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Tracteur hybride diesel/électrique

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wampyr32
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Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 23 nov. 2012, 03:51

Tiré du post "La fiabilité Fendt, est-ce un mythe ?"
antho74 a écrit : Le 936 fait du 16 l/h avec une presse mf 120x70 tandis que le 930 avec une presse NH 120x90 fait du 13 l/h...
Intéressant, prenons un rendement moteur de 25% (car moteur peu chargé) :

Image

PCI théorique du GO de 9,96 kWh/litre X 13 litres = 129.09 kWh d'énergie consommé X rendement 0.25 = 32,27 kWh d'énergie mécanique produite par le moteur en une heure, soit une puissance moyenne de 32,27 kW soit 44 cv
On peut donc en conclure que le tracteur est utilisé a 14,66 % de sa puissance nominale !
Si l'on n'utilisait qu'un cylindre sur les 6 il serait utilisé a 88%.
Tout cela n'est que une puissance moyenne et pas instantané, donc si le moteur ne faisait que 44cv il ne pourrait pas démarrer la presse, accélérer l'ensemble et calerait au moindre paquet dans l'andain ou en montée.
si le moteur était plus petit et utilisé a au moins 60% de charge, sa consommation serait a son minimum, ex :
puissance absorbée 32,27 kWh / 9,96 kWh/litre / 40% de rendement moteur = 8 litres/h au lieu de 13 !
Soit 5l/h d'économisés X xxx heures de travaux légers par an (et combien d'entre vous considèrent le pressage avec un big-baler comme un travail léger ? )
Donc, je pense que hors travaux lourds, un tracteur hybride équipé d'un diesel de puissance moyenne ou faible présente un intérêt du point de vue consommation, il est probable qu'il voit le jour lorsque des batteries pouvant supporter plusieurs milliers de cycles de charge/décharge (ou des supercapacitors a densité énergétique élevée) seront disponibles a un coût raisonnable.
Une des implémentations possible est sous forme de vario avec des moteurs électriques a la place des moteurs hydros, plus une PDF électrique, ou mieux, un moteur électrique directement installé sur la machine a entrainer.

Le diesel et son moto-alternateur rechargerait les batteries lorsque de la puissance en excès est disponible, les moteurs électriques du vario seraient alimentés directement par le moto-alternateur accouplée au diesel lors des besoins en puissance moyenne ou par les batteries lors des besoins en puissance forte. Lors des besoins en puissance très élevés, le moto-alternateur aussi se transformerait en moteur alimenté par les batteries (diesel + les 2 moteurs électriques du vario + moto-alternateur ).
Lors des besoins très faibles, le diesel pourrait étre arrété et redémarré de façon périodique pour recharger les batteries.

wampyr32
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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 23 nov. 2012, 19:03

Ça vous laisse sans voix ? :) J'aimerais quand même avoir quelques avis !

iop farmer
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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par iop farmer » 23 nov. 2012, 19:33

Les problèmes de l'électrique sont: Le poids des batteries, leur encombrement, leur capacité horaire. Les moteurs aiment bien tourner autour d'un régime constant et défini.
Le prix!
wampyr32 a écrit : Une des implémentations possible est sous forme de vario avec des moteurs électriques a la place des moteurs hydros
Du coup ça n'est plus une CVT, le but de la CVT est d'avoir une recirculation de la puissance d'entrée, et non un apport extérieur. Dans ce cas c'est juste un train épicycloïdal qui réalise le couplage et c'est ce qui se fait sur les voitures.
wampyr32 a écrit : Lors des besoins très faibles, le diesel pourrait être arrête et redémarré de façon périodique pour recharger les batteries.
Très honnêtement le seul moment où je pense que des batteries pourraient alimenter la traction du tracteur c'est un pente descendante... la capacité des batteries ne sera à mon avis jamais assez importante pour tracter quoi que ce soit sur un laps de temps significatif et avec un encombrement et un poids réduit.

Je n'ai pas spécialement de velléités contre l'électrique, même plutôt le contraire. Mais le fait de monter les deux (centrale électrique et moteur thermique) sur un tracteur qui demande beaucoup de puissance spécifique (par rapport au poids) n'est pas une idée qui me parait judicieuse. Pour moi soit c'est l'un, soit c'est l'autre ;)
Toujours est-il qu'il peut y avoir tout un tas d'applications demandant peu de puissance électrique (donc pas la traction) à embarquer et alimentées par une petite génératrice (comme ça se fait déjà). Je trouve ça plus sage et plus logique.

