วิศวกรชาวเยอรมันรวมถังไฮโดรเจนเข้ากับล้อรถแทรกเตอร์เพื่อความเป็นอิสระมากขึ้น

วิศวกรชาวเยอรมันได้พัฒนาแนวคิดที่เป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับการจัดเก็บไฮโดรเจนในรถแทรกเตอร์เพื่อการเกษตร แทนที่จะติดถังแรงดันเข้ากับหลังคาหรือใต้ห้องโดยสาร ข้อเสนอจะสำรวจพื้นที่ภายในของล้อกลวงของเครื่องจักร แนวทางนี้มุ่งแก้ไขข้อจำกัดด้านพื้นที่และน้ำหนัก ทำให้มีอิสระมากขึ้นในการทำงานประจำวันโดยไม่กระทบต่อฟังก์ชันการทำงานของอุปกรณ์

โครงการนี้จัดการกับความท้าทายที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในการเปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงทางเลือกในการเกษตร รถแทรกเตอร์มีปริมาณการใช้งานที่จำกัด และไฮโดรเจนที่เพิ่มขึ้นแต่ละกิโลกรัมจะส่งผลต่อความสมดุลและประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องจักร ด้วยการกระจายพื้นที่จัดเก็บไปที่ล้อ วิศวกรจึงเพิ่มพื้นที่ในร่างกายสำหรับส่วนประกอบหรืออุปกรณ์อื่นๆ รวมทั้งทำให้น้ำหนักเข้าใกล้จุดศูนย์ถ่วงมากขึ้น

• ล้อรถแทรกเตอร์เพื่อการเกษตรมีโครงสร้างที่แข็งแกร่งและมีปริมาตรภายในมาก
• พื้นที่นี้สามารถรองรับอ่างเก็บน้ำแรงดันได้โดยไม่รบกวนความสามารถในการรับน้ำหนัก
• การบูรณาการต้องใช้โซลูชันทางเทคนิคเพื่อการถ่ายโอนไฮโดรเจนไปยังส่วนประกอบที่หมุนได้อย่างปลอดภัย

ความท้าทายในการจัดเก็บข้อมูลในปัจจุบันในต้นแบบ เช่น Fendt Helios

รถต้นแบบ Fendt Helios ได้รับการพัฒนาโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ H2Agrar ในโลเวอร์แซกโซนี โดยใช้ถังไฮโดรเจนอัดบนหลังคาจำนวน 5 ถัง แต่ละถังเก็บไฮโดรเจนได้ 4.2 กิโลกรัมที่ความดันสูงสุด 700 บาร์ รวมประมาณ 21 กิโลกรัมต่อการเติมแต่ละครั้ง การกำหนดค่านี้ช่วยให้สามารถปฏิบัติงานภาคสนามได้ระหว่างห้าถึงแปดชั่วโมง ขึ้นอยู่กับงานที่ทำ

เซลล์เชื้อเพลิงขนาด 100 กิโลวัตต์แปลงไฮโดรเจนเป็นไฟฟ้า โดยใช้แบตเตอรี่ขนาด 25 กิโลวัตต์ชั่วโมง ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ฉุดลากไฟฟ้าขนาด 100 กิโลวัตต์และส่วนประกอบเสริม การทดสอบแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพเทียบเท่ากับรถแทรกเตอร์ดีเซลทั่วไปที่มีกำลังใกล้เคียงกันในกิจกรรมทางการเกษตรต่างๆ

ขีดจำกัดของความเป็นอิสระในปัจจุบันกระตุ้นให้เกิดการค้นหาทางเลือกที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ถังติดเพดานแสดงถึงประสิทธิภาพสูงสุดในการกำหนดค่าที่มีอยู่ โดยไม่ต้องแก้ไขข้อจำกัดด้านพื้นที่ทั้งหมด

การบูรณาการถังเข้ากับล้อเป็นวิธีการแก้ปัญหาทางเทคนิค

แนวคิดในการเปลี่ยนล้อให้เป็นถังใช้ประโยชน์จากโครงสร้างที่ปัจจุบันรองรับเฉพาะฟังก์ชันทางกลและการเคลื่อนที่เท่านั้น วิศวกรกำลังประเมินความเป็นไปได้ในการออกแบบล้อที่มีถังเก็บน้ำภายในที่สามารถรักษาความสมบูรณ์ภายใต้การหมุนและความเครียดอย่างต่อเนื่อง การกำหนดค่านี้จะต้องใช้ระบบขั้นสูงสำหรับการจัดการแรงดันและการเติมเชื้อเพลิงอย่างปลอดภัย

