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Aug 06, 2023

Zuschuss in Höhe von 15.000 US-Dollar, um Marion Farmer dabei zu helfen, Farmall in Dual umzuwandeln

MARION, Wisconsin – Bob Braun, ein pensionierter Automobillehrer an einer technischen Hochschule, nutzt eine Kombination aus Technologie des 20. und 21. Jahrhunderts, um seine Grasfarm im nördlichen Waupaca County zu betreiben.

MARION, Wisconsin – Bob Braun, ein pensionierter Automobillehrer an einer technischen Hochschule, nutzt eine Kombination aus Technologie des 20. und 21. Jahrhunderts, um seine Grasfarm im nördlichen Waupaca County zu betreiben, wo er Geflügel, Ziegen und Rinder züchtet.

Viele seiner Traktoren und anderen Geräte waren in den 1950er und 1960er Jahren neu, aber er verfügt auch über eine 10-Kilowatt-Solaranlage mit einer Reihe von Solarpaneelen auf dem Dach seines Ladens, die Licht, Kühl- und Gefrierschränke sowie die Brunnenpumpe mit Strom versorgen und andere Geräte auf seiner Farm.

Aufgrund seines Hintergrunds und seines Interesses an Solartechnologie bewarb sich Braun erfolgreich um ein Stipendium in Höhe von 14.957 US-Dollar vom North Central Region Sustainable Agriculture Research and Education Program, mit dem er einen benzinbetriebenen Farmall M in einen Hybrid-Dual-Fuel-Traktor umwandeln will, der den Traktor in die Lage versetzt um notwendige Arbeiten auf dem Bauernhof zu erledigen und gleichzeitig Benzin zu sparen.

„Ich denke schon seit einem Jahrzehnt darüber nach, mich um Zuschüsse zu bewerben“, sagte Braun. „Der größte Antrieb für mich war, dass ich, nachdem ich das Solarsystem bekam, das ordentlich Strom produzierte, Solarenergie nutzen wollte, um einige Maschinen anzutreiben, die mit Gas oder Diesel betrieben wurden. Derzeit produziere ich 8,37 Kilowatt Strom und sende 5,5 Kilowatt zurück ins Netz.“

Er hatte über den Kauf eines neuen Elektrotraktors nachgedacht, sah aber eine erhebliche Schwäche. „Die einzigen, die ich gesehen habe und die wirklich erfolgreich waren, waren die Allis Chalmers G mit Elektroantrieb, aber im Grunde handelt es sich dabei um Nutztraktoren für den Anbau in Gärtnereien, also in einer kontrollierteren Umgebung“, erklärte er

„Als ich meinen Prius fuhr, kam mir der Gedanke, dass ich vielleicht das Beste aus beiden Welten haben könnte, indem ich den Benzinmotor mit Elektroantrieb ausstatte“, sagte er. „Ich habe viele Elektroautos gesehen und kenne die Technologie und habe darüber nachgedacht, einen Hybrid zu bauen. Und ich habe all diese elektrische Energie.“

Nach Erhalt des Zuschusses im März begann Braun mit der Umrüstung eines gasbetriebenen Farmall M aus dem Jahr 1951, den er für viele Aufgaben im täglichen Betrieb der Farm eingesetzt hatte, in eine Hybridkonfiguration.

Der Traktor wurde zuvor mit Hydraulik und Dreipunktaufhängung modernisiert und wird nun mit einem modernen Elektromotor ausgestattet, der von Bordbatterien angetrieben wird.

Ein Freund konnte einen Elektromotor für Braun von Netgear in Lockport, Illinois, beschaffen. „Sie konnten mir einen neuen Warp-9-Motor zur Verfügung stellen, der bei Bastlern, die Elektroautos bauen, sehr beliebt ist.“ Der Motor war nur einmal auf ihrer Testausrüstung gelaufen, und weil wir dieses Projekt durchführten, boten sie einen guten Preis“, sagte er.

Ursprünglich hatte sich Braun vorgestellt, den Traktor wie einen Gokart mit niedrigem 48-Volt-Strom anzutreiben, aber nach Berechnungen und anderen Recherchen musste er zugeben, dass das 48-Volt-System einfach nicht ausreichend Strom liefern würde. „Dann habe ich darüber nachgedacht, auf 72 Volt umzusteigen, denn je höher die Spannung, desto effizienter läuft es und desto weniger Wärme erzeugt es. Ich habe einen hohen PS-Bedarf und brauche diese Leistung über einen langen Zeitraum“, sagte er.

Letztlich entschied man sich für 12 12-Volt-Batterien mit insgesamt 144 Volt, was sehr leistungsstark ist. „Interstate hat mit mir zusammengearbeitet und einen sehr schönen Rabatt auf ihre hochwertigen Batterien für landwirtschaftliche Betriebe gewährt“, sagte Braun.

Er betonte, dass die Geschwindigkeit, mit der die Batterie ihre Energie an den Motor abgeben kann, wichtiger sei als die Ladegeschwindigkeit. „Das ist wichtig, weil ein Traktor ständig mit nahezu der gleichen Leistung betrieben wird“, sagte Braun.

