V důsledku obav o životní prostředí, změnu klimatu a snahy o hledání nových alternativ k fosilním palivům se do popředí dostávají vozidla poháněná různými zdroji energie. Jedno z možných alternativních řešení představují vozidla poháněná výhradně elektrickou energií. Proces, který začal především u osobních a užitkových vozidel, nevyhnutelně zasáhl i zemědělské a lesnické traktory. V důsledku studií, které začaly především pro účely výzkumu a vývoje, byly vyrobeny prototypy elektrických traktorů a postupně byla zahájena sériová výroba těchto prototypů.
I když trh s elektrickými traktory roste ve srovnání s nástupem osobních elektrických vozidel pomalu, přesto se nabídka elektrických traktorů postupně rozšiřuje.
Elektromotor má ve srovnání se spalovacím motorem hned několik výhod, které jsou dobře využitelné v konstrukci traktorů. Traktor musí při polních pracích často vyvinout velkou tahovou sílu při nízkých rychlostech, tedy dosáhnout velikých točivých momentů při nízkých otáčkách, a právě tuto vlastnost elektromotor má, dokáže vyvinout maximální záběrový moment při nulových otáčkách.
Další výhodou je vysoká účinnost elektromotoru, přibližně 85 %, protože elektrická energie je zbavena horší tepelné účinnosti už v elektrárně. Traktor se vznětovým motorem dosahuje tepelné účinnosti na spojce přibližně 40 % (nafta 42,6 MJ/kg, měrná spotřeba na spojce 210 g/kWh). To znamená, že velká část energie obsažená v palivu se promění na teplo, které musí chladící soustava motoru odvést do okolí.
Jednodušší konstrukce elektromotoru s menším počtem dílů má vliv na nižší hmotnost a menší nároky na prostor pro zabudování do traktoru. Jednodušší konstrukce motoru sebou nese daleko vyšší provozní spolehlivost a tedy nižší nároky na údržbu a také náklady na výrobu. Nízká úroveň hluku a vibrací elektromotoru přispívají k vyššímu komfortu pro řidiče.
Elektrické traktory, nebo obecně elektrická vozidla, mají nevýhodu v uložení dostatečné zásoby energie. Energetická hustota nafty (výhřevnost) je velmi vysoká, takže palivová nádrž v porovnání s baterií je poměrně malá. Moderní baterie Li-Ion High Energy dosahuje energetické hustoty 180 Wh/kg (0,65 MJ/kg, obr. 1)), to je v porovnání s naftou zanedbatelná hustota energie. Jenom pro lepší představu, baterie s kapacitou 110 kWh pro traktor se jmenovitým výkonem 55 kW (74 k) odpovídá 11 litrům nafty.
Uspořádání elektrických pohonů vozidel se s rozvojem elektroniky vyvinulo od čistě elektrických až po hybridní pohony s menším nebo větším podílem elektrické energie na pohon (obr. 2).
BEV (Battery Electric Vehicle) – vozidlo s elektrickým motorem a baterií, která se dobíjí z elektrické sítě.
REEV (Range Extended Electric Vehicle) – vozidlo s elektrickým motorem a baterií, kterou dobíjí generátor poháněný spalovacím motorem nebo palivový článek pro výrobu elektrické energie.
HEV ((Full) Hybrid Electric Vehicle) – vozidlo se spalovacím a elektrickým motorem s baterií, která se dobíjí rekuperací při brzdění nebo generátorem poháněným spalovacím motorem.
PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) – vozidlo se spalovacím a elektrickým motorem s baterií, která se dobíjí z elektrické sítě.
MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle) – vozidlo se spalovacím motorem a malým elektromotorem, který pomáhá spalovacímu motoru zejména při rozjezdu a baterií, která se dobíjí rekuperací při brzdění. Vozidlo nedokáže jet pouze na elektrickou energii.
FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) – vozidlo s elektrickým motorem a palivovým článkem pro výrobu elektrické energie.
Hybridní pohony jsou obecně výhodné pro rychlá vozidla, tedy osobní nebo nákladní dopravu, kde je možnost rekuperace. Elektrická vozidla, nejen hybridní, dokážou část energie získat právě rekuperací, tedy proměnou kinetické energie vozidla na elektrickou energii. Děje se tak především při zpomalování vozidla a při brzdění.
Traktory pracují za zcela jiných podmínek, jako mobilní energetický prostředek poskytují pohon strojům prostřednictvím tahové síly, vývodového hřídele a hydraulického systému. Z tohoto důvodu některé konstrukce elektrických traktorů nevyužívají elektromotor současně jako převodovku, ale zachovávají si mechanickou stupňovou nebo plynulou (CVT – Continuously Variable Transmission) převodovku. Spalovací motor jako zdroj točivého momentu je jednoduše nahrazen elektromotorem. V tomto případě jde o plnou elektrifikaci traktoru.
Částečnou elektrifikaci v konstrukci traktorů představují sériové hybridy, kdy se výkon motoru přenáší na kola prostřednictvím elektrické převodovky nebo elektro-mechanické převodovky. V obou případech spalovací motor pohání generátor elektrického proudu, který pohání elektromotor a zajišťuje požadovaný převodový poměr. Elektřinu z generátoru je možné také použít pro pohon přípojného stroje nebo použít traktor jako elektrocentrálu. Výrobce traktorů John Deere nově vyvinul plynulou elektro-mechanickou převodovku EVT (Electric Variable Transmission) pro traktory řady 8R. Jde o plynulou převodovku, kde se v planetovém soukolí sčítá mechanický přenos výkonu od spojky motoru a elektrický přenos výkonu prostřednictvím elektrické převodovky. Je to stejný princip plynulé převodovky jako je hydro-mechanická CVT převodovka, s tím rozdílem, že plynule měnitelný hydrostatický převod je nahrazen elektrickým převodem s podstatně vyšší účinností a možností citlivější regulace.
Zdrojem elektrické energie (zásobníkem) u elektrických vozidel může být i palivový článek. Palivový článek představuje elektrochemické zařízení přeměňující přímo chemickou energii vodíku a kyslíku na energii elektrickou. Vodík, který se používá v palivovém (galvanickém) článku se nejčastěji získává termickým rozkladem metanu, nebo elektrolýzou z vody a je to jenom prostředek pro akumulaci elektrické energie. O takzvaně zeleném vodíku jako alternativním palivu tedy nemůže být řeč, pokud se elektrická energie pro elektrolýzu nezíská například z fotovoltaických článků nebo větrných elektráren.
Celý článek Petra Pernise najdete v Mechanizaci zemědělství 7/2025.*