pewnymi warunkami.

Scania G320 Hybrid PHEV - rozwiązanie dla miejskich stref bezemisyjnych

Scania G320 Hybrid to samochód przygotowany z myślą o wymaganiach holenderskich miast. Jest to pierwszy w Holandii ciągnik siodłowy, który dysponuje hybrydowym napędem z możliwością ładowania baterii z zewnętrznego źródła prądu (tzw. PHEV). Jego napęd opiera się na 9-litrowym, 320-konnym silniku Diesla, do którego dołożono silnik elektryczny o stałej mocy 158 KM i chwilowej mocy maksymalnej 192 KM.

Poza tym konieczne było zastosowanie zarówno zbiornika na olej napędowy (220 litrów), jak i baterii trakcyjnych o pojemności 90 kWh. To również sprawiło, że ciągnik ma rekordowo długi rozstaw osi, wynoszący aż 4150 milimetrów. Baterie mają wystarczyć na około 50 kilometrów jazdy na samym „elektryku”. Planowanie pracy zakłada ładowanie baterii silnika elektrycznego na bazie, następnie dojazd do wskazanego miasta na silniku spalinowym, a po wjechaniu do strefy bezemisyjnej ciągnik automatycznie przełączy się na sam napęd elektryczny. Na jednym tankowaniu oleju napędowego prezentowany zestaw przejedzie około 1000 kilometrów.

Hybrydy plug-in Scania z fotowoltaiką na naczepach

Scania rozpoczęła testy ciągnika siodłowego z naczepą obłożoną fotowoltaiką. Cały program badawczy trwa od dwóch lat i bierze w nim udział kilka różnych firm obok Scanii oraz Uniwersytet w Uppsali. Na naczepie zamontowano ogniwa wytwarzane przez szwedzką firmę Midsummer, które kształtowane są w sposób zbliżony do tradycyjnych pokryć dachowych.

Uczestniczący w eksperymencie ciągnik siodłowy Scanii to hybryda plug-in (560 hybrid) wyposażona w 100 kWh baterii w ciągniku i dodatkowe 200 kWh baterii w naczepie. Maksymalna moc paneli to 13,2 kW. Z wstępnych obliczeń uczestników testu wynika, że powinny one w Szwecji wygenerować rocznie 8000 kWh energii, co przekłada się na około 5000 kilometrów darmowego zasięgu (około 3 proc. typowego przebiegu takiego pojazdu). Obydwie te wartości są stosunkowo niewielkie w stosunku do kosztów wyłożenia naczepy fotowoltaiką, więc prawdopodobnie wzięto pod uwagę również możliwość oddawania nadmiarów energii do sieci elektroenergetycznej w celu wygenerowania dodatkowych zysków.

Volkswagen Meteor Hybrid - brazylijskie innowacje

W Brazylii, gdzie ciężarówki marki Volkswagen są normą, testowany jest model Meteor Hybrid. Jest to pojazd z trzema osiami (w europejskich ciągnikach siodłowych zwykle są dwie, z wyjątkiem Skandynawii), z czego środkowa oś jest napędzana silnikiem wysokoprężnym, a ostatnia ma dodatkowy silnik elektryczny. Jest to trochę podobne do systemu E-Four w Lexusie, tyle że zamiast silnika benzynowego mamy Diesla 12,4 l o mocy 530 KM. Silnik elektryczny rozwija zaś 200 KM, a energię pobiera z akumulatora ładowanego przez energię toczenia przy stałej jeździe. Oddaje ją przy podjazdach pod górę, pozwalając zmniejszyć zużycie paliwa. Trzecią oś można unieść, jeśli nie jest potrzebna, zmniejszając tarcie.

Volkswagen, zamiast zachwalać oszczędności paliwowe, twierdzi raczej, że dzięki temu ciężarówka będzie mniej wytracać prędkość na podjazdach, a zużycie paliwa zmniejszy się o 10 do 20 proc. Niesamowite jest to, że europejscy producenci nie promują szerzej tego typu rozwiązań, pomimo możliwości redukcji CO2 (nawet o 90 procent przy użyciu oleju HVO). Jak się okazuje, hybrydy w tej branży nie cieszyły się do tej pory dużym popytem w Europie, gdzie rynek albo preferuje tradycyjne diesle, albo w pełni elektryczne ciężarówki. Volkswagen mimo to próbuje swoich sił w Brazylii, licząc, że tamtejsi nabywcy docenią ten system.

tags: #hybrydowy #ciagnik #siodlowych