Gut zu wissen

Der elektrisch angetriebene John Deere Lanz 500 bringt Wasser zu den Tieren auf die Weide, bündelt Holz, streut Mist, mäht und lädt Gras, wendet und schwadet Heu. Seine Antriebsenergie erhält er aus einem Batteriespeicher mit 32 kWh Kapazität. Das reicht bei moderater Belastung für vier bis sechs Stunden Einsatzzeit.
Stefan Bender, eigentlich Musiklehrer, hat den Traktor selbst umgerüstet. Im Neben­erwerb bewirtschaftet er zusammen mit seinem Vater im baden-württembergischen Hohenlohekreis einen landwirtschaftlichen Betrieb mit 28 ha Grünland und einer Mutterkuhherde mit 25 Kühen.
„Schon immer beschäftigten mich die Themen Nachhaltigkeit, erneuerbare Energien, Umweltschutz und Elektromobilität“, sagt der Landwirtssohn. „Deswegen installierten wir vor acht Jahren auf unserem Scheunendach eine Photovoltaikanlage mit insgesamt 35 kWp Nennleistung. Außerdem kaufte ich mir ein Elektroauto. Damit fahre ich von März bis Oktober rund 25 000 km mit dem eigenen PV-Strom.“

Eigenen PV-Strom nutzen

Da die PV-Anlage aber weit mehr Strom produziert als das E-Auto und die Benders im Haushalt verbrauchen können, war der Gedanke verlockend, zusätzlich einen batteriebetriebenen Traktor zu nutzen. Einen solchen gibt es jedoch bisher nicht zu kaufen. Lediglich Hoflader werden inzwischen mit E-Antrieb angeboten, aber wie Stefan Bender findet, für zu viel Geld.
Also überlegte er, selbst einen Traktor umzurüsten. Zugute kam ihm hierbei seine Ausbildung zum Elektroniker, die er vor seinem Musikstudium absolviert hat. Außerdem holte er sich fachlichen Rat bei einem Oldtimerauto-Umrüster.

Linde-Motor für Traktor mit Rahmen

Bei der Suche nach einem für die Umrüstung geeigneten Traktor gab es eine wesentliche Bedingung: Der Traktor musste in Rahmenbauweise konstruiert sein. Denn der Dieselmotor fällt als tragendes Element weg, und der stattdessen eingebaute Elektromotor kann diese Funktion nicht übernehmen.
Die Wahl fiel schließlich auf einen John Deere Lanz 500, Baujahr 1964, mit Motorschaden. Das kam Stefan Bender nicht ungelegen, weil er den 4-Zylinder-Diesel­motor mit 38 PS ja eh nicht brauchte. Er baute ihn sowie weitere Teile aus. Motor, Tank, Auspuff, Kühler, Ölbadfilter, Motorhaube — alles Teile, die nach der Umrüstung zum E-Traktor überflüssig sein würden, konnte Stefan Bender auf dem Ersatzteilmarkt zu guten Preisen verkaufen.
Für den elektrischen Antrieb des Lanz 500 besorgte sich Stefan Bender einen robusten Drehstromasynchronmotor von Linde. Die Firma Linde verwendet den gleichen Elek­tromotor in ihren E-Staplern. Der Motor ist luftgekühlt und leistet 25 kW.
Die Verbindung zwischen E-Motor und dem Originalgetriebe im Lanz 500 von Stefan Bender stellt ein speziell dafür angefertigter Adapter her. Dieser nimmt die Zahnwelle des E-Motors auf und ist am Schwungrad angeflanscht. Erhalten blieb auch die Kupplung, obwohl sich der Elektro-Lanz wie ein stufenloser Traktor fahren lässt.

Stufenloses Fahren

Der Motor kann rekuperieren. „Der Strom, der beim Bremsen des Motors erzeugt wird, ist allerdings weniger interessant als der Effekt für den Fahrkomfort“, sagt der Umrüster. Denn durch die Möglichkeit des Rekuperierens ist das Fahren mit nur einem Pedal möglich. Das heißt, der Fahrer muss zum Bremsen nicht das Bremspedal betätigen. Auch ein Auskuppeln des Gangs ist nicht erforderlich.

„Bei 90 Prozent aller Einsätze lege ich den größten Gang ein. Das Beschleunigen und das Bremsen erfolgen wie bei einem Schlepper mit stufenlosem Getriebe über das Fahrpedal“, berichtet Stefan Bender. „Zum Schalten in einen niedrigeren Gang muss ich allerdings anhalten, weil der Lanz 500 kein synchronisiertes Getriebe hat. Zwischenkuppeln und Zwischengasgeben zum Schalten funktionieren mit dem elektrischen Antrieb nicht, weil der Motor sofort steht und rekuperiert, sobald ich mit dem Fuß vom Gas gehe.“
Das Umschalten von der Vorwärts- auf die Rückwärtsfahrt hätte Stefan Bender mit einem Schalter elektronisch lösen können. Doch aus Sicherheitsgründen hat er darauf verzichtet.

