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1
Stephan Ackermann 2018
Diesel, Benzin, Hybrid oder
elektrisch?
Alternative Antriebe in der Berglandtechnik
 wo liegt die Zukunft?
2
Wie alles begann – vor mehr als 50 Jahren!
3
Und wie es heute ist -- 2018
3
4
Herausforderungen 2018
4
• Ständig schärfer werdende
Abgasvorschriften
• Beachtet werden vor allem
Kohlenmonoxid (CO) /
Kohlenwasserstroff (HC)
• Besonders bekannt sind aber:
Stickstoffoxid (Nox) und der
Feinstaub (PM)
• Massiv höhere
Anforderungen an die
Abgasnachbehandlung.
5
5
Metrac H9X – Abgasnachbehandlung
• Abgasnachbehandlung mit
Diesel-Partikelfilter (DPF)
• SCR Katalysator (selective
catalytic reduction) mit AdBlue
Einspritzung
• Mit Kühlwasser beheizte
AdBlue Leitungen
• AdBlue Tank im Heck des
Fahrzeuges
6
Möglichkeiten
für die
Zukunft
77
Die verschiedenen Möglichkeiten der Zukunft
Für die Zukunft stehen verschiedene Möglichkeiten offen:
• Dieselmotor
• Benzinmotor / Gasmotoren
Alternative Antriebe:
• Hybrid-Antrieb (Diesel oder Benzin)
• Elektro-Antriebe
7
8
Dieselmotor
Vorteile
+ Drehmoment (Kurve / absolut etc.)
+ Verbrauchsgünstig
+ Leistungsdichte des Diesel
+ Bekannte Technik
+ Hoftankstelle unter berücksichtigt der
Auflagen gut möglich.
Nachteile
 teure Abgasnachbehandlung (DPF,
SCR, Adblue)
 Platzbedarf Abgasnachbehandlung
 Image
 in vielen Fällen wird Adblue notwendig
sein
 Erhöhter Wartungsaufwand
Zukunft:
• Wird seine Berechtigung in der Landtechnik weiterhin behalten.
• Integration der Abgasnachbehandlung wird bei vielen Fahrzeugen eine Herausforderung
Aktuelle Herausforderung:
• Weitere Reduktion der Schadstoffe wird gefordert werden.  Abgasstufe 5 wird in den
meisten Leistungsklassen 2020 eingeführt.
• Ruf des Dieselmotors leidet vor allem DE / AT / CH
9
Benzin- oder Gasmotor
Aktuelle Herausforderung:
• Benzinmotor muss ebenfalls strengere Abgasnormen erfüllen, diese können aber relativ
„leicht“ durch Einbau eines Katalysators erfüllt werden.
Vorteile
+ Einfache Abgasnachbehandlung
(Katalysator)
+ Kompakte Bauweise
+ Weiterentwicklungen haben gute
Fortschritte bei den Verbrauchswerten
gebracht
Nachteile
 Leistungskurve / Drehmoment für
landwirtschaftliche Einsätze oft nicht passend
(Drehmomentanstieg)
 Lagerung auf dem Hof nicht erlaubt.(max. 20
lt.)
 Verbreitung von Gas Tankstellen oftmals
nicht gegeben.
 Feinstaub kann bei Direkteinspritzer ein
Thema werden (DPF)Zukunft:
• Kann in einigen Bereichen den Dieselmotor ersetzen, vor allem dort wo kein hoher
Drehmomentanstieg bei Drehzahlabfall notwendig ist.
• Fahrzeuge, welche mit konstanter Drehzahl betrieben werden, eignen sich gut für den
Einsatz mit Benzimmotor (bspw. Kehrmaschinen etc.)
• Teilweise werden auch schon LKW (Scania, Iveco etc.)oder Traktoren (New Holland) mit
Gasmotoren präsentiert, Technik hat aber noch wenig Verbreitung
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Verschiedene Hybrid-Konzepte
Serielle Hybridantriebe Parallele Hybridantriebe
Komponenten
Verbrennungsmotor – Generator – Fahrmotor
– Rad
Verbrennungsmotor –mechanischer Durchtrieb – Rad –
Generator / Motor – Rad
Aufbau
Keine mechanische Verbindung zwischen
Verbrennungsmotor und Antriebsachse
Direkter, mechanischer Durchtrieb vom
Verbrennungsmotor bis zum Rad und parallel dazu
elektrischer Antrieb
Vorteile
• Unabhängige Regelung des
Verbrennungsmotors vom Radantrieb
möglich
• Motor kann im Optimal-Bereich betrieben
werden
• Weniger elektrische Komponenten / Doppelnutzung
Motor / Generator
• Gute Eigenschaften für hohe
Geschwindigkeitsbereiche
• Adaption in bestehende Fahrzeugkonzepte möglich
Nachteile
• Umwandlungsverluste können je nach
Systemaufbau relativ hoch sein.
