Traktoren mit alternativen Energieträgern: Eine simulationsbasierte Bewertung in unterschiedlichen landwirtschaftlichen Kontexten
DOI:
https://doi.org/10.15150/ae.2026.3366Abstract
Klimaziele und anhaltende Unsicherheiten bei den Kraftstoffpreisen erhöhen den Druck, alternative Energieträger für Traktoren zu bewerten. Deren Eignung hängt nicht nur vom Wirkungsgrad des Antriebsstrangs ab, sondern auch von der Betriebsstruktur, der jährlichen Auslastung und den Kosten für die Bereitstellung kapitalintensiver Maschinen. In dieser Arbeit wird eine ganzjährige Simulation ausgewählter traktordominierter landwirtschaftlicher Arbeitsverfahren mit einem KTBL-basierten Maschinenkostenmodell für zwei strukturell unterschiedliche deutsche Betriebe mit 48 bzw. 1.190 ha gekoppelt. Verglichen werden Diesel-, HVO-, batterieelektrische, wasserstoffbasierte und Methanol-Range-Extender-Konzepte für die Jahre 2025, 2030 und 2040. Die Wettbewerbsfähigkeit wird dabei durch das Zusammenspiel von Auslastung und Kostenstruktur bestimmt und nicht allein durch den nominellen Wirkungsgrad. Auf dem kleinen Betrieb erreicht bis 2040 lediglich eine gemischte Flotte aus batterieelektrischen und HVO-Traktoren annähernd Kostenparität mit der Dieselreferenz; die jährlichen Kosten liegen bei etwa 11.400 EUR gegenüber 11.700 EUR für Diesel. Auf dem großen Betrieb erreicht eine gemischte Flotte aus HVO- und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Traktoren jährliche Kosten von etwa 160.400 EUR gegenüber 163.400 EUR für die Dieselreferenz. Diese Ergebnisse gelten unter den getroffenen Annahmen und berücksichtigen keine externen Kosten für Lade- und Betankungsinfrastruktur.
Literaturhinweise
Bietresato, M.; Friso, D.; Sartori, L. (2012): Assessment of the efficiency of tractor transmissions using acceleration tests. Biosystems Engineering 112(3), pp. 171–180, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2012.03.009
Dimitriadis, A.; Natsios, I.; Dimaratos, A.; Katsaounis, D.; Samaras, Z.; Bezergianni, S.; Lehto, K. (2018): Evaluation of a Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) and Effects on Emissions of a Passenger Car Diesel Engine. Frontiers in Mechanical Engineering 4, https://doi.org/10.3389/fmech.2018.00007
Hadi, M.A.; Brillinger, M.; Weinzerl, M. (2022): Parametric Evaluation and Cost Analysis in an e-Axle Assembly Layout. In: 5th EAI International Conference on Management of Manufacturing Systems. Eds. Knapčíková, L.; Peraković, D. et al., Cham, Springer International Publishing, pp. 39–55
Hanke, S.; Trösken, L.; Frerichs, L. (2018): Entwicklung und Parametrierung eines objektorientierten Modells zur Abbildung von landwirtschaftlichen Verfahrensschritten. Landtechnik 73(2), pp. 22–36, https://doi.org/10.15150/lt.2018.3179
Hartikka, T.; Kuronen, M.; Kiiski, U. (2012): Technical Performance of HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) in Diesel Engines. In: SAE 2012 International Powertrains, Fuels & Lubricants Meeting, Malmo, Sweden, SAE International, 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, United States
Kampker, A.; Heimes, H.; Kehrer, M.; Hagedorn, S.; Reims, P.; Kaul, O. (2023): Fuel cell system production cost modeling and analysis. Energy Reports 9, pp. 248–255, https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.364
KTBL (2017): Verfahrensrechner Pflanze. Darmstadt, Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V., https://www.ktbl.de/webanwendungen/verfahrensrechner-pflanze, accessed on 7 Sep 2026
KTBL (2023): Verwendung erneuerbarer Antriebsenergien in landwirtschaftlichen Maschinen. Darmstadt, Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V., https://www.ktbl.de/themen/alternative-energietraeger, accessed on 7 Sep 2026
KTBL (2024): Betriebsplanung Landwirtschaft 2024/25: Daten für die Betriebsplanung in der Landwirtschaft. Darmstadt, Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V.