Batterie-Dimensionierung

Eine Herausforderung bei der Umrüstung war die Auslegung des Batteriespeichers. Dafür stellte Stefan Bender eine grobe Abschätzung mit den Größen Dieselkraftstoffverbrauch bei den vorgesehenen Arbeiten und dem Wirkungsgrad des Motors an. Bekannt ist, dass der Dieselmotor ungefähr einen vierfach schlechteren Wirkungsgrad als der Elektromotor hat. Die überschlägige Rechnung ergab eine benötigte Batteriekapazität von rund 30 kWh, um mit einer Ladung rund vier bis sechs Stunden arbeiten zu können.
Acht in Reihe geschaltete Lithiumeisenphosphat-(LiFePO4-)Akkus fanden anstelle des Dieselmotors ihren Platz unter der Haube. Die Batteriezellen bestückte Stefan Bender mit kleinen Platinen für das Batteriemanagement. Sie regeln das Be- und Entladen der Zellen, indem sie die Spannung in den Zellen sowie die Be- und Entladeströme überwachen. Außerdem schützt das Batteriemanagementsystem die Akkus vor tiefer Entladung.
In einem Extrakasten ist die Steuerung mit Frequenzumrichter, diversen Schützen und Relais untergebracht. Der Controller ist wassergekühlt. Er erzeugt aus der Gleichstromspannung der Batterie die für den Elektromotor nötige Wechselspannung in der passenden Frequenz. Von der Batterie kommen je nach Ladezustand 96 bis 116 V Gleichspannung. Der Elektromotor braucht 48 V Wechselspannung. Unter Volllast kann der Controller die Batterie mit bis zu 600 A entladen.

Leistungsüberwachung

„Beim bergauf Ziehen des Miststreuers braucht der E-Antrieb des Lanz 500 etwa 350 A. Der Motor hat dann noch Leistungsreserven. Aber beim Abruf von Leistung bin ich lieber vorsichtig, weil das Getriebe des alten Schleppers das unter Umständen nicht aushält“, sagt Stefan Bender.
Wie viel Leistung der E-Motor abruft, zeigt ein kleines LCD-Display am Armaturenbrett an. Im Display sieht der Fahrer auch den Ladezustand der Batterie, die verbleibende Restreichweite in Stunden, den aktuellen Stromverbrauch und die Batteriespannung.
Ein sogenannter Shunt-Widerstand misst für die Ermittlung der Verbrauchswerte die Spannung am Stromkabel zum E-Motor.

Vorgaben vom TÜV

Die Original-Starterbatterie des John Deere Lanz 500 musste Stefan Bender trotz des großen LiFePO4-Akkus eingebaut lassen. Das schreibt der TÜV vor, weil das Warnblinklicht in jedem Fall funktionieren muss, auch wenn der Traktor wegen entladenem Batteriespeicher liegen geblieben ist. Ein DC-/DC-Wandler lädt die Starterbatterie mit Strom aus dem nachgerüsteten Akku.
Am Armaturenbrett hat Stefan Bender eine kleine Sirene und eine Warnleuchte montiert. Beide gehen los, wenn der Akku zu weit entladen ist oder aus anderen Gründen keinen Strom liefert. Außerdem gibt es einen Notaus-Schalter, über den der Fahrer den Motor im Notfall stoppen kann.
Ebenfalls Vorschrift vom TÜV sind die orangen Ummantelungen der Stromleitungen und die orangefarbenen Wellrohre, durch die die Leitungen geführt sind. Außerdem ist aus Sicherheitsgründen ein Trennschalter erforderlich, der die Verbindung zur Batterie für Wartungsarbeiten an der Elektronik unterbricht.

Bilanz des Pioniers

Die Kosten und die Mühe für die Umrüstung haben sich nach Stefan Benders Ansicht gelohnt: „Unser Elektro-John Deere Lanz 500 ist wahrscheinlich einer der wenigen Lanz 500, die noch zur Arbeit eingesetzt werden. Wir arbeiten fast täglich damit. Rund 70 Prozent aller Arbeiten in unserem Nebenerwerbsbetrieb erledigt unser Elek­tro-­Traktor.“
Die erfolgreiche Umrüstung zum E-Traktor hat sich inzwischen herumgesprochen, so dass Stefan Bender derzeit nun im Auftrag eines Kunden einen MF 25 umrüstet. Bei diesem will er diesmal anders als bei seinem Lanz 500 die Original-Motorhaube erhalten. Die Kosten für die Umrüstung kann er noch nicht genau beziffern. „Schätzungsweise sind für die Umrüstung eines alten, dieselbetriebenen Traktors in der 25- bis 40-PS-Klasse momentan rund 15 000 bis 20 000 Euro zu veranschlagen.“
Somit ist eine solche Umrüstung derzeit eher was für Idealisten — „Obwohl, wenn ­­der Batteriespeicher 3 000 Ladezyklen durchhält, und der Elektro-Traktor pro Batterie­ladung vier Stunden mit selbstproduziertem Strom arbeitet, dann sind das ganze 12 000 Betriebsstunden“, gibt Stefan ­Bender zu bedenken.

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