• schwer in bestehende Fahrzeugkonzepte
integrierbar
• Verbrennungsmotor kann nicht immer im Optimal-
Bereich arbeiten
• Keine unabhängige Regelung des Verbrennungsmotors
möglich.
11
Elektro-Hybrid-Antriebe
Aktuelle Herausforderung:
• Verschiedene Konzepte verfügbar – Diesel-Hybrid / Benzin-Hybrid
• Erhöhter Integrationsaufwand in bestehende Fahrzeuge
Vorteile
+ Verschiedene Antriebsvarianten
möglich
+ Hoher Wirkungsgrad
+ Regelbarkeit der E-Motoren
+ Rein elektrischen fahren möglich
Nachteile
 Erhöhte Kosten für den Antrieb
 Elektroantrieb abhängig von der
Batteriegröße
 Kosten für Batterien
 Leistungsdichte Batterien
 Zusätzliches Gewicht
Zukunft:
• Kann in für gewissen Anwendungen interessant werden, vor allem wo kurzzeitige,
elektrischer Betrieb notwendig ist (innerstädtisch, lärmsensible Zonen, Umweltschutz
o.ä.)
• Downsizing des Verbrennungsmotors möglich, dadurch kann tw. die
Abgasnachbehandlung reduziert werden. (>55 kW kein Adblue notwendig für Stufe 5)
12
Elektroantriebe
12
Zukunft:
• Der weitere Erfolg der Elektroantriebe wird maßgeblich von der Weiterentwicklung
der Energiespeicher beeinflusst.
• Wasserstoff als Energieträger kann an Bedeutung gewinnen
• Die Fortschritte in der Elektroantriebs-Technik lassen in Zukunft neue Konzepte zu
Aktuelle Herausforderung:
• Sehr gutes Image
• Entwicklung der Elektroantriebe hat in den letzten Jahren massiv an Bedeutung
gewonnen
Vorteile
+ Hoher Wirkungsgrad des Antriebes
+ Gute Regelbarkeit der Antriebe
+ Zero-Emmision
+ Keine Abgasvorschriften
+ Einfache Technik
Nachteile
 Erhöhte Kosten und Gewicht für den
Antrieb
 Elektroantrieb abhängig von der
Batteriegröße
 Kosten für Batterien (1 kW/h Li Ion 
1.000 bis 1.500 €)
 Höhere Anforderungen an Werkstätten
 Einsatzdauer mit einer Batterieladung
oft zu gering
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Energie-Dichte vs. Leistung
• Die Energiedichte ist bei Diesel oder Benzin bedeutend höher wie bei einem Akku
• Die Effizienz eines Elektroantriebes ist auf der anderen Seite um einiges besser
• Systeme mit Verbrennungsmotoren haben eine viel geringeren Wirkungsgrad, da
sehr viel Energie in Wärme verbraucht wird
Akkus oder Kraftstoffe Wh pro kg
Blei-Säure-Akku 35
Li-Ionen Akku (2009) 130
Li-Ionen Akku (2015) 150
Li-Ionen Akku (2020) 200
Benzin 12.800
Diesel 11.800
Wirkungsg
rad
Benzin Diesel Elektro
Motor 25 bis 35 % 35 bis 40 % 90 bis 95 %
Getriebe 85 bis 95% -
Total -
System
21 bis 33% 30 bis 38% 90 bis 95%
100 kg Diesel
125 kg Benzin
2900 kg
Li Ionen
12.700 kg
Blei-Säure
10 h Arbeiten
400 kWh
1414
Einsatz in der Berglandtechnik – worauf kommt es an?
• Häufig geringe Auslastung pro Jahr (<200 h)
• Trotzdem sind lange Arbeitstage keine Seltenheit
• Gewicht ist ein entscheidender Faktor
• Wartungs- und Servicefreundlichkeit ist sehr entscheidend, oft große
Distanz zur nächsten Werkstätte
1515
Zukunft für die Berglandtechnik
• Dieselmotor wird auch in Zukunft der Antrieb sein, welcher am häufigsten
eingesetzt wird.
• Kosten für die Abgasnachbehandlung werden weiter steigen
• Wartung- und Service der modernen Fahrzeuge wird höher werden.
