Pierwszy generator elektryczny został zaprezentowany i wprowadzony przez markę John Deere już w 2008 r. w ciągniku 7030e Premium. Generator umieszczony między silnikiem a przekładnią generował moc do 20 kW przy obrotach silnika 1800 obr./min.

Z kolei w 2015 r. John Deere wprowadził na rynek ładowarkę budowlaną – model 944K. adowarka kołowa o masie 54 t jest zasilana motorem spalinowym i silnikami elektrycznymi – po jednym umieszczonym przy każdym z 4 kół. Firma szacuje, że maszyny z tymi rozwiązaniami przepracowały ok. 1 mln godzin.

Efektywniejsze przekazanie mocy

Pozytywne doświadczenia w tym zakresie sprawiły, że teraz przyszedł czas na zastosowanie „hybrydowego” rozwiązania w przekładni ciągnika John Deere 8R410.

- To tak naprawdę przejście na nowy sposób przekazywania napędu w maszynach rolniczych. EAutoPowr to więcej niż tylko nowa przekładnia. Dlaczego? Ponieważ mówimy tutaj o przekazaniu napędu elektro-mechanicznym – powiedział Szymon Kaczmarek z John Deere Polska.

 W serii 8R oferwanych jest kilka typów przekładni. Podstawowa to powershift 16/5. Najpopularniejszym wyborem w tych ciągnikach jest przekładnia e23 – połączenie przekładni mechanicznej z 23 biegami, które mogą pracować w trybie w pełni automatycznym.

Nadal dostępna będzie także znana przekładnia bezstopniowa AutoPowr – hydro-mechaniczna (oprócz modelu 8R410). W tym przypadku są 4 mechaniczne zakresy (operator nie ma możliwości ich manualnego wyboru), a między nimi jest wspomaganie hydrauliczne, które może stanowić do 45 proc. przekazania napędu.

- Jesteśmy tutaj świadomość pewnych ograniczeń jakie niesie układ hydrauliczny. Niesie on duże straty, ponieważ musimy go dodatkowo chłodzić, co pochłania energię. Po za tym jest to układ dość skomplikowany, który działa przy dużych ciśnieniach – 2-3-krotnie większych niż w układzie hydraulicznym zewnętrznym. Więc można powiedzieć, że jest to newralgiczny punkt przekładni hydro-mechanicznej – wyjaśnia Kaczmarek.

Z tych względów – powyżej mocy 400 KM, w tym również w największym modelu 8R410 - przekładnia AutoPowr nie jest dostępna. Według inżynierów John Deere’a przy takiej mocy limit możliwości przekładni hydro-mechanicznej zostaje już przekroczony. Aby podnieść sprawność i uprościć przekazywanie napędu powstała właśnie przekładnia eAutoPowr.

eAutoPowr - jak to działa?

W przekładni eAuto Powr układ elektryczny – generator prądu i silnik – zastępują cały układ hydrauliczny. Silnik elektryczny napędza bezpośrednio generator prądu, z którego skonwertowany prąd (ze stałego na zmienny) przepływa do silnika elektrycznego. Obydwa mechanizmy są bezszczotkowe i są chłodzone cieczą (część wytworzonej energii może być podana do gniazda zewnętrznego).

Kolorem żółtym zaznaczono przebieg napędu z silnika spalinowego do generatora, fot. JD
Kolorem żółtym zaznaczono przebieg napędu z silnika spalinowego do generatora, fot. JD

Następnie z silnika elektrycznego moment obrotowy trafia na przekładnię planetarną – gdzie „moc mechaniczna łączy się z mocą elektryczną”. Cały zespół biegów jest zatem pod mechaniczną przekładnią planetarną biegów. Co ciekawe, jazda z prędkością do 5 km/h do przodu i do tyłu odbywa się z pozyskanej energii wyłącznie z silnika elektrycznego.

Układ elektryczny przekładni eAutoPowr, fot.JD
Układ elektryczny przekładni eAutoPowr, fot.JD

- Mówimy zatem o zupełnie innej jakości i komforcie jazdy. Jeśli natomiast chodzi o zakresy jazdy, to jest ich 5, a więc trochę inaczej niż w przypadku standardowej przekładni AutoPowr. Przy większych prędkościach napęd na koła jest przekazywany jak w klasycznej skrzyni AutoPowr, tylko zmiana pomiędzy zakresami jest realizowana przez silnik elektryczny, a nie układ hydrauliczny – wyjaśnia Kaczmarek.