พันธมิตรของโครงการ H2Agrar รวมถึงสถาบันต่างๆ เช่น TU Braunschweig วิเคราะห์ตัวเลือกและขนาดรถถังต่างๆ ความหนาแน่นของพลังงานของไฮโดรเจนต่อปริมาตรยังคงต่ำกว่าดีเซล แม้จะอยู่ที่แรงดันสูง ซึ่งทำให้จำเป็นต้องปรับทุกเซนติเมตรที่มีอยู่ในเครื่องจักรให้เหมาะสมที่สุด

บริษัทต่างๆ เช่น Röchling Engineering Plastics มอบความเชี่ยวชาญด้านวัสดุเสริมคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับบรรจุภัณฑ์แรงดันสูง แนวทางแบบล้อแสดงถึงทิศทางที่สำรวจเพื่อเอาชนะข้อจำกัดที่พบในต้นแบบปัจจุบัน

โครงสร้างโครงการ H2Agrar และการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว

โครงการ H2Agrar เปิดตัวในเดือนกุมภาพันธ์ 2564 ด้วยเงินทุนประมาณ 7.6 ล้านยูโรจากรัฐโลเวอร์แซกโซนี ความคิดริเริ่มนี้แสดงให้เห็นในลักษณะบูรณาการในการผลิต การจัดเก็บ และการใช้ไฮโดรเจนในการใช้งานทางการเกษตรในภูมิภาค Emsland รถต้นแบบ Fendt Helios สองเครื่องยังคงใช้งานอยู่ในฟาร์มท้องถิ่นหลังจากผ่านระยะเวลาสามปีอย่างเป็นทางการ

ไฮโดรเจนถูกสร้างขึ้นจากฟาร์มกังหันลมชุมชนที่มีกังหัน 16 ตัว อิเล็กโทรไลเซอร์ 2 เครื่อง ขนาด 1 เมกะวัตต์แต่ละเครื่องผลิตไฮโดรเจนได้มากถึง 900 กิโลกรัมต่อวันที่ไซต์งาน เชื้อเพลิงนี้ถูกฉีดเข้าไปในเครือข่ายก๊าซในท้องถิ่นและจ่ายให้กับสถานีเฉพาะที่สามารถส่งไฮโดรเจนได้ที่ 350 และ 700 บาร์ โดยมีความจุรวม 480 กิโลกรัม

ความก้าวหน้าและการทดสอบภาคสนามด้วยต้นแบบที่มีอยู่

รถแทรกเตอร์ Fendt Helios ได้รับการทดสอบในการเก็บเกี่ยวในปี 2024 โดยสร้างข้อมูลการบริโภคจริงภายใต้ภาระงานสูง ข้อมูลนี้เป็นแนวทางในการพัฒนาการกำหนดค่าพื้นที่จัดเก็บข้อมูลใหม่ แนวคิดเรื่องล้อแบบบูรณาการปรากฏเป็นทางเลือกหนึ่งในการขยายความเป็นอิสระในทางปฏิบัติ นอกเหนือจากที่ถังบนหลังคาอนุญาตในปัจจุบัน

เครื่องจักรกลการเกษตรคิดเป็นประมาณ 8.5% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดในการเกษตรของเยอรมันตามข้อมูลของรัฐบาลกลาง การทดสอบต้นแบบไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์พลังงานสะอาดของ Fendt ซึ่งจะประเมินโซลูชันที่ยั่งยืนควบคู่ไปกับตัวเลือกไฟฟ้าจากแบตเตอรี่และเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้เชื้อเพลิงหมุนเวียน

รายละเอียดทางเทคนิคและข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรม

ระบบจัดเก็บล้อแบบหมุนจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การถ่ายเทไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่อง และการบำรุงรักษาแรงดันภายใต้การสั่นสะเทือนและการเคลื่อนไหว วิศวกรศึกษาวัสดุและการออกแบบที่รักษาความปลอดภัยและความทนทานโดยไม่เพิ่มความซับซ้อนให้กับยานพาหนะมากเกินไป

ข้อเสนอยังอยู่ในขั้นตอนของแนวคิด และไม่มีการยืนยันการสร้างต้นแบบที่ใช้งานได้ นักวิจัยยังคงประเมินความเป็นไปได้ทางเทคนิคสำหรับการใช้งานในรถแทรกเตอร์และในอุปกรณ์ก่อสร้างโยธา