يقوم المهندسون الألمان بدمج خزانات الهيدروجين في عجلات الجرارات لتحقيق قدر أكبر من الاستقلالية

طور المهندسون الألمان مفهومًا مبتكرًا لتخزين الهيدروجين في الجرارات الزراعية. وبدلاً من تركيب خزانات مضغوطة على السطح أو أسفل المقصورة، يستكشف الاقتراح المساحة الداخلية للعجلات المجوفة للآلات. ويسعى هذا النهج إلى حل قيود المساحة والوزن، مما يتيح قدرًا أكبر من الاستقلالية في العمليات اليومية دون المساس بوظائف المعدات.

يعالج المشروع تحديًا متكررًا في التحول إلى أنواع الوقود البديلة في الزراعة. تتميز الجرارات بحجم قابل للاستخدام محدود، وكل كيلوغرام إضافي من الهيدروجين يؤثر على التوازن والأداء العام للآلة. ومن خلال إعادة توزيع مساحة التخزين على العجلات، يقوم المهندسون بتحرير مساحة في الجسم لمكونات أو أدوات أخرى، بالإضافة إلى تقريب الوزن من مركز الجاذبية.

• تتميز عجلات الجرارات الزراعية ببنية قوية ذات حجم داخلي كبير.
• يمكن لهذه المساحة أن تستوعب خزانات الضغط دون التدخل في القدرة الحاملة.
• يتطلب التكامل حلولاً تقنية للنقل الآمن للهيدروجين إلى المكونات الدوارة.

تحديات التخزين الحالية في النماذج الأولية مثل Fendt Helios

تستخدم نماذج Fendt Helios الأولية، التي تم تطويرها كجزء من مشروع H2Agrar في ولاية ساكسونيا السفلى، خمسة خزانات هيدروجين مضغوطة مثبتة على السطح. يخزن كل خزان 4.2 كجم من الهيدروجين بضغط يصل إلى 700 بار، بإجمالي حوالي 21 كجم لكل تعبئة. يتيح هذا التكوين ما بين خمس إلى ثماني ساعات من العمل في الميدان، اعتمادًا على المهمة المنجزة.

تعمل خلية الوقود بقدرة 100 كيلووات على تحويل الهيدروجين إلى كهرباء، مدعومة ببطارية بقدرة 25 كيلووات في الساعة. يقوم النظام بتشغيل محرك جر كهربائي بقدرة 100 كيلووات ومكونات مساعدة. تثبت الاختبارات أن الأداء يعادل أداء جرارات الديزل التقليدية ذات القوة المماثلة في مختلف الأنشطة الزراعية.

إن الحد الحالي للاستقلالية يحفز على البحث عن بدائل أكثر كفاءة. تمثل خزانات السقف الحد الأقصى العملي في التكوينات الحالية، دون حل قيود المساحة بشكل كامل.

دمج الخزانات في العجلات كحل تقني

تستفيد فكرة تحويل العجلات إلى خزانات من الهياكل التي تخدم حاليًا الوظائف الميكانيكية والحركية فقط. يقوم المهندسون بتقييم إمكانية تصميم عجلات ذات خزانات داخلية قادرة على الحفاظ على سلامتها في ظل الدوران والضغط المستمر. سيتطلب هذا التكوين أنظمة متقدمة لإدارة الضغط والتزود بالوقود بشكل آمن.

يقوم شركاء مشروع H2Agrar، بما في ذلك مؤسسات مثل TU Braunschweig، بتحليل خيارات وأبعاد الخزانات المختلفة. تظل كثافة طاقة الهيدروجين لكل حجم أقل من كثافة طاقة الديزل، حتى عند الضغط العالي، مما يجعل من الضروري تحسين كل سنتيمتر متاح في الماكينة.

تساهم شركات مثل Röchling Engineering Plastics بخبرتها في المواد المقواة بألياف الكربون للحاويات عالية الضغط. يمثل النهج ذو العجلات اتجاهًا تم استكشافه للتغلب على القيود التي لوحظت في النماذج الأولية الحالية.

Leia Tambem

اختبار البطارية الجديد يضع هاتف Galaxy S26 Ultra في المقدمة على iPhone 17 Pro Max في التصنيف العالمي

تكشف الأبحاث أن الآباء لا يدركون كيفية استخدام أطفالهم للذكاء الاصطناعي

خصم كبير على هاتف Galaxy S25 Plus يخفض قيمته إلى أقل من 4500 ريال في المتجر الإلكتروني

هيكل مشروع H2Agrar وإنتاج الهيدروجين الأخضر

تم إطلاق مشروع H2Agrar في فبراير 2021 بتمويل حوالي 7.6 مليون يورو من ولاية ساكسونيا السفلى. وتوضح المبادرة بطريقة متكاملة إنتاج وتخزين واستخدام الهيدروجين في التطبيقات الزراعية في منطقة إمسلاند. يظل نموذجان أوليان من Fendt Helios قيد التشغيل في المزارع المحلية بعد فترة الثلاث سنوات الرسمية.

يتم توليد الهيدروجين من مزرعة رياح مجتمعية تحتوي على 16 توربينًا. يقوم محللان كهربائيان بقدرة 1 ميجاوات لكل منهما بإنتاج ما يصل إلى 900 كجم من الهيدروجين يوميًا في الموقع. ويتم حقن هذا الوقود في شبكة الغاز المحلية وتزويد محطة محددة قادرة على إيصال الهيدروجين بضغط 350 و700 بار، وبسعة تخزينية إجمالية تبلغ 480 كيلوغراماً.

التقدم والاختبارات الميدانية مع النماذج الأولية الموجودة

تم اختبار جرارات Fendt Helios في عمليات الحصاد في عام 2024، مما أدى إلى توليد بيانات الاستهلاك الحقيقي تحت الأحمال العالية. ترشد هذه المعلومات تطوير تكوينات التخزين الجديدة. ويظهر مفهوم العجلات المدمجة كأحد البدائل لتوسيع نطاق الاستقلالية العملية بما يتجاوز ما تسمح به الخزانات الموجودة على السطح حاليًا.

وتمثل الآلات الزراعية حوالي 8.5% من إجمالي الانبعاثات في الزراعة الألمانية، وفقًا للبيانات الفيدرالية. يعد مواصلة الاختبار باستخدام نماذج الهيدروجين الأولية جزءًا من استراتيجية Fendt للطاقة النظيفة، والتي تقوم بتقييم الحلول المستدامة إلى جانب خيارات البطاريات الكهربائية ومحركات الديزل التي تستخدم الوقود المتجدد.

التفاصيل الفنية والاعتبارات الهندسية

يحتاج أي نظام تخزين للعجلات الدوارة إلى معالجة مشكلات مثل النقل المستمر للهيدروجين وصيانة الضغط تحت الاهتزاز والحركة. يدرس المهندسون المواد والتصميمات التي تحافظ على السلامة والمتانة دون إضافة تعقيد مفرط إلى السيارة.

لا يزال الاقتراح في المرحلة المفاهيمية ولا يوجد تأكيد لبناء نموذج أولي وظيفي. يواصل الباحثون تقييم الجدوى الفنية للتطبيق في الجرارات وكذلك في معدات البناء المدنية.