Hollantilainen Fendt-maahantuoja on sähköistänyt Fendt 313 Vario -traktorin − traktoriin asennetusta akkupaketista riittää virtaa koko työpäivän tarpeisiin

Muutostyön jälkeen traktorin tunnistaa sähkökäyttöiseksi akkumoduuleista ja alkuperäistä leveämmästä konepeitosta. Kuva: Bob Karsten

• Hollantilaisen maahantuojan Fendt-Utrechtin ja sähköajoneuvoihin erikoistuneen New Electric yhteistyössä tekemä sähkötraktori
• Traktorin perustana on Fendt 313 Vario -traktori
• Ensimmäinen valmistunut yksilö on varustettu 360 kWh:n akkupaketilla

Fendt seisoo pukkien päällä pajassa, jonka lattialla ei näy öljyläikkääkään. Seuraa traktorille pitävät Nissan Leaf, sähköistettyjä kuorma-autoja sekä Teslan sähkötekniikalle muutettu Ford GT -superauto. Insinööri Mark Kuipers asentaa akkuja Fendtiin.

Hollantilainen New Electric on erikoistunut sähköajoneuvoihin ja polttomoottoriajoneuvojen muuttamiseen sähkökäyttöisiksi. Kuva: Bob Karsten

Kuipers nostaa akkumoduuleja nosturilla traktorin keulalle. Vedenpitäviin moduuleihin sijoitetut akut ovat peräisin Teslasta. Kuvat on otettu sähkömuunnoksiin erikoistuneen New Electricin tiloissa Staphorstin kaupungissa Hollannissa. Dieselmoottorilla varustettu Fendt 313 Vario muutetaan toimimaan Teslan akuilla ja kahdella Siemensin valmistamalla sähkömoottorilla. Kaikki dieseltekniikkaan liittyvät laitteet poistetaan traktorista muutostyön aluksi. Muutostyö vie aikaa, maahantuoja on käyttänyt ensin 600 tuntia mekaanisiin muutostöihin, New Electric käyttää lisäksi noin 600 tuntia sähkötekniikan asennuksiin.

Tässä Teslasta peräisin olevia akkumoduuleja nostetaan traktoria varten valmistettuihin vesitiiviisiin ja suojattuihin akkukoteloihin. Yhteen laatikkoon mahtuu kuusi yhteenliitettyä akkumoduulia. Kuva: Bob Karsten

Muutostyöt eivät ole edullisia – pelkän muutostyön hinta on noin 250 000 euroa. Traktorin muuttaminen sähkökäyttöiseksi alkoi maaliskuussa 2020. Koronan ja muutamien vaikeuksien jälkeen traktori valmistui ja toimitettiin asiakkaalle maaliskuussa 2021. Traktorin ostaja Van Huizen Groenvoorziening käyttää traktoria viher- ja maisemointitöissä Rotterdamissa ja Barendrechtissä.

Ennen muutostöihin ryhtymistä maahantuoja Holland-Utrech tutki traktorin kulutusta suunnitellussa käytössä. Koeajojen perusteella traktorin todettiin käyttävän päivässä noin 70 litraa dieseliä. Asiakas käyttää traktoria pääasiassa perävaunun vetoon asuinalueilla sekä hakkurin pyörittämiseen. Asiakas halusi traktorin toimivan yhdellä latauksella työpäivän, eli 8 tunnin ajan.

”Laskelmiemme mukaan karkea nyrkkisääntö on, että dieselin kulutus saadaan muutettua sähkön kulutukseksi kertomalla litramäärä neljällä. Siten 70 diesel litran energiasisältö vaatii traktorin akuilta noin 280 kWh energiasisällön”, Gijs Scherpenzeel Holland-Utrechtilta kertoo.

Jotta akkuun jää myös reserviä, päädyttiin tämä traktori varustamaan 360 kWh akkupaketilla. Akut ovat peräisin Tesla Model S -sähköautosta, traktoriin tarvittiin yhteensä neljän auton akustot. Kokemus on osoittanut, että virtaa riittää hyvin koko työpäivän tarpeisiin. Hitaalla laturilla traktori vaatisi noin 15 tunnin latauksen työpäivän jälkeen. Niinpä Van Huizen onkin hankkinut pikalaturin, jolla akku saadaan täyteen 9−10 tunnissa.