• Hybrid-Fahrzeuge werden in einigen Randbereichen vermehrt zum
Einsatz kommen. (Nutzung in Landwirtschaft / Tourismus)
• Reine Elektroantriebe werden auch in naher Zukunft für viele
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Alternative Antriebe in der Berglandtechnik

  • 1. 1 Stephan Ackermann 2018 Diesel, Benzin, Hybrid oder elektrisch? Alternative Antriebe in der Berglandtechnik  wo liegt die Zukunft?
  • 2. 2 Wie alles begann – vor mehr als 50 Jahren!
  • 3. 3 Und wie es heute ist -- 2018 3
  • 4. 4 Herausforderungen 2018 4 • Ständig schärfer werdende Abgasvorschriften • Beachtet werden vor allem Kohlenmonoxid (CO) / Kohlenwasserstroff (HC) • Besonders bekannt sind aber: Stickstoffoxid (Nox) und der Feinstaub (PM) • Massiv höhere Anforderungen an die Abgasnachbehandlung.
  • 5. 5 5 Metrac H9X – Abgasnachbehandlung • Abgasnachbehandlung mit Diesel-Partikelfilter (DPF) • SCR Katalysator (selective catalytic reduction) mit AdBlue Einspritzung • Mit Kühlwasser beheizte AdBlue Leitungen • AdBlue Tank im Heck des Fahrzeuges
  • 7. 77 Die verschiedenen Möglichkeiten der Zukunft Für die Zukunft stehen verschiedene Möglichkeiten offen: • Dieselmotor • Benzinmotor / Gasmotoren Alternative Antriebe: • Hybrid-Antrieb (Diesel oder Benzin) • Elektro-Antriebe 7
  • 8. 8 Dieselmotor Vorteile + Drehmoment (Kurve / absolut etc.) + Verbrauchsgünstig + Leistungsdichte des Diesel + Bekannte Technik + Hoftankstelle unter berücksichtigt der Auflagen gut möglich. Nachteile  teure Abgasnachbehandlung (DPF, SCR, Adblue)  Platzbedarf Abgasnachbehandlung  Image  in vielen Fällen wird Adblue notwendig sein  Erhöhter Wartungsaufwand Zukunft: • Wird seine Berechtigung in der Landtechnik weiterhin behalten. • Integration der Abgasnachbehandlung wird bei vielen Fahrzeugen eine Herausforderung Aktuelle Herausforderung: • Weitere Reduktion der Schadstoffe wird gefordert werden.  Abgasstufe 5 wird in den meisten Leistungsklassen 2020 eingeführt. • Ruf des Dieselmotors leidet vor allem DE / AT / CH
  • 9. 9 Benzin- oder Gasmotor Aktuelle Herausforderung: • Benzinmotor muss ebenfalls strengere Abgasnormen erfüllen, diese können aber relativ „leicht“ durch Einbau eines Katalysators erfüllt werden. Vorteile + Einfache Abgasnachbehandlung (Katalysator) + Kompakte Bauweise + Weiterentwicklungen haben gute Fortschritte bei den Verbrauchswerten gebracht Nachteile  Leistungskurve / Drehmoment für landwirtschaftliche Einsätze oft nicht passend (Drehmomentanstieg)  Lagerung auf dem Hof nicht erlaubt.(max. 20 lt.)  Verbreitung von Gas Tankstellen oftmals nicht gegeben.  Feinstaub kann bei Direkteinspritzer ein Thema werden (DPF)Zukunft: • Kann in einigen Bereichen den Dieselmotor ersetzen, vor allem dort wo kein hoher Drehmomentanstieg bei Drehzahlabfall notwendig ist. • Fahrzeuge, welche mit konstanter Drehzahl betrieben werden, eignen sich gut für den Einsatz mit Benzimmotor (bspw. Kehrmaschinen etc.) • Teilweise werden auch schon LKW (Scania, Iveco etc.)oder Traktoren (New Holland) mit Gasmotoren präsentiert, Technik hat aber noch wenig Verbreitung
  • 10. 10 Verschiedene Hybrid-Konzepte Serielle Hybridantriebe Parallele Hybridantriebe Komponenten Verbrennungsmotor – Generator – Fahrmotor – Rad Verbrennungsmotor –mechanischer Durchtrieb – Rad – Generator / Motor – Rad Aufbau Keine mechanische Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Antriebsachse Direkter, mechanischer Durchtrieb vom Verbrennungsmotor bis zum Rad und parallel dazu elektrischer Antrieb Vorteile • Unabhängige Regelung des Verbrennungsmotors vom Radantrieb möglich • Motor kann im Optimal-Bereich betrieben werden • Weniger elektrische Komponenten / Doppelnutzung Motor / Generator • Gute Eigenschaften für hohe Geschwindigkeitsbereiche • Adaption in bestehende Fahrzeugkonzepte möglich Nachteile • Umwandlungsverluste können je nach Systemaufbau relativ hoch sein. • schwer in bestehende Fahrzeugkonzepte integrierbar • Verbrennungsmotor kann nicht immer im Optimal- Bereich arbeiten • Keine unabhängige Regelung des Verbrennungsmotors möglich.
