Die Landtechnikindustrie hat im Forschungsprojekt „EKoTech“ nachgewiesen, dass der Betrieb von Landmaschinen im Zeitraum 1990 bis 2030 ein CO2-Einsparpotenzial von 35 bis 40% aufweist. Ein Teil der dafür erforderlichen Technologien ist bereits heute verfügbar. Besonders viel Energie spart das Zusammenfassen von Arbeitsgängen.
Motorentechnik ausgereizt
In Deutschland eingesetzte Landmaschinen und Traktoren stoßen nach Angaben des Bundesumweltministeriums jährlich 6,6 Mio. t CO2 aus. Das entspricht 0,75% des gesamten jährlichen CO2-Ausstoßes in Deutschland.
Die im Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (VDMA) zusammengeschlossenen Landmaschinenhersteller haben in dem von ihnen initiierten und vom Bundeslandwirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekt „EKoTech“ nun weitere Einsparpotenziale ausgelotet.
Experten sehen im Kraftstoffverbrauch die wesentliche Stellschraube, um die CO2-Emissionen von Landmaschinen zu beeinflussen. Ein Wert unterstreicht das eindrucksvoll: Der Kraftstoffverbrauch macht rund 50% der Lebenszykluskosten eines Traktors aus. Durch verbesserte Motorentechnik lässt sich jedoch kaum noch Kraftstoff sparen. Den Studienergebnissen zufolge haben die Motorentechniker ihre Hausaufgaben bereits weitgehend gemacht.
Gezwungen durch die Abgasgesetzgebung ist das physikalisch Mögliche in der aktuellen Entwicklungsstufe (EU 5) bereits ausgereizt. Obwohl die NOx-Emissionen seit 1999 um 96% und nun auch die Partikelmasse um 98% zurückgegangen ist, gehen neue Dieselaggregate mit dem Kraftstoff sehr sparsam um. Um weitere Effizienzgewinne zu erreichen, müsse vielmehr der gesamte Prozess betrachtet werden, so die Verfasser der Studie.
Verfahren verbessern
Für eine aussagekräftige Datenbasis haben die EKoTech-Forscher Betriebe in verschiedenen europäischen Regionen unter die Lupe genommen, mehr als 100 Experteninterviews geführt, 120 Stunden eigene Feldversuche ausgewertet sowie ein Simulationsmodell genutzt.
Ergebnis der Untersuchungen: Es gibt vier Handlungsfelder, in denen Reserven für die bis 2030 prognostizierte 40%ige CO2-Minderung stecken.
Maschinen-Effizienz: Leichtbau, intelligentes Motormanagement oder automatische Reifendruckregelung – alles Maßnahmen oder Produkte, die bereits heute beträchtliche Kraftstoff- und damit CO2-Einsparungen bringen. Konkret benennen die Forscher in ihrem Bericht folgenden Potenziale:
- Minus 10 % z. B. bei der Grundbodenbearbeitung; Assistenzsysteme, die Reifendruck, Achslastverteilung und Ballastierung ins Gleichgewicht bringen.
- Minus 14 % durch Load Sensing Hydraulik; sie liefert nur so viel Druck und Volumenstrom wie benötigt wird und läuft nicht permanent auf Hochtouren.
- Minus 5 % bringt eine Eco-Zapfwelle; sie erreicht die Nenndrehzahl bei reduzierter Motordrehzahl.
Prozess-Effizienz: Eine bessere Abstimmung verschiedener Arbeitsabläufe und Maschinen ist möglich. Sie werden mithilfe von Mechanik, Hydraulik oder Algorithmen miteinander synchronisiert. Ein Beispiel ist der teilflächenspezifische Anbau: Dabei werden Bodenbearbeitung, Saat, Düngung und Pflanzenschutz den Erfordernissen der Teilflächen angepasst.
- Minus 42 % Energieverbrauch haben die Projektbeteiligten errechnet, wenn zwei energieintensive Prozesse wie die Grundbodenbearbeitung und die Saat kombiniert werden.
Bediener-Effizienz: Fahrer von Landmaschinen müssen ihr Gerät ständig an andere Bedingungen anpassen. Wechselnde Witterung, Bodenbeschaffenheit oder Zustand der zu bearbeitenden Kultur erfordern für eine optimale Einstellung viel Erfahrung.
- Minus 20 %, wenn der Fahrer in der Lage ist, die Möglichkeiten der Maschine optimal zu nutzen. Er also alle Assistenzsysteme bedienen und an veränderte Bedingungen anpassen kann.
Alternative Kraftstoffe und Antriebe: Minus 90 % wären nach Einschätzung der Studienmacher möglich, wenn alternative Antriebe und Kraftstoffe ins Spiel kommen. Favoriten für die Anwendung in Agrarmaschinen sind CO2-neutral gewonnene Kraftstoffe. Sogenannte Power-to-X-Lösungen stehen dabei hoch im Kurs. Sie nutzen überschüssigen Ökostrom zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Da Diesel eine Verbindung aus mehreren Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen ist, fehlt nur noch der Kohlenstoff. Der lässt sich entweder aus Biomasse gewinnen oder im Idealfall direkt aus der Luft. An einem solchen Verfahren, dem „Direct Air Capture“ wird derzeit gearbeitet. Eine weitere Variante sind Biokraftstoffe der 2. Generation. Sie werden in erster Linie aus Reststoffen gewonnen und stellen damit keine Nahrungsmittelkonkurrenz dar.
Nach Einschätzung der Forscher werden biogene und synthetische Brennstoffe bald einen nennenswerten Beitrag zur CO2-Minderung von Arbeitsmaschinen in der Landwirtschaft leisten. Sie erlauben den Einsatz von Dieselmotoren für Anwendungen mit einem hohen Leistungsbedarf, ohne das Klima weiter zu belasten.Anbaugeräte mit einer geringen Leistungsabfrage wie Düngerstreuer oder Sämaschine werden dagegen mit stufenlos regelbaren Elektromotoren angetrieben.
Mehr zum Thema:
