ドイツの技術者が自律性を高めるために水素タンクをトラクターの車輪に統合

ドイツの技術者は、農業用トラクターに水素を貯蔵するための革新的なコンセプトを開発しました。この提案では、加圧タンクを屋根やキャビンの下に取り付ける代わりに、機械の中空ホイールの内部空間を調査します。このアプローチは、スペースと重量の制限を解決することを目的としており、機器の機能を損なうことなく日常の運用における自律性を高めることを可能にします。

このプロジェクトは、農業における代替燃料への移行における繰り返しの課題に取り組みます。トラクターには使用可能な容積が限られており、水素が 1 キログラム追加されるごとに、機械のバランスと全体的なパフォーマンスに影響を与えます。エンジニアは、収納スペースをホイールに再配分することで、本体内のスペースを他のコンポーネントや器具用に確保し、重量を重心に近づけることができます。

• 農業用トラクターのホイールは、内部容積が大きい堅牢な構造をしています。
• このスペースは、耐荷重能力を妨げることなく圧力リザーバーを収容できます。
• 統合には、回転コンポーネントに水素を安全に移送するための技術的ソリューションが必要です。

Fendt Helios のようなプロトタイプにおける現在のストレージの課題

ニーダーザクセン州の H2Agrar プロジェクトの一環として開発されたフェント ヘリオスのプロトタイプは、屋根に取り付けられた 5 つの圧縮水素タンクを使用しています。各タンクには最大 700 バールで 4.2 キログラムの水素が貯蔵され、充填ごとに合計約 21 キログラムになります。この構成では、実行するタスクに応じて、現場で 5 ～ 8 時間の作業が可能になります。

100 kW の燃料電池は水素を電気に変換し、25 kWh のバッテリーでサポートされます。このシステムは、100 kW の電気トラクション モーターと補助コンポーネントに電力を供給します。テストでは、さまざまな農業活動において、同様の出力の従来のディーゼル トラクターと同等の性能が実証されています。

現在の自律性の限界により、より効率的な代替手段の探索が行われています。天井タンクは、スペースの制約を完全に解決することなく、既存の構成の実用的な最大値を表します。

技術的ソリューションとしてタンクを車輪に統合

車輪を戦車に変えるというアイデアは、現在機械的機能と移動機能のみを提供する構造を利用しています。エンジニアは、回転や継続的な応力下でも完全性を維持できる内部リザーバーを備えたホイールの設計の可能性を評価しています。この構成には、圧力管理と安全な燃料補給のための高度なシステムが必要です。

ブラウンシュヴァイク工科大学などの機関を含む H2Agrar プロジェクトのパートナーは、さまざまなタンクのオプションと寸法を分析しています。水素の体積あたりのエネルギー密度は、高圧であってもディーゼルのエネルギー密度より低いままであるため、機械内の利用可能なすべてのセンチメートルを最適化することが不可欠です。

ロシュリング エンジニアリング プラスチックなどの企業は、高圧コンテナ用の炭素繊維強化材料に関する専門知識を提供しています。ホイール型アプローチは、現在のプロトタイプで観察される制限を克服するために検討された方向性を表しています。

Leia Tambem

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H2Agrarプロジェクトの構造とグリーン水素製造

H2Agrar プロジェクトは、ニーダーザクセン州から約 760 万ユーロの資金提供を受けて 2021 年 2 月に開始されました。この取り組みは、エムスラント地域における農業用途における水素の生産、貯蔵、使用を統合的な方法で実証しています。フェント ヘリオスのプロトタイプ 2 台は、正式な 3 年間の期間を過ぎた後も地元の農場で稼働し続けています。

水素は、16 基のタービンを備えたコミュニティ風力発電所から生成されます。 1 MW の 2 台の電解槽は、施設内で 1 日あたり最大 900 キログラムの水素を生成します。この燃料は地元のガスネットワークに注入され、350 バールと 700 バールで水素を供給できる特定のステーションに供給され、総貯蔵容量は 480 キログラムになります。

既存のプロトタイプによる進歩とフィールドテスト

フェント ヘリオス トラクターは 2024 年の収穫作業でテストされ、高負荷下での実際の消費量データが生成されました。この情報は、新しいストレージ構成の開発に役立ちます。統合された車輪の概念は、屋根上のタンクが現在許可しているものを超えて実質的な自律性を拡張するための代替案の 1 つとして考えられます。

連邦政府のデータによると、ドイツの農業における総排出量の約 8.5% を農業機械が占めています。水素プロトタイプによる継続的なテストはフェントのクリーン エネルギー戦略の一環であり、バッテリー電気オプションや再生可能燃料を使用したディーゼル エンジンと並んで持続可能なソリューションを評価します。

技術的な詳細とエンジニアリング上の考慮事項

回転ホイール貯蔵システムは、振動や移動下での連続的な水素移送や圧力維持などの問題に対処する必要があります。エンジニアは、車両を過度に複雑にすることなく、安全性と耐久性を維持する材料と設計を研究します。

この提案はまだ構想段階にあり、機能的なプロトタイプの構築は確認されていません。研究者たちは、トラクターや土木建設機械への応用の技術的実現可能性を評価し続けています。