Voilà mon point de vue ;)
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gambrinus
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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par gambrinus » 23 nov. 2012, 19:52

Pour avoir une idée du gain et des inconvénients il faut se référer à ce qui existe déjà dans l'automobile. Les différents mode que tu décrit correspondent un peu aux modes que l'on peut trouver sur les 3008 hybride diesel éléctrique.

wampyr32
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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 23 nov. 2012, 20:30

OK, merci pour ta réponse !
Le poids de batteries n'est pas un problème : 100 kg pour 20 kWh, et pour l'encombrement, un tel pack doit occuper 250 litres. Le prix : environ 15000 euros, soit moins que le différentiel de prix entre un Fendt et un autre tracteur pouvant effectuer exactement le même travail, pourtant, les Fendt se vendent comme des petits pains...
Et puis c'est pour un tracteur léger, du genre de ceux qui sont obligés de trimbaler 2000 kg de fonte sur le relevage avant ! Super, une masse de 1900 kg suffira !
Avec une DOD (depth of discharge ) de 80% on peut en extraire 16 kWh d'énergie, soit suffisamment pour entrainer en tant que seule source d'énergie notre ensemble tracteur presse pendant 30 minutes. On ne lui en demande pas tant .
Le surcoût est compensé par l'économie de carburant et le moteur diesel plus petit et moins cher : 5 l/h sur 10000 heures (durée de vie du tracteur): 50 000 euros !
Je ne l'ai pas précisé dans mon post précédent, mais les moteurs de la vario sont tout autant réversibles qu'en hydro : moteur hydro/pompe = moteur elec/ générateur, l'un pouvant transférer de l'énergie à l'autre. Ce n'est pas l'origine de l'énergie qui est importante, du moment que l'on peut obtenir le rapport de réduction souhaité.
Je n'ai pas les chiffre en tête, mais un pack de A123 de cette taille doit pouvoir fournir 100 kw de puissance de façon continue, soit trois fois la puissance moyenne nécessaire à notre ensemble tracteur presse.
Les moteurs électriques brushless ne demandent pas du tout de tourner a un régime spécifique, ils fournissent leur couple maximum à 0 tours minute, contrairement a Diesel, et dans les voitures, sont accouplés directement au différentiel, sans besoin de boite a vitesses.
Et question rapport poids/puissance, les dragsters électriques ont affirmé leur suprématie sur ceux a essence !
Et si le problème de puissance spécifique était réel, pourquoi entrainer un presse qui demande moins (il faut y soustraire l'énergie nécessaire a l’avancement de cet énorme tracteur) de 44 cv avec un tracteur de plus de 10t (ou 14 tonnes pour le 936) ?
Bien entendu, les économies de carburant sont d'autant plus importantes que les parcelles sont courtes ou en pente , et hétérogènes.
Par ex, lors du pressage en descente le diesel pourrait être arrête, ainsi que pendant les manœuvres en contournière.
Modifié en dernier par wampyr32 le 23 nov. 2012, 20:43, modifié 1 fois.

sebymela
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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par sebymela » 23 nov. 2012, 20:40

y a aussi plus simple;avoir un tracteur a la puissance adapté a son matériel , c est ce que nous faisons tous les jours.

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 23 nov. 2012, 20:55

sebymela a écrit :y a aussi plus simple;avoir un tracteur a la puissance adapté a son matériel , c est ce que nous faisons tous les jours.
Oui, bien sur, mais aucun des outils ni des phases des travaux n'a des besoin en puissance identiques, lorsque tu fais demi-tour en bout de champ avec tes 12 socs, tu a besoin de 15 cv, pas 300 cv.
Je ne vais pas te croire si tu me dis que ton moteur est chargé a 80% pendant 100% du temps.
Lorsque tu roule a vide il faudrait que tu roule a 200 km/h pour occuper le moteur, et lorsque tu attèle un outil, manœuvre dans ta cour. Et l'épareuse, tu la passe avec un 50 cv ? Pourtant ça suffit.
Quasiment tous les agriculteurs sont suréquipés en cv mais le nient farouchement, puis ils finissent par avouer : "oui, mais on sait jamais, il vaut mieux avoir un peu plus"
Et s'ils sont obligés de tomber une vitesse dans une parcelle difficile, pour certains dès qu'il y a la trésorerie, ils prennent 20 cv de plus.

sebymela
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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par sebymela » 23 nov. 2012, 21:09

quand tu fait tes maneuvres , ton moteur , il est pas a plein régime que je sache.....
donc si ton tracteur fait 80cv a 2000tr/mn , ben disons que tu maneuvre a 1100 tr/mn , la déja si tu t amuse a le passer au banc de puissance , il fait plu que 35cv , l économie est réelle non?

cela étant dit , je comprend ce que tu veux dire , il me semble que mécalac a pondu il y a 3-4ans un engin hibride avec un moteur de 70cv couplé a un électrique de 25cv qui ne marche que pour les faibles besoins et en cas de fortes sollicitations , les 2 moteurs sont couplés.
ca économise le prix d un moteur + gros et aussi au changement d outils le moteur ne tourne pas au ralenti , l économie est la
pas sur le prix des composants.

