Se esta buscando una alternativa al diésel. ¿Qué combustible impulsará el futuro?
Todos los principales actores del mercado están trabajando en nuevos motores que funcionarán con algo que no sea diésel. La descarbonización está entrando en la línea recta final = ¿gas, electricidad o hidrógeno? ¿Cuál de estas opciones ganará la lucha para impulsar el futuro?
Cada una de las energías alternativas tiene sus propias ventajas, pero hasta el momento hay más interrogantes que beneficios para el usuario final. ¿Cuál será el costo de los nuevos dispositivos? ¿Serán capaces de conducir máquinas realmente grandes? ¿Será el equipo independiente y podrá trabajar por más de unas pocas horas sin recargar/repostar? ¿El combustible estará ampliamente disponible? Hoy, la agricultura basada en combustibles alternativos se enfrenta a estos, y no sólo a estos, problemas.
Sin embargo, vale la pena cambiar. No se trata solo de una modernización tecnológica y una transición de un invento conocido del siglo XIX a la nueva era del siglo XXI. Lo más importante en todo esto parece ser la ecología. El equipo agrícola es responsable del 10 al 15 por ciento. Emisiones de CO2 producidas por la agricultura. No es de extrañar que los fabricantes estén experimentando con tecnologías que podrían reemplazar a los combustibles fósiles. Y lo han estado haciendo durante unos buenos quince años. Ganará quien se le ocurra algo innovador.
Problemas de batería
Es difícil creer que en el siglo XXI todavía estemos tan limitados por las baterías. Ya estamos hablando de varios vehículos, algunos incluso son autónomos, otros están llenos de cámaras, sensores, como en una película de ciencia ficción. ¿Qué pasa con la batería? Sigue siendo el talón de Aquiles de todo tipo de electricistas.
En el caso del propio accionamiento eléctrico, la potencia no parece ser un factor limitante, ya que la eficiencia del "electricista" es superior a la del motor de combustión interna. Pero trabajar más tiempo es un problema con máquinas más grandes. La batería de iones de litio (la que alimenta los autos totalmente eléctricos) tiene sus límites. Sería difícil recargar las baterías durante 10 horas dos veces al día. Esto es absurdo.
- ¡El tractor conceptual de aproximadamente 750 hp desarrollado por John Deere en 2020 requirió un bastidor de batería de 20 tn para funcionar durante ocho horas! Nicolás Walter, coordinador nacional de maquinaria en la Asamblea Permanente de Cámaras Agrícolas (APCA) en Francia, llamó la atención hace algún tiempo.
Aparentemente, para trabajar con un tractor con una potencia de 150 a 250 HP durante ocho horas, se necesitan hasta 5 tn de baterías a tu alrededor, que por razones de seguridad no se pueden colocar en los lugares más expuestos. Sin mencionar que lleva horas cargarlos. Los usuarios de automóviles se enfrentan a problemas similares. Es un poco peor en la agricultura, porque cuando hace buen tiempo y es el momento adecuado para cosechar, sembrar u otro trabajo, el tractor u otras máquinas deben estar listas para trabajar de inmediato
El Fendt e100 Vario está listo para entrar en producción en serie. A continuación veremos cuánto valen los tractores eléctricos en comparación con los tractores tradicionales.
Los autores del prototipo John Deere Sesam 2 estiman que las baterías de 1000 kWh durarán hasta 10 horas. Sin embargo, mirando las fotos y videos, la máquina parece al menos masiva y el video mostró información de que el peso del tractor es de 18 toneladas, sin embargo, se debe enfatizar que esta información no ha sido confirmada. Todavía es un prototipo, y aún queda un largo camino por recorrer.
Tesla promete proporcionar baterías de alta capacidad en un tamaño pequeño. Creemos firmemente en ello, porque es apropiado que la tecnología de baterías finalmente salga de los rincones y grietas del siglo XX. Desafortunadamente, aún no hay prototipos, por lo que esta visión no llegará demasiado pronto.
Próximamente más electricos.
Hay anuncios de que cada fabricante ofrecerá un tractor eléctrico en los próximos diez años. Por supuesto, todo será verificado por el mercado. Si tales vehículos lo son, más bien se adaptarán a tractores de huerta y jardín más pequeños.
- O la tecnología dará un salto de gigante, o los motores eléctricos se reservarán para dispositivos de baja potencia, como tractores de hasta 70 CV, miniexcavadoras, robots y cargadoras pequeñas - dijo en una entrevista Nicolas Morel de New Holland Francia.