Suurin haaste projektin toteuttamisessa oli järjestää riittävä tila akustoille traktorin runkoon. ”Tarvitsimme jokaisen käytettävissä olevan senttimetrin”, Kuipers kertoo. Tilaa on saatu poistamalla traktorista dieselmoottori, polttoainetankki ja pakokaasujen puhdistustekniikka pakoputkineen. Tähän tilaan on sijoitettu kaksi sähkömoottoria ja akustot tarvittavine oheislaitteineen.

Neljän Teslan akut, joista kussakin on kuusitoista akkumoduulia (kooltaan noin 80x40x8 cm) on sijoitettu poistetun polttoainesäiliön sekä 10 cm levitetyn konepeiton alle. Lisäksi traktorin maavarasta jouduttiin tinkimään parikymmentä senttiä, osa akuista on sijoitettu traktorin mahan alle ja suojattu panssaroinnilla. Maavaran menetystä on kompensoitu asentamalla traktoriin suuremmat renkaat.

Moduulit yhdistetään toisiinsa oranssin värisillä kuparista valmistetuilla kiskoilla. Yhden moduulin ulkomitta on 80x40x8 cm. Moduulit kootaan sopiviksi kokonaisuuksiksi tilankäyttöä ajatellen. Kuva: Bob Karsten

Hydrauliikan putkistot on reititetty uudelleen tilan maksimoimiseksi. ”Traktorin rakentaminen on kuin Tetriksen peluuta”, Gijs naurahtaa. ”Esimerkiksi vaihteistoöljyn suodattimen sijaintia oli muutettava huoltotöiden helpottamiseksi.”

Traktorin rakentamisessa on hyödynnetty käytettyjä ja kunnostettuja Teslan akkuja. Traktorin kehittäjien mukaan Teslan akut olivat projektin käynnistämisen aikaan yksinkertaisesti paras valinta. Tesla ei kuitenkaan myy akkuja uutena, vaan niitä saadaan vain kolariautoista. Silloinkin kriteerit ovat tiukat − akuiksi kelpaavat vain alle vuoden vanhat ja alle 50 000 kilometriä ajetut vahingoittumattomat akut. Tuoreen akun tapauksessa traktorin valmistaja antaa akuille 2 000 lataussyklin takuun. Kun vuodessa on 200 työpäivää, tarkoittaa tämä käytännössä 10 vuoden takuuta.

Tässä näkyy kuusi yhteenhitsattua akkumoduulia. Tesla Model S -autossa, josta nämäkin moduulit ovat peräisin, on yhteensä 16 moduulia. Yhden moduulin paino on noin 26 kiloa. Sinisissä putkissa kulkee jäähdytysneste. Kuva: Bob Karsten

Muutostyöt lisäävät traktorin painoa noin tonnilla, eli sähköistetyn traktorin massa on siten noin 6 tonnia. Se, että muutostöiden kohteeksi valikoitui juuri Fendt 313 Vario, ei ole sattumaa. Traktorin suosio ja suhteellisen kevyt omapaino tekivät siitä otollisen kohteen sähköistykselle. 700-sarjan käyttökohteissa olisi vaadittu liian suuri akusto traktoriin sovitettavaksi ja 200-sarjassa taas moottorin lohko ja öljypohja ovat osa kantavaa rakennetta, mikä ei mahdollista dieselmoottorin poistoa helposti.

Traktorin voimansiirtona on edelleen Vario-tehonjakovaihteisto. Hyötysuhteen kannalta paras vaihtoehto olisi sijoittaa joka pyörään oma sähkömoottori. ”Pyöriin sijoitetut moottorit kuulostavat hyvältä, mutta vaatisivat radikaaleja muutoksia traktorin valuosiin, mikä nostaisi hintaa merkittävästi”, Scherpenzeel selvittää. ”Alkuperäisen voimansiirron säilyttämisellä vältytään useiden sähkömoottoreiden käytöltä, sillä Vario pyörittää mekaanisesti niin etuvetoa kuin hydrauliikkapumppuakin”, hän jatkaa.

Traktorin voiman tuottaa kaksi 45 kilowatin sähkömoottoria. Kahteen moottoriin päädyttiin hyötysuhdesyistä sekä siksi, että kahta moottoria käyttämällä ne mahtuvat runkopalkkien väliin eikä muutostöitä vaadita. Kuva: Bob Karsten

Traktorin konepellin alle on sovitettu kaksi Siemensin sähkömoottoria, joista molemmat tuottavat 400 voltin jännitteellä 45 kilowattia per moottori. New Electricin mukaan ratkaisu on taloudellisempi kuin yhden 90-kilowattisen moottorin käyttö ja lisäksi kaksi pienempää moottoria sopivat runkopalkkien väliin ilman muutostöitä.