Li, N.; Cui, X.; Zhu, J.; Zhou, M.; Liso, V.; Cinti, G.; Sahlin, S.L.; Araya, S.S. (2023): A review of reformed methanol-high temperature proton exchange membrane fuel cell systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews 182, p. 113395, https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113395
Mauler, L.; Duffner, F.; Zeier, W.G.; Leker, J. (2021): Battery cost forecasting: a review of methods and results with an outlook to 2050. Energy & Environmental Science 14(9), pp. 4712–4739, https://doi.org/10.1039/D1EE01530C
No, S.-Y. (2014): Application of hydrotreated vegetable oil from triglyceride based biomass to CI engines – A review. Fuel 115, pp. 88–96, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.07.001
Nöß, C.; Weller, J. (2023): A Fuel Cell Tractor in Operation, Concepts and Field Data. In: 80th International Conference on Agricultural Engineering, VDI-MEG, 10–11 November 2023 in Hanover, VDI-Berichte Bd. 2427, VDI Verlag GmbH, pp. 39-47
Orangi, S.; Manjong, N.; Clos, D.P.; Usai, L.; Burheim, O.S.; Strømman, A.H. (2024): Historical and prospective lithium-ion battery cost trajectories from a bottom-up production modeling perspective. Journal of Energy Storage 76, p. 109800, https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109800
Reuter, L.; Frerichs, L. (2025): Simulation-Based Evaluation of Tractors with Alternative Energy Carriers in Different Agricultural Contexts. In: 82nd International Conference on Agricultural Engineering, VDI-MEG, 7–8 November 2025 in Hanover, VDI-Berichte Bd. 2465, VDI Verlag GmbH, pp. 571–579
Schroers, J.O.; Sauer, N.; Krön, K.; Uppenkamp, N. (2020): Fixe und variable Maschinenkosten unter Berücksichtigung eines spezifischen Plan-Restwerts. Landtechnik 75(4), https://doi.org/10.15150/lt.2020.3250
Shin, H.K.; Ha, S.K. (2023): A Review on the Cost Analysis of Hydrogen Gas Storage Tanks for Fuel Cell Vehicles. Energies 16(13), p. 5233, https://doi.org/10.3390/en16135233
Trösken, L.; Frerichs, L. (2020): Process model for an economic evaluation of cultivation methods on agricultural farms. In: 78th International Conference on Agricultural Engineering, VDI-MEG, 3–4 November 2020 online, VDI-Berichte Bd. 2374, VDI Verlag GmbH, pp. 435–444
Trösken, L.; Meiners, A.; Frerichs, L.; Böttinger, S. (2020): Modellbasierte Berechnung von Kraftstoffverbräuchen landwirtschaftlicher Verfahrensketten. Landtechnik, 75(4), https://doi.org/10.15150/LT.2020.3253
Vijaya Sambhavi, Y.; Ramachandran, V. (2023): A technical review of modern traction inverter systems used in electric vehicle application. Energy Reports 10, pp. 3882–3907, https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.10.056
Watts, M.J.; Helmers, G.A. (1981): Machinery Costs and Inflation. Western Journal of Agricultural Economics 06, pp. 129–146, https://doi.org/10.22004/ag.econ.32573
Wei, M.; Smith, S.J.; Sohn, M.D. (2017): Experience curve development and cost reduction disaggregation for fuel cell markets in Japan and the US. Applied Energy 191, pp. 346–357, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.01.056
Wyszynski, T.; Reuter, L.; Frerichs, L. (2026): Hydrogen Engine or Fuel Cell Tractors? Comparison of Operational Performance on Medium-Scale German Farms. In: 9th International VDI Conference Powertrain Systems in Mobile Machines 2026, Baden-Baden, VDI Verlag, pp. 171–190
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