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par gege81 » 23 nov. 2012, 21:34

Pour les système de pdf électrique certains constructeur comme John Deere avait déjà lancer l'idée, c'était sur une séries de 6920 ou 6930 ça servait à entrainer tout les accessoires moteur (clim ventilo ...) et Rauch avait sortis un épandeur avec entrainement électrique des plateaux et déjà il fallait du gros câble, alors pour entrainer une presse si tu veut pas que tout crame il faudra commencer à l'alimenter en 400 V ou plus, et là c'est au niveau de la sécurité qu'il va y avoir un HIC.

Sur une vario tu as un groupe hydrostatique qui pourrait, c'est sur, être remplacer par un groupe electrique mais là le soucis c'est que les rendements hydraulique sont bien meilleur que les rendements en électrique (il me semble), donc déja qu'une vario prend beaucoup de puissance si c'est pour rajouter d'autres pertes... mais je ne suis pas ingénieur et je pense que l'idée peut être bonne.

Pour les batteries moi je ne voit pas d’inconvénient surtout si tu les met sur le relevage av, au moins il servira a quelque chose, et sur les tracteurs d'aujourd'hui il n'y en a jamais assez.

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par maccormick » 23 nov. 2012, 21:40

wampyr32 a écrit :
sebymela a écrit :y a aussi plus simple;avoir un tracteur a la puissance adapté a son matériel , c est ce que nous faisons tous les jours.
Oui, bien sur, mais aucun des outils ni des phases des travaux n'a des besoin en puissance identiques, lorsque tu fais demi-tour en bout de champ avec tes 12 socs, tu a besoin de 15 cv, pas 300 cv.
Je ne vais pas te croire si tu me dis que ton moteur est chargé a 80% pendant 100% du temps.
Lorsque tu roule a vide il faudrait que tu roule a 200 km/h pour occuper le moteur, et lorsque tu attèle un outil, manœuvre dans ta cour. Et l'épareuse, tu la passe avec un 50 cv ? Pourtant ça suffit.
Quasiment tous les agriculteurs sont suréquipés en cv mais le nient farouchement, puis ils finissent par avouer : "oui, mais on sait jamais, il vaut mieux avoir un peu plus"
Et s'ils sont obligés de tomber une vitesse dans une parcelle difficile, pour certains dès qu'il y a la trésorerie, ils prennent 20 cv de plus.

entierement d'accord avec toi,actuellement on voit des 150cv attelles a des outils quel'on emmenait(en peine)avec des 80-90cv
les agris sont certes en cause dans la course a la puissance,mais les constructeurs aussi en sont grandement responsables,ils n'arretent pas d'augmenter les puissances des tracteurs en supprimant tous les modeles moins puissants
a une epoque les tracteurs de cour,c'etait principalemnt des 60-70 cv,aujourdhui quasiment aucune marque ne propose de modele dans cette categorie en dessous de 90 cv, donc le choix est vite fait
en tracteur intermediaire,avant les series commencaient a 80 cv,aujourdhui en dessous de 110-120 y a plus rien
en tracteur de tete idem ,la ou on demarrai avant a 100cv,aujourdhui c'est 140 -150cv
c'est bien joli tout ca mais les cv faut les faire boire et les payer,tout ca pour mettre les memes outil qu'il y a 15 ans
les consomations a l'ha sont pas pretes a diminuer

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par PROTERRA » 23 nov. 2012, 22:35

Salut, si la surface exploitée augmente ça va... :boulay:

Pour revenir à ton sujet wampyr32, l'idée me paraît intéressante, mais comme ça a été souligné, les applications peuvent vite être limitées. Si j'ai bien compris, le passage en électrique devrait s'effectuer jusqu'à certaines conditions prédéfinies(charge du moteur, position du relevage...), là ça pourrait devenir avantageux. :)

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par gege81 » 23 nov. 2012, 22:56

