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Pflanzenöltaugliche Traktoren (Abgasstufen I bis IV) im Langzeitversuch

Das Technologie- und Förderzentrum am Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe (TFZ) in Straubing beschäftigt sich seit vielen Jahren unter anderem mit der Frage, welche alternativen Lösungen zu den endlichen fossilen Rohstoffen existieren und inwieweit sie z.B. in der Mobilität (auf und auch fernab der Straßen) eingesetzt werden können.

Das Technologie- und Förderzentrum verfolgt dabei einen breiten Ansatz: Es werden nicht nur technische Aspekte erforscht, sondern auch dem Klimaschutz und weiteren ökologischen Faktoren sowie der gesellschaftlichen Akzeptanz und den wirtschaftlichen Chancen und Risiken Beachtung geschenkt. Auch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie erkennt das Potenzial von mit Biokraftstoffen betriebenen Schleppern und hat daher ein Forschungsprojekt zum „Langzeitmonitoring pflanzenöltauglicher Traktoren der Abgasstufen I bis IV” finanziert. Das Projekt fand in Kooperation mit der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), den Landtechnikunternehmen John Deere GmbH & Co. KG und AGCO Fendt GmbH sowie mit der BayWa AG unter Federführung des TFZ von 2015 bis 2017 statt.

Versuchsprojekt mit 20 Pflanzenöltraktoren im Feldeinsatz

Um die Tauglichkeit von Rapsöl als Kraftstoff in der Landwirtschaft zu belegen, stellte Herr Dr. Edgar Remmele (TFZ) mit seinen Kollegen in den vergangenen Jahren diverse Untersuchungen an. Ziel war und ist es, die limitierten Schadstoffemissionen sowie die Treibhausgasemissionen beim Betrieb von land- und forstwirtschaftlichen Maschinen zu reduzieren. Rapsölkraftstoff birgt, so ermittelte das Forscherteam selbst, ein Treibhausgasminderungspotential unter bilanzieller Berücksichtigung des Koppelprodukts Presskuchen in der Fütterung von bis zu 91 %. Beim Inverkehrbringen von Rapsölkraftstoff muss die nachhaltige Produktion grundsätzlich gemäß der Renewable Energy Directive (RED) zertifiziert sein und die Kraftstoffqualität der Norm DIN 51605 entsprechen. Vorteilhaft bei Pflanzenölkraftstoff ist außerdem die sehr gute biologische Abbaubarkeit, falls die Fahrzeuge auf umweltsensiblen Flächen eingesetzt werden.

Im Rahmen einer mehrjährigen Testreihe wurden 20 Pflanzenöltraktoren der Firmen Fendt, Deutz-Fahr und John Deere von Abgasstufe I bis IV in Summe über mehr als 60.000 Betriebsstunden (Bh) auf dem Feld und im Labor getestet. Die Traktoren waren in diesem Projekt sowohl auf staatlichen Versuchsgütern sowie auf den Anbauflächen des TFZ im Einsatz.

Die neueren Modelle verfügen über Motoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen. Diese bieten den Vorteil einer Motorsteuersoftware bzw. der elektronisch gesteuerten Einspritzung. Dadurch werden die Viskositäts- und Kompressibilitätsunterschiede der Pflanzenöle im Vergleich zum herkömmlichen Diesel kompensiert und somit die bis dato problematische Minderleistung im Rapsölbetrieb vermieden. Bislang hatte es insbesondere mit modernen Traktoren, also Modellen mit einer komplexen Abgasnachbehandlung (Stufe IV und V) nahezu keine Erfahrungen zum Betriebs- und Emissionsverhalten im Praxiseinsatz gegeben. Zeitweise wurden mit einem „Portablen Emission Measurement System“ (PEMS) bei Straßenfahrten und Feldarbeiten auch die sogenannten Realemissionen gemessen. Je nach Arbeitseinsatz wurde das Messgerät in einer Schutzbox und mit entsprechenden Fixierungen vorne oder hinten am Traktor installiert. Betrieben wurden die Traktoren nahezu ausschließlich mit Rapsölkraftstoff nach gültiger Norm (DIN 51605:2016), die wenigen, geringfügigen Überschreitungen der Grenzwerte beliefen sich meist im Bereich der Messgenauigkeit der Prüfverfahren und konnten daher als unkritisch bewertet werden. Im Laufe der 60.000 Betriebsstunden erwiesen sich die Pflanzenöltraktoren als zuverlässig, die wenigen Störungen beschränkten sich meist auf das Niederdruckkraftstoffsystem oder die Sensorik. Die Common-Rail-Injektoren waren im Betrieb mit Rapsöl selbst nach über 6.000 Betriebsstunden noch voll funktionsfähig und es ließen sich kaum Leistungseinbußen feststellen. Regelmäßig durchgeführte Motorölanalysen ergaben zudem, dass Dank der Common-Rail-Einspritztechnik der Kraftstoffeintrag auf niedrigem Niveau sowie der Verschleiß und der Wartungsaufwand vergleichsweise gering waren.

Der Rückblick ist also sehr positiver Natur: der Betrieb der Traktoren war sowohl am Prüfstand als auch auf dem Feld zuverlässig, auch in puncto Abgasnachbehandlungssysteme standen die Pflanzenöltraktoren den Dieselmodellen in nichts nach. Die Grenzwerte gemäß Abgasstufe IV wurden am Traktorenprüfstand deutlich unterschritten, die Emissionen von Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und von Partikeln lassen sich durch Partikelfilter und Oxidationskatalysatoren im Bereich der Nachweisgrenze halten.

Gut ist lange nicht gut genug

Es wären nicht Herr Dr. Remmele und seine Kollegen, wenn nicht schon weiterführende Untersuchungen im Raum stehen würden: geprüft werden soll weiterhin das Langzeitbetriebsverhalten der Abgasnachbehandlung der Rapsöltraktoren. Zudem soll noch ermittelt werden, ob die nächste Traktorengeneration (Abgasstufe V) mit Rapsölkraftstoff dem neuen Grenzwert der Partikelanzahl am Prüfstand gerecht wird. Zu guter Letzt soll auch noch im tatsächlichen Fahrbetrieb das Emissionsverhalten in puncto Partikelanzahl und –größenverteilung geprüft werden.

Einstweilen bleibt das Fazit: Moderne Pflanzenöltraktoren der Abgasstufen I bis IV können zuverlässig und emissionsarm betrieben werden. Im Rahmen des Versuchsprojektes konnten 584.000 Liter Dieselkraftstoff ersetzt und dadurch Treibhausgasemissionen in Höhe von ca. 1.389.000 kg CO₂-Äquivalenten vermieden werden. Und auch das Koppelprodukt Presskuchen, in der Summe ca. 1.100.000 kg, leistet als heimisches Eiweißfuttermittel einen Beitrag zum Klimaschutz, da hiermit z.B. interkontinentale Sojaimporte reduziert werden können.

Nun fehlt es lediglich noch an Anreizen, dass Rapsöl als Dieselkraftstoffersatz in der Land- und Forstwirtschaft auch dauerhaft Fuß fassen kann.

Detaillierte Informationen finden Sie auf der Webseite des TFZ (Publikationen)