Dieselmotor eruit, gasmotor erin

Zodra het mestseizoen van start gaat, is het druk bij mechanisatiebedrijf RosierGreidanus. Er wordt nog een Zunhammer-mesttank afleverklaar gemaakt. In de werkplaats wordt de laatste hand gelegd aan een Buffalo-mobiele mestpomp; het eigen merk van het bedrijf.

Een aanzienlijk deel van de mesttechniek gaat naar Duitsland, of verder. Niet verwonderlijk dus dat als je deze mestspecialisten vraagt naar hét alternatief voor diesel, zij direct denken aan methaangas. Wie een (mono)vergister gebruikt om gas op te wekken en dat reinigt, kan zijn eigen brandstof produceren en de rest aan het net leveren.

Mede-eigenaar Siebren Greidanus vertelt dat een trekker ook kan draaien op aardgas. “Een gasmotor stoot geen roet en fijn stof uit. Gas kent een schone verbranding. De motor hoeft dus niet te worden voorzien van complexe uitlaatgasnabehandelingstechniek. Als de gasmotor draait op methaangas, stoot de motor 70% minder CO₂ uit dan een dieselmotor”, onderbouwt Siebren zijn verhaal. Daarom ziet hij ook een afzetmarkt in gemeentes, waterschappen en bedrijven in de cultuurtechnische sector die zich inschrijven op openbare aanbestedingen. Vandaar dat er nu twee prototypes op de zaak staan, tussen alle mesttechniek in. De eerste is een John Deere 6R, waarin een gasmotor is geplaatst. Deze is nu praktisch klaar. Meer in de beginfase verkeert een Volvo-wiellader.

Een eerste prototype is bijna klaar. De motorsoftware wordt nog gefinetuned. Daarna gaat de trekker bij verschillende bedrijven de praktijk in. Ondertussen wordt een Volvo-wiellader uitgerust met dezelfde gasmotor. Die tweede ombouw gaat al een stuk makkelijker, aldus RosierGreidanus.

Acht gasflessen in trekker

Simpel gezegd verruilden de bouwers de DPS-dieselmotor voor een MAN-gasmotor, de dieseltank maakte plaats voor vier gasflessen. Ook op het dak liggen vier gasflessen in de lengterichting. Daarin zit Compressed Natural Gas (CNG) opgeslagen met 250 bar druk. Daarmee kan volgens berekeningen van RosierGreidanus de trekker straks (vier van de acht flessen zijn aanwezig) acht tot tien uur werk doen vergelijkbaar met een dieselverbruik van 15 liter per uur. Greidanus ziet dit als een belangrijk voordeel van gas ten opzichte van elektriciteit of waterstof; snel tanken, langdurig veel vermogen beschikbaar (170 pk) en een redelijke energiedichtheid.

Enkele nadelen van het rijden op methaangas – methaanslip en nauwelijks koppel bij lage motortoerentallen – zegt Siebren te tackelen met een bijzonder stukje techniek. Daarover straks meer.

Op het dak liggen vier gasflessen. Onder de trekker is ruimte voor nog eens vier flessen. Het frame zwabbert tijdens het rijden nog wat heen en weer. RosierGreidanus gaat dit nog aanpassen en hoopt in de toekomst lichtere, kunststofflessen te gebruiken.

Blazend geluid in plaats van rauwe dieselronk

De bouwers plaatsten een MAN-gasmotor in de John Deere-trekker. Het moest een MAN zijn, vanwege de ervaring die ermee bestaat, ook al wilde MAN het blok alleen leveren zónder er garantie op te geven. Opmerkelijk is dat het zescilindermotorblok is voorzien van bougies, voor de ontsteking van het gas-en-luchtmengsel. Het motorblok zou nu zo’n 170 pk leveren. De beleving is heel anders dan dat van een rauwe diesel. Als het contactsleuteltje wordt rondgedraaid, start de motor (nu nog) even moeizaam, maar draait dan aanzienlijk ‘zachter’. Er klinkt geen rauwe dieselronk, maar iets wat zich meer laat omschrijven als ‘blazen’.

Het reduceerventiel onder de motorkap zorgt ervoor dat het CNG wat tot 250 wordt opgeslagen met 8 bar naar de mengmodule loopt.

Smoorklepvrij

Het nadeel van een normale gasmotor is dat de koppelkromme erg steil is; het koppel neemt razendsnel af als het motortoerental zakt. Juist bij de trekkers is dat nadeel sterk aanwezig, omdat die immers meestal werken met deellast.

Dat beperkte koppel wordt veroorzaakt doordat normaliter het gevraagde vermogen wordt geregeld door het verdraaien van een smoorklep in de inlaat. Als de trekker dus weinig vermogen nodig heeft, zorgt die smoorklep ervoor dat er minder gas de verbrandingskamer in wordt gezogen. Simpel gezegd moet de zuiger dus tijdens zijn inlaatslag hard trekken aan een klein straaltje mengsel; alsof je door een rietje drinkt.