John Deere travaille encore sur un système de prise de puissance électrique, ils sortent 20Kw maxi sur un 6210 RE

http://www.lafranceagricole.fr/video-et ... 50367.html

Mais il n'y a pas que JD

http://www.agriavis.com/news-1112-le+be ... bride.html

Et un autre sur ce sujet plutôt intéressant

http://app.claas.com/2012/claas-power-s ... triebe.php

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 04 déc. 2012, 20:17

Nouveau prototype de cellules Li2S, densité énergétique de 610 Wh/kg (auquel il faut rajouter la masse du cablage d'interconnexion des cellules, le circuit de refroidissement, le contenant, etc...)
Reste a connaitre la longévité en nombre de cycles, mais en tout cas, la recherche avance.
http://www.greencarcongress.com/2012/12 ... 21204.html

Si la batterie complète faisait 500 Wh/kg, il suffirait de 40 kg pour stocker 20 kWh ! Soit une autonomie de véhicule égale a celle actuellement procurée par 5 kg de carburant diesel.

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 05 déc. 2012, 17:56

Edit : je sépare cette partie du message précédent pour plus de clarté.

il y a aussi un concept intéressant : le TorqueFilling, il s'agit de compenser la rupture du couple moteur lors du débrayage sur une boite mécanique robotisée, un moteur électrique fixé sur l'arbre secondaire assure l'entrainement pendant quelques secondes (accélération ou décélération progressive entre les deux rapports mécaniques).

Ex d'utilisation possible :
déchaumage rapide sur une petite parcelle, au lieu de monter les rapports mécaniques sur la moitié de la longueur, la manœuvre en bout de champ et l'accélération se font en électrique, le rapport mécanique n'est embrayé que lorsque on a atteint la vitesse de travail souhaitée.
Intérêt : le moteur électrique peut être dimensionné pour fournir des impulsions d'une puissance supérieure a celle du moteur diesel (et c'est lors des accélérations que l'on a besoin de plus de puissance), donc on peut avoir un tracteur qui a "la pèche" tout en ayant un petit moteur. Et pas besoin d'une grosse capacité de batterie.
Ou alors en déplacement routier, toute la phase de d'accélération peut se faire en électrique pur, avec éventuellement le moteur diesel qui s'éteint automatiquement. Idem lors des freinages, la boite méca débraye et le moteur électrique se transforme en générateur pour recharger les batteries.
Pas besoin de gros frein immergés qui bouffent de la puissance, le moteur électrique fait le gros du freinage, de petits freins a disques sec se chargent de l'immobilisation totale et du frein de parking.
Il va de soi que le rendement serait très bon, car boite mécanique synchro, embrayage a disque sec (éventuellement renforcé avec fibres Kevlar). L'usure du disque pourrait être quasi nulle car l'électronique ferait tourner le moteur a la même vitesse que l'arbre primaire lors de l'embrayage, donc aucun patinage et échauffement.
Si vous avez bien suivi, vous aurez compris qu'il n'y a aucun a coup lors des changements de rapports, a part des changements de régime moteur, la progressivité serait identique a une vario, mais sans le bénéfice d'un nombre de rapports infini.
une boite 6 vitesses x 4 gammes plus moteur électrique serait donc susceptible d'apporter un grand confort de conduite, un bon rendement, tout en restant d'un coût inférieur a une vario.

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 07 déc. 2012, 20:03

En fait,en réfléchissant bien, il n'y a même pas besoin de synchros, il faut seulement engager le rapport lorsque les vitesse périphériques des pignons sont identiques, vu que l'on dispose de tout le temps que l'on veut. (capteurs de vitesse de rotation sur les arbres primaires et secondaires)
Si l'arbre primaire ne tourne pas assez vite, on peut l'accélérer jusqu’à la vitesse désirée en embrayant le moteur diesel sans rapport engagé. Donc, encore une réduction de coût et un gain de rendement !
Je cherche un topo sur les différents types de boites purement mécaniques (manchons baladeurs, crabots, etc...)

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 11 déc. 2012, 19:42

Nouvelles batteries sodium-air, 1600 Wh/kg, soit 10 kg pour stocker 16 kWh :

http://www.greencarcongress.com/2012/12 ... 21206.html

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Re: Tracteur hybride diesel/électrique

Message par wampyr32 » 29 déc. 2012, 19:45

Je précise que sur route on pourrait avoir un fonctionnement entièrement automatique : accélération au moteur électrique, puis après 10 secondes de fonctionnement a vitesse stabilisée, le rapport mécanique convenant a cette vitesse d'avancement serait automatiquement engagé. Sur la durée de vie du tracteur, on éviterait ainsi de nombreux changement de rapports inutiles et l'usure et risques de pannes associés.

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