Als Untersuchungsumgebung dient der Energy Hub Neusiedl. Dort soll ein wasserstoffbetriebener Forschungstraktor mit einer betriebseigenen Wasserstoffinfrastruktur, dem sogenannten COMBHY-System, kombiniert werden. Das Projekt verfolgt damit einen systemischen Ansatz: Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff sollen möglichst eng mit den vorhandenen Energiequellen und dem tatsächlichen Energiebedarf eines landwirtschaftlichen Betriebs verknüpft werden.
„Das HYTRAC-Projekt ermöglicht es uns, das Zusammenspiel von wasserstoffbetriebenen Landmaschinen, Energieinfrastruktur und landwirtschaftlichen Betrieben unter realen Bedingungen zu analysieren. Dieser systemische Ansatz ist unerlässlich, um zu verstehen, welchen Beitrag Wasserstofftechnologien künftig zur CO₂-Reduzierung in der Landwirtschaft leisten können“, erklärt Johannes Konrad, Assistenzprofessor am Institut für Antriebs- und Fahrzeugtechnik der TU Wien.
Technische Basis des Forschungstraktors ist ein Steyr Expert. Anstelle des konventionellen Dieselmotors kommt ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor (H₂ ICE) mit Direkteinspritzung zum Einsatz. Nach Projektangaben soll der Motor eine Dauerleistung in einer Größenordnung des Basisfahrzeugs bereitstellen. Untersucht wird dabei insbesondere, wie sich der Wasserstoffantrieb unter den für landwirtschaftliche Arbeiten typischen Last- und Betriebsbedingungen einsetzen lässt. Die Kraftübertragung erfolgt über ein elektrisches stufenloses Getriebe (eCVT) mit Leistungsverzweigung. Das Getriebekonzept wurde von der VDS Holding GmbH entwickelt. Ergänzend verfügt der Traktor über eine Hochspannungsbatterie der Voltfactory GmbH, die elektrische Leistung für Anbaugeräte bereitstellen kann.
Damit unterscheidet sich der Untersuchungsansatz von einer reinen Betrachtung des Verbrennungsmotors. Vielmehr wird die gesamte Energie- und Leistungsbereitstellung des Traktors betrachtet. Neben dem Wirkungsgrad des Antriebs sind dabei unter anderem die Leistungsbereitstellung für Zug- und Zapfwellenarbeit, die elektrische Versorgung von Anbaugeräten sowie die Dauer der Einsatzzyklen relevant.
HYTRAC knüpft technisch an die Arbeiten am Steyr FCTRAC an, einem 2024 vorgestellten Konzepttraktor mit Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb. Im aktuellen Projekt steht dagegen ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor im Mittelpunkt. Damit lassen sich unterschiedliche Ansätze für die Nutzung von Wasserstoff in landwirtschaftlichen Fahrzeugen unter vergleichbaren Rahmenbedingungen untersuchen.
Ein wesentlicher Bestandteil des Projekts ist die Frage, wie Wasserstoff auf landwirtschaftlichen Betrieben erzeugt und für mobile Anwendungen bereitgestellt werden kann. Vorgesehen ist die Nutzung verschiedener erneuerbarer Energiequellen, darunter Photovoltaik und Windenergie. Auch Biomasse beziehungsweise Energie aus Pflanzenresten soll in die Betrachtung einbezogen werden. Die erzeugte Energie kann zur Wasserstoffproduktion genutzt werden. Dafür sind neben der eigentlichen Erzeugung auch Speicher- und Verdichtungssysteme erforderlich. Die Wasserstoffinfrastruktur wird damit zu einem Bestandteil des betrieblichen Energiesystems. Eine zentrale Fragestellung des Projekts ist, wie Erzeugung, Speicherung und Verbrauch aufeinander abgestimmt werden können.
Dabei spielt die zeitliche Verfügbarkeit erneuerbarer Energie eine wichtige Rolle. Die Wasserstoffproduktion muss nicht zwangsläufig mit dem aktuellen Kraftstoffbedarf des Traktors zusammenfallen. Ein Speichersystem kann die zeitliche Entkopplung von Energieerzeugung und Fahrzeugbetrieb ermöglichen. Welche Dimensionierung hierfür unter landwirtschaftlichen Betriebsbedingungen erforderlich ist, gehört zu den Untersuchungsgegenständen des Projekts.
Für die Koordination der verschiedenen Energieflüsse ist ein intelligentes Energiemanagement vorgesehen. Im sogenannten Smart Energy Hub sollen unter anderem Lastprofile, Betriebsdaten und Prognosen berücksichtigt werden. Ziel ist eine vorausschauende Steuerung der Wasserstoffproduktion und der verfügbaren Energiespeicher. Damit verschiebt sich der Fokus von der isolierten Betrachtung einzelner Komponenten hin zur Optimierung des Gesamtsystems. Entscheidend ist beispielsweise, wann erneuerbare Energie zur Verfügung steht, wann Wasserstoff produziert und gespeichert werden kann und zu welchen Zeitpunkten der Traktor oder andere Verbraucher Energie benötigen.
Für die landwirtschaftliche Praxis stellt sich damit auch die Frage nach der Skalierbarkeit. Die erforderliche Infrastruktur hängt unter anderem von Betriebsgröße, Energiebedarf, verfügbaren erneuerbaren Energiequellen, Fahrzeugauslastung und den jeweiligen Einsatzprofilen ab. HYTRAC soll Daten liefern, anhand derer sich diese Zusammenhänge unter realen Bedingungen bewerten lassen.
Im Energy Hub Neusiedl werden der Wasserstofftraktor und die zugehörige COMBHY-Infrastruktur als Gesamtsystem betrachtet. Im Mittelpunkt stehen dabei die technische Funktion, das Zusammenspiel der Komponenten und die Eignung für typische landwirtschaftliche Einsatzbedingungen. Untersucht werden soll unter anderem, wie sich Wasserstofferzeugung und -speicherung mit dem Energiebedarf eines landwirtschaftlichen Betriebs koppeln lassen und welche Anforderungen sich daraus für Fahrzeug und Infrastruktur ergeben. Auch die Frage, in welchem Umfang sich das Konzept auf unterschiedliche Betriebsgrößen und Einsatzprofile übertragen lässt, ist Bestandteil der Untersuchungen.
HYTRAC liefert damit Erkenntnisse zur technischen Umsetzung eines integrierten Wasserstoffsystems für die Landwirtschaft. Ob und unter welchen Rahmenbedingungen sich ein solches System wirtschaftlich und im größeren Maßstab einsetzen lässt, hängt neben der Fahrzeugtechnik insbesondere von Energiebedarf, Infrastruktur, Verfügbarkeit erneuerbarer Energie sowie den Betriebs- und Nutzungskosten ab. Diese Faktoren sollen im weiteren Projektverlauf näher untersucht werden. Weitere Informationen zur Skalierbarkeit des Systems sowie zu möglichen nächsten Entwicklungsschritten werden zu gegebener Zeit bekannt gegeben.