„Eine Lithium-Ionen-Batterie in einem Elektroauto wäre etwa vier- bis sechsmal teurer als diese Batterien, aber das ist zwar eine bessere Technologie, würde mir aber keinen besseren Nutzen bringen, weil ich kein schnelles Aufladen benötige“, sagte er.

Die Batterien, die jeweils 70 Pfund wiegen, fügen dem Traktor in Kombination mit dem Elektromotor und den Montagehalterungen etwa 1.000 Pfund hinzu. „Das zusätzliche Gewicht des Traktors sorgt für eine bessere Traktion. Außerdem würde der M, wenn er ab Werk voll gewichtet wäre, tatsächlich mehr wiegen als mit allen Batterien. „Mehr Gewicht in der Traktorenwelt ist positiv, während Gewicht in der Autowelt ein großer Nachteil ist“, sagte Braun.

„Da wir mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 7 Meilen pro Stunde arbeiten werden und uns nicht darum kümmern, mit 70 Meilen pro Stunde zu fahren, haben wir viel Zeit damit verbracht, herauszufinden, wie wir die Leistung in den Traktor bringen können, was für uns eine der größten Herausforderungen war konfrontiert“, sagte Braun.

„Der Einsatz der Zapfwelle war eigentlich keine Option, weil man die Zapfwelle nicht nutzen konnte, und außerdem wird sie zum Antrieb von Anbaugeräten und nicht zum Antrieb des Traktors verwendet“, sagte er. Er erkannte das Potenzial, ältere Traktoren aus den 1930er bis frühen 60er Jahren zu nutzen, die über eine Riemenscheibe verfügten.

Sein Gedanke war, die Kraft in das Riemenscheibengehäuse zu übertragen, da es sich hinter dem Motor und der Kupplung befindet. „Es handelt sich um einen direkten Antrieb in das Getriebe selbst und ist auch für die hohe PS-Leistung ausgelegt, die unter 50 PS liegt“, sagte Braun.

Der Wechsel vom Benzin- zum Elektroantrieb erforderte das Treten der Kupplung. „Wir werden eine Kupplungssperre haben, also wäre der Motor ausgeschaltet und die Kupplung wäre einfach unten. „Es ist ziemlich einfach, abgesehen vom Verschleiß der Federn, der ein ziemlich geringer Verlust darstellt“, sagte Braun.

Joe Keim, der Joe's Fab Shop in der Nähe von Marion besitzt und betreibt, hat die Ausrüstung entworfen und hergestellt, die sechs Batterien auf jeder Seite des Traktors sowie einen Elektromotor beherbergt, der sich neben dem Riemenscheibengehäuse befindet und die Riemenscheibe über einen Satz Riemen betätigt Leistung, um den Traktor wie ein Elektroauto anzutreiben.

Für zusätzliche Sicherheit wurde beschlossen, Motor und Riemenscheibe mit einem Doppelriemen und Spanner anstelle einer Kette zu verbinden. „Wir haben die Riemenspanner- und Riemenkonstruktion auf eine Leistung von 55 PS ausgelegt, sodass der Riemen einfach durchrutschen würde, wenn der Elektromotor diesen Wert überschreiten würde. „Wir wussten nicht, ab welcher Höhe eine Kette reißen kann“, sagte Keim.

Mechanical Drive Solutions lieferte und bearbeitete die Riemenscheibe, die über eine Keilnut verfügt, die dort zusammengedrückt wird, wo sie gegen die Riemenscheibe klemmt. Der äußere Teil der Riemenscheibe ist das Kettenrad mit Zähnen.

Eine weitere Herausforderung bestand im Schutz der Hochspannungsbatterien und -kabel. „Also hat Joe Nylon-Isoliermaterial in die Batterieabdeckungen eingebaut, um einen Brand zu verhindern, wenn die Batterien beschädigt würden. Jedes Batteriefach verfügt außerdem über zwei Vorhängeschlösser, um den Zugriff Unbefugter auf die Batterien zu verhindern.“

In Phase 1 geht es laut Braun um den Nachweis, dass das Projektkonzept funktioniert. „Ich hoffe, dass ich es bis zum Herbst testen kann“, sagte er. „Phase 2 ist der technische Teil, in dem wir die Praktikabilität des Konzepts bewerten.“

Das Experimentierjahr beginnt im Frühjahr 2024. „Sobald ich sehe, dass das Grün aus dem Boden kommt und die Arbeit mit dem Traktor beginnt, werde ich mit Phase 2 des Projekts beginnen“, sagte er.

Mittlerweile stellt Braun der lokalen Landwirtschaftsgemeinschaft eine Vielzahl laufender Outreach-Aktivitäten zur Verfügung, darunter Videodaten und gedruckte Berichte über den Umstellungsprozess und die Projektergebnisse, die für Outreach-Aktivitäten und zukünftige Tutorials verwendet werden können.

Wisconsin State Farmer wird den Fortschritt von Brauns Projekt weiterhin mit weiteren Artikeln verfolgen. Sie können mehr über Pigeon River Farm unter pigeonriverfarm.com erfahren und Projektvideos unter https://bit.ly/3DuNL7D ansehen