Prąd do zasilania napędu maszyn towarzyszących

Energia może być też przekazywana na zewnątrz do maszyn towarzyszących. Część wytworzonej mocy może być wykorzystana do układu jezdnego, część – do gniazda zewnętrznego – do 100 kW, o napięciu 480 V (prąd stały). W przyszłości ma być dostępne rozwiązanie z gniazdem na prąd przemienny o napięciu nawet 700 V. Będzie więc można użyć ciągnika jako generator prądu do różnych urządzeń.

Gniazdo elektryczne w ciągniku John Deere 8R410 eAutoPowr do napędu maszyn towarzyszących, fot. JD
Gniazdo elektryczne w ciągniku John Deere 8R410 eAutoPowr do napędu maszyn towarzyszących, fot. JD

Przekazywana na zewnątrz moc nie jest oczywiście dodatkową, tylko częścią rozdzieloną na zewnątrz i na napęd przekładni ciągnika. Ok. 80 proc. generowanej przez silnik spalinowy ciągnika mocy jest przeznaczona na przekładnię, a do 20 proc. na maszynę podłączoną do gniazda. Jeśli zasilanie na zewnątrz zostanie wyłączone, 100 proc. mocy trafia na koła ciągnika. W przyszłości być może że również WOM będzie zasilany elektrycznie.

Warto zaznaczyć, że dwa silniki elektryczne (generator i silnik), są standardowym wyposażeniem przekładni eAutoPowr. Natomiast wyjście zewnętrze na maszyny jest rozwiązaniem opcjonalnym. Na dodatkowe rozwiązanie będą się mogli zdecydować ci, którzy planują współprace z maszynami, które mogą taki prąd wykorzystać. Aktualnie jedynymi takimi maszynami są wozy asenizacyjne i rozrzutniki Joskin z systemem napędu osi eDrive.

Wóz asenizacyjny Joskin z podwoziem typu tridem z napędzanymi osiami, fot.JD
Wóz asenizacyjny Joskin z podwoziem typu tridem z napędzanymi osiami, fot.JD

- To jest bardzo istotne – eAutoPowr to nie zawsze przekazywanie energii elektrycznej na zewnątrz ciągnika, ale po prostu sposób sprawniejszego przekazywania momentu obrotowego przez przekładnię bezstopniową – wyjaśnia Kaczmarek.

Przekazanie mocy przez prąd elektryczny na współpracujące maszyny jest łatwiejsze i można nią zdecydowanie łatwiej sterować niż rozwiązaniami np. z przekazaniem przez WOM czy układ hydrauliczny. Elektryczny napęd osi w wozach Joskin załącza się automatycznie kiedy czujniki wykryją poślizg kół ciągnika. Włączy się też wtedy, gdy zestaw porusza się podjeżdżając na wzniesienie. Tym samym rozwiązanie pozwala również na zmniejszenie balastu na ciągniku, które normalnie jest zakładane dla zwiększenia uciągu, co też ma wpływ na zmniejszenie ugniatania gleby i zużycia paliwa.

Najważniejsze korzyści i cena 

Podsumowując – największe zalety przekładni eAutoPowr – to zdaniem specjalistów z John Deree przede wszystkim większa wytrzymałość konstrukcji ponieważ nie trzeba dbać o układ hydrauliczny. Silniki elektryczne są bezobsługowe i charakteryzują się wysoką niezawodnością. Bardzo ważne jest też ograniczenie strat przenoszonego momentu obrotowego oraz wyższy komfort jazdy – do 5 km/h jazda odbywa się wyłącznie przy użyciu silnika elektrycznego (wysoki moment obrotowy, precyzyjna regulacja prędkości, bardzo płynna zmiana kierunku jazdy) i ok. 23-25 proc. cichsza praca układu przeniesienia napędu.

Różnica w cenie ciągnika wyposażonego w przekładnię eAutoPowr w porównaniu do traktora ze skrzynią e23 ma wynosić ok. 50 tys. zł.

Traktory z przekładnią eAutoPowr będzie można zamawiać na sezon 2023. Na dzień dzisiejszy w tę przekładnię będzie mógł być wyposażony tylko model 8R410. Co do innych modeli i serii – czas pokaże jakie będzie zainteresowanie.

Warto wspomnieć, że wprowadzenie przekładni AutoPowr nie będzie wiązało się z potrzebną spełnienia dodatkowych standardów bezpieczeństwa wynikających z zastosowania wysokiego napięcia, jeśli ciągnik nie będzie wyposażony w gniazda zewnętrze. Jeśli jednak to opcjonalne rozwiązanie będzie zastosowane – dodatkowe uprawnienia będą wymagane.