Wieso es so schwierig ist, einen Wasserstoff-Traktor zu bauen

Traktoren werden heute großteils mit Diesel betrieben. Alternative Antriebe und Kraftstoffe, die CO2-Emissionen senken können, gibt es zwar, allerdings machen sie nur einen kleinen Anteil aus.

Elektrotraktoren werden aufgrund ihrer schweren Batterien und langer Ladedauer skeptisch betrachtet. Die Elektrifizierung von Traktoren könnte aber mit Wasserstoff gelingen.

Im österreichischen Forschungsprojekt FCTRAC wird ein Traktor mit Brennstoffzelle entwickelt und der Wasserstoff dafür lokal hergestellt. Das Zusammenspiel aus Fahrzeug und Tankstelle startet aktuell in die Praxistestphase.

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Wasserstoff aus Holz gewonnen

"In Österreich gibt es nur sehr wenige Wasserstofftankstellen. Liegt eine davon an der Autobahn, kommt ein Traktor niemals dorthin", sagt Peter Hofmann von der TU Wien. Die Universität koordiniert das vom Klimafonds geförderte Projekt. "Neben dem 'Fuel Cell Tractor' entwickeln wir daher auch ein Bio H2 Modul." Das Modul kann Wasserstoff aus einer Reihe von Gasen, wie etwa Biogas aus landwirtschaftlichen Abfällen, Faulgas aus Kläranlagen oder Holzgas, abscheiden und anreichern.

Bei FCTRAC wird Holzgas aus einem Kärntner Blockheizkraftwerk verwendet. Hackschnitzel werden darin auf bis zu 800 Grad Celsius erhitzt. Dabei entsteht ein Gasgemisch, aus dem Wasserstoff in mehreren Schritten (u.a. Dampfreformierung, Wassergas-Shift-Reaktion) abgeschieden wird. Der Wasserstoff wird auf 700 bar komprimiert und in Hochdrucktanks gelagert. Von dort kann es in den Traktor getankt werden. Die Erzeugungsanlage plus Tankstelle finden in 2 Transportcontainern Platz. Sie sind also kompakt genug, um direkt auf einem Bauernhof oder am Parkplatz eines Firmengeländes aufgestellt zu werden.

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Größte Herausforderung ist die Kühlung

Für die Entwicklung des Brennstoffzellentraktors wurde ein Diesel-Modell von Steyr umgebaut. Laut Hofmann war das Projektteam dabei mit vielen Herausforderungen konfrontiert. Den Motor und den Treibstofftank des Traktors konnte man relativ problemlos entfernen, nicht aber das große stufenlose CVT-Getriebe des Traktors. Ein Elektromotor bräuchte eigentlich aufgrund seines hohen Drehzahlbereichs kein Getriebe, man kann ihn aber trotzdem damit kombinieren.

Neben einem E-Motor wurden auch eine Brennstoffzelle und Batterien als Zwischenspeicher eingebaut. Eine der größten Herausforderungen sei die Kühlung gewesen, sagt Hofmann: "Die Betriebstemperatur einer Brennstoffzelle ist niedriger als die eines Verbrennungsmotors. Die Abfuhr von Wärme lebt aber vom Temperaturunterschied zur Umgebung." Das Kühlwasser durfte nur 80 statt 100 Grad erreichen. Der Kühler musste deshalb doppelt so groß wie ursprünglich dimensioniert werden.

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Sichtachsen mussten bestehen bleiben

Das Platzproblem hat man gelöst, indem der Kühler und die Wasserstofftanks auf das Dach des Traktors wanderten. Den Motorraum zu vergrößern sei keine Option gewesen, sagt Hofmann. "Die Sichtachsen für den Fahrer dürfen unter keinen Umständen eingeschränkt werden. Er muss etwa auf das Vorderrad sehen können, um die Spur zu halten."

Der Antrieb des Wasserstofftraktors wurde so ausgelegt, dass er dieselbe Leistung wie ein konventioneller Traktor aufweist. Mit 12 Kilogramm Wasserstoff, die in die Tanks passen, kann das Fahrzeug bei mittleren Lasten etwa einen halben Tag lang fahren. "Wenn man damit pflügen will, was eine hohe Leistung erfordert, müsste man öfters tanken", sagt Hofmann. Für die Praxistestphase von FCTRAC soll der Traktor Verladetätigkeiten beim Blockheizkraftwerk und Feldarbeiten im Umfeld ausführen.

Hoffnung auf nächste Generation

International gibt es bisher nur wenige Projekte, aus denen Wasserstoff-Traktoren entstanden. In Deutschland präsentierte ein Traktorhersteller etwa im vergangenen Jahr einen Prototyp. Das US-Start-up Amogy verwendet eine Brennstoffzelle und Wasserstoff in Form von Ammoniak.

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Das Projekt FCTRAC soll im Sommer abgeschlossen werden. Derzeit läuft der Zulassungsprozess für den Traktor. Ist er abgeschlossen, soll ein paar Monate lang überprüft werden, wie sich der Traktor in der Praxis schlägt. 

Die Forschungspartner hoffen auf ein Nachfolgeprojekt, das laut Hofmann in einer Vorserie münden könnte. "Brennstoffzellentraktoren können eine sinnvolle Ergänzung zu ihren Diesel-Pendants darstellen, haben aber aktuell noch höhere Kosten. In Zukunft wird es einen breiteren Mix an Antrieben geben", sagt Hofmann. Die Möglichkeit, regenerative Energien vor Ort nutzen zu können, spreche für Wasserstoff.