  • 11. 11 Elektro-Hybrid-Antriebe Aktuelle Herausforderung: • Verschiedene Konzepte verfügbar – Diesel-Hybrid / Benzin-Hybrid • Erhöhter Integrationsaufwand in bestehende Fahrzeuge Vorteile + Verschiedene Antriebsvarianten möglich + Hoher Wirkungsgrad + Regelbarkeit der E-Motoren + Rein elektrischen fahren möglich Nachteile  Erhöhte Kosten für den Antrieb  Elektroantrieb abhängig von der Batteriegröße  Kosten für Batterien  Leistungsdichte Batterien  Zusätzliches Gewicht Zukunft: • Kann in für gewissen Anwendungen interessant werden, vor allem wo kurzzeitige, elektrischer Betrieb notwendig ist (innerstädtisch, lärmsensible Zonen, Umweltschutz o.ä.) • Downsizing des Verbrennungsmotors möglich, dadurch kann tw. die Abgasnachbehandlung reduziert werden. (>55 kW kein Adblue notwendig für Stufe 5)
  • 12. 12 Elektroantriebe 12 Zukunft: • Der weitere Erfolg der Elektroantriebe wird maßgeblich von der Weiterentwicklung der Energiespeicher beeinflusst. • Wasserstoff als Energieträger kann an Bedeutung gewinnen • Die Fortschritte in der Elektroantriebs-Technik lassen in Zukunft neue Konzepte zu Aktuelle Herausforderung: • Sehr gutes Image • Entwicklung der Elektroantriebe hat in den letzten Jahren massiv an Bedeutung gewonnen Vorteile + Hoher Wirkungsgrad des Antriebes + Gute Regelbarkeit der Antriebe + Zero-Emmision + Keine Abgasvorschriften + Einfache Technik Nachteile  Erhöhte Kosten und Gewicht für den Antrieb  Elektroantrieb abhängig von der Batteriegröße  Kosten für Batterien (1 kW/h Li Ion  1.000 bis 1.500 €)  Höhere Anforderungen an Werkstätten  Einsatzdauer mit einer Batterieladung oft zu gering
  • 13. 13 Energie-Dichte vs. Leistung • Die Energiedichte ist bei Diesel oder Benzin bedeutend höher wie bei einem Akku • Die Effizienz eines Elektroantriebes ist auf der anderen Seite um einiges besser • Systeme mit Verbrennungsmotoren haben eine viel geringeren Wirkungsgrad, da sehr viel Energie in Wärme verbraucht wird Akkus oder Kraftstoffe Wh pro kg Blei-Säure-Akku 35 Li-Ionen Akku (2009) 130 Li-Ionen Akku (2015) 150 Li-Ionen Akku (2020) 200 Benzin 12.800 Diesel 11.800 Wirkungsg rad Benzin Diesel Elektro Motor 25 bis 35 % 35 bis 40 % 90 bis 95 % Getriebe 85 bis 95% - Total - System 21 bis 33% 30 bis 38% 90 bis 95% 100 kg Diesel 125 kg Benzin 2900 kg Li Ionen 12.700 kg Blei-Säure 10 h Arbeiten 400 kWh
  • 14. 1414 Einsatz in der Berglandtechnik – worauf kommt es an? • Häufig geringe Auslastung pro Jahr (<200 h) • Trotzdem sind lange Arbeitstage keine Seltenheit • Gewicht ist ein entscheidender Faktor • Wartungs- und Servicefreundlichkeit ist sehr entscheidend, oft große Distanz zur nächsten Werkstätte
  • 15. 1515 Zukunft für die Berglandtechnik • Dieselmotor wird auch in Zukunft der Antrieb sein, welcher am häufigsten eingesetzt wird. • Kosten für die Abgasnachbehandlung werden weiter steigen • Wartung- und Service der modernen Fahrzeuge wird höher werden. • Hybrid-Fahrzeuge werden in einigen Randbereichen vermehrt zum Einsatz kommen. (Nutzung in Landwirtschaft / Tourismus) • Reine Elektroantriebe werden auch in naher Zukunft für viele Fahrzeugtypen selten eine Alternative sein  zu geringe Einsatzdauer, Gewicht Batterie, Kosten