Sähkömoottoreiden käyttöjännite on 400 volttia. Sähkömoottorin ominaispiirteisiin kuuluu, että ne tarjoavat heti nollakierroksilta alkaen täyden 1 400 Nm vääntömomentin. Traktorikäytössä voimaa kuitenkin rajoitetaan, vääntö- ja tehokäyrät vastaavat alkuperäistä dieselmoottoria. Kuva: Bob Karsten

Moottorit yhdistetään Vario-voimansiirtoon erikoisvalmisteisen alennusvaihteiston välityksellä. Alennusvaihteisto laskee moottoreiden kierrosluvun 6 000 k/min lukemasta traktorin dieselmoottorin maksimikierroslukuun 2 100 k/min.

Sähkömoottoreiden maksimikierrosluku on 6 000 k/min. Tämän vuoksi moottorit yhdistetään vaihteistoon erikoisvalmisteisen alennusvaihteiston välityksellä, joka hidastaa pyörimisnopeuden enintään 2 100 kierrokseen minuutissa. Vario-voimansiirron vetolevy on alkuperäinen, mutta vauhtipyörä on uusi. Kuva: Bob Karsten

Kyseiset moottorit kykenisivät tuottamaan 150−160 kilowattia kierrosluvulla 1 200 − 2 100 k/min. Nollalla kierroksella moottorit tuottavat rajoittamattomana 1 400 Nm vääntömomentin. Sähkömoottoreiden teho on kuitenkin rajoitettu ohjelmallisesti voimansiirron suojelemiseksi, teho- ja vääntökäyrät vastaavat poistetun dieselmoottorin vastaavia käyriä. Moottorit tuottavat siis 100 kW tehon 1 800 kierroksella, mikä mahdollistaa alkuperäisen voimansiirron käytön luotettavuuden kärsimättä.

Ainut vaihteistoon liittyvä muutos on, että vaihteisto ei enää käytä tuloakselin nopeusanturia, vaan alennusvaihteistoon lisättyä anturia. Vetolevy on alkuperäinen, mutta sähkömoottoreita varten on valmistettu uusi vauhtipyörä. Normaalisti remmivetoinen kompressori on tässä versiossa hydraulikäyttöinen ja sijoitettu oikean takapyörän läheisyyteen. Lämmityslaitteen kenno on korvattu sähkövastuksella.

Moottorit pyörivät tyhjäkäynnillä 800 k/min, Vario-voimansiirto pitää traktorin paikallaan myös mäessä. New Electric suosittelee pistokeliitäntöjen välttämistä, sillä ne ovat todennäköisesti tulevaisuuden vikapaikkoja. Siksi akkujen virtaa ei voida syöttää esimerkiksi sähkökäyttöisille työkoneille. Tulevaisuudessa traktori voidaan varustaa sähkökäyttöisellä etuvoimanotolla.

”Saan säännöllisesti puheluita yrittäjiltä, jotka ovat kiinnostuneet sähkötraktorin hankinnasta”, Gijs Scherpenzeel Holland-Utrechtiltä kertoo. Scherpenzeelin mukaan erityisesti maansiirto-, viherrakennus- ja ympäristötekniikkaurakoitsijat ovat kiinnostuneita sähköön siirtymisestä.

”Toistaiseksi olemme joutuneet pyytämään kiinnostuneita odottamaan, jotta saamme todistettua ensimmäisen traktorin toiminnan käytännössä. Mikäli saamme traktorista vähintään viisi tilausta, voimme aloittaa piensarjatuotannon”, hän jatkaa.

Myös yhteistyökumppani New Electric on havainnut rajua kasvua kiinnostuksessa sähköistettyihin ajoneuvoihin. He ovatkin aktiivisesti hakeneet lisää työvoimaa sekä kartoittaneet modernimpia akkuvaihtoehtoja. Kulissien takana suunnitellaan jo traktorin varustamista polttokennotekniikalla, joten uusia uutisia on tulossa myös jatkossa.

Muutostyöt nostavat yhdessä akkutekniikan kanssa traktorin hintaa reilusti. Verollinen hinta sisältäen traktorin on noin puoli miljoonaa euroa.

Teksti ja kuvat: Bob Karsten, käännös: Tapio Vesterinen