Siebren Greidanus zegt dat probleem uit de wereld te hebben geholpen door het inbouwen van Clean Engine Technology (CET)-smoorvrije kleptechniek. Die kleptechniek werkt pulserend in plaats van smorend. De klep is óf helemaal open óf helemaal dicht. Het geleverde vermogen wordt nu geregeld door de kleppen langer open of dicht te houden. Als de klep eerder sluit dan dat de zuiger helemaal onderaan is, ontstaat er een onderdruk wat er volgens de bouwers voor zorgt dat de zuiger weer naar boven wordt getrokken. Ook kan de software sneller reageren op wisselende belasting.

Tot slot: de nauwkeurige inlaat zou methaanslib (onverbrand methaan) beperken. De praktijk moet het straks gaan bewijzen. De rendementsbeloftes van CET zijn in ieder geval indrukwekkend: 14% lager verbruik ten opzichte van een standaard gasmotor, en bijna net efficiënt als een diesel. Aan de zijkant van iedere cilinder is zo’n CET-module gemonteerd. Omdat dit niet paste onder de standaard motorkap van de John Deere-trekker, is de kap aan beide kanten 5 centimeter verbreed.

Een zijaanzicht van het nieuwe motorblok. Door de zijwaarts gemonteerde CET-kleppen en het inlaatspruitstuk, past het niet onder de standaard motorkap. Die is daarvoor zo’n 5 cm verbreed. De module in het midden, met de zes zwarte stekkertjes, vormt het gas-en-luchtmengsel op basis van algoritmes.

Motor geeft geen kik

In de gasflessen zit CNG opgeslagen tot 250 bar. Bij de instap plaatste RosierGreidanus een manometer. Aan de druk is af te lezen hoe vol de tanks nog zijn. Tijdens de proefrit is de tank ongeveer halfleeg (110 bar). Onder de motorkap (bovenaan, bij de voorruit) is een reduceerventiel geplaatst. Hier wordt de druk gereduceerd tot 8 bar. Naast het motorblok, net zichtbaar als de motorkap is gesloten, is een module geplaatst die het gas-en-luchtmengsel vormt. Hier komt de met turbodruk geblazen inlaatlucht samen met het methaangas, waarna het in het inlaatspruitstuk wordt geblazen. In de cabine bouwt RosierGreidanus een computer die met behulp van algoritmes zowel het mengsel aanstuurt, als de CET-kleppen.

Links lees je op er manometer af hoeveel druk er nog in de gasflessen zit (vulniveau), en rechts tank je ‘m bij. Dat zou grofweg even snel gaan als diesel tanken.

Volgens de bouwers is de koppelkromme van de trekker nu vlakker dan die van de standaard dieselmotor. De bouwers hebben dit zelf gemeten en delen het resultaat: het blok piekt met 700 Nm bij 1.400 motortoeren (25 Nm hoger dan de diesel); bij 1.000 motortoeren levert de gasmotor nog 560 Nm, waar dit bij de standaard John Deere 420 Nm is. Dat is voelbaar tijdens een proefrit, waarbij er geen werktuig achter de trekker hing. De reactie van de motor op het gaspedaal heeft nu nog 1 à 2 seconden vertraging, maar de motor geeft geen kik als je met stationair toerental de koppeling laat opkomen. Hoewel het motorblok minder ‘sterk’ klinkt, voelt-ie wel sterker.

Dat het een prototype is, blijkt tijdens de proefrit. Het frame waarin de gasflessen op het dak liggen (zo’n 500 kilo) schommelt tijdens het rijden heen-en-weer. Daar wordt nog een en ander aangepast. Bovendien krijgt het productiemodel lichtere, kunststof gasflessen. Vanwege de andere omvang van het blok wordt de koelventilator nu elektrisch aangedreven (met een aan-uitschakelaar bij de instap) en is het frame geslepen om de startmotor ruimte bieden.

Het frame van de gasflessen op het dak is vast gemonteerd; de cabinevering beweegt er los van.

Transformatie van diesel naar gas zelf oppakken

Hoe de toekomst van het project eruitziet, weet Siebren Greidanus niet. Het project start met twee prototypes. Die gaan straks, als de motorsoftware nog iets meer is gefinetuned, de praktijk in. Wellicht ziet een trekkerfabrikant iets in het project en wil hij het ondersteunen of kale trekkers leveren zónder motor. Dat is nog ongewis, want er is nog geen contact geweest. Voor nu wil RosierGreidanus de transformatie zelf oppakken. Het bedrijf zegt alle zescilinders uit de hele John Deere 6M- en 6R-serie te kunnen ombouwen (140 tot 300 pk) en denkt dat zo’n ombouw richting € 75.000 tot € 125.000 gaat kosten.

Auteur: Bob Karsten