El equipo eléctrico ya existe y está funcionando. El mejor ejemplo es el Fendt e100 Vario, que estará listo para la producción en 2024. El E100 Vario es un especialista de 100 cv al 100 % . un tractor eléctrico que, según el fabricante, puede trabajar durante cinco horas seguidas Por ejemplo en Suiza ya se puede comprar un pequeño Rigitrac SKE 40 Electric, y en Italia un Agri-Eve , aunque probablemente nadie lo haya hecho todavía.
Rigitrac SKE 40 Electric es una propuesta suiza en el segmento de vehículos eléctricos, foto = Rigitrac
La electrificación ha golpeado duramente a la industria de cargadores de ruedas y manipuladores telescópicos. Fabricantes como JCB, Kramer y Merlo ya cuentan con máquinas que funcionan con electricidad. Desafortunadamente, estas son máquinas más pequeñas que generalmente se usan en la cría de animales.
Híbrido no para agricultura
Si bien los autos híbridos fueron una especie de éxito, la solución no funcionó en la agricultura. Este tipo de tecnología aumenta significativamente el peso de la máquina, en lugar de reducir suficientemente las emisiones de CO2.
Los estadounidenses de John Deere llevan muchos años proponiendo soluciones híbridas, aunque la oferta es bastante limitada: una cargadora de ruedas 944K y varias segadoras. A la vuelta de las décadas anteriores, se desarrolló el tractor John Deere 7530 E Premium, que estaba equipado con un generador de energía conectado directamente al cigüeñal.
El equipo suministraba hasta 20 kW a partir de las 1.800 rpm del motor. Esta corriente se utilizó para impulsar el ventilador del radiador, el compresor de aire y el sistema de aire acondicionado, así como los consumidores eléctricos conectados en la cabina. Era la primera vez que se utilizaba un motor eléctrico en un tractor, pero, francamente, supuso poca diferencia en términos de emisiones de CO2.
De momento, John Deere ve un mayor futuro en la electrificación (recientemente ha habido películas con el prototipo eléctrico Sesam 2 ) y en los biocombustibles. Según Axel Kurz, gerente de gestión de energía de John Deere en Mannheim, la empresa está trabajando actualmente en tractores que funcionan con aceites vegetales.
"Esto requiere una perspectiva a largo plazo de impuestos justos sobre el aceite vegetal en la agricultura y la silvicultura en comparación con los combustibles fósiles y otros", explicó Axel Kurz durante el seminario web del año pasado sobre propulsión alternativa. El problema en este caso son los costos de operación.
Steyr Komzept es solo una demostración de la fuerza de la empresa austriaca. ¿Se producirán motores y sistemas eléctricos innovadores en lugar de sistemas hidráulicos? Quizás algunos elementos sean sí, foto = K.Pawłowski
FiatAgri y Case ya estaban trabajando en el tema de los propulsores híbridos en la década de 1990. Ninguno de estos diseños entró en producción en masa. En estos momentos, Steyr Konzept, la visión futurista del tractor híbrido del futuro, deambula por la feria. Por ahora, el fabricante austriaco destaca que esto es solo un experimento que prueba ciertas soluciones, y la fase de producción aún está lejos.
El poder del gas
Una de las opciones más interesantes, conocidas incluso en la década de 1950, son los tractores a gasolina. La moda de este tipo de inventos vino principalmente en EE. UU., y se propusieron modelos alimentados con GLP, entre otros. en las salas de exhibición de Ford o Case.
También vale la pena mencionar que en los años difíciles de la guerra y justo después de la guerra, muchos tractores funcionaban con gas de madera. Sin embargo, esta solución no era muy práctica debido a la gran caldera adjunta al vehículo y la operación engorrosa. Era más una respuesta a la falta de combustible tradicional que a las necesidades relacionadas con la ecología (no era ecológico, de todos modos).
Tractor Hanomag propulsado por gas de madera durante la labranza en Cracovia en 1943, foto = Wydawnictwo Pressowe Kraków-Warszawa / Narodowe Archiwum Cyfrowe
Hoy, el gas ha vuelto con fuerza y hay una buena posibilidad de que encuentre nichos por sí mismo. La marca New Holland es uno de los pocos fabricantes que se ha interesado activamente por este tipo de propulsión.
Debo reconocer que una suerte de logro es el hecho de que el nuevo New Holland T6.180 Methane Power de 180 CV , descrito en nuestras páginas , ya se venda en los showrooms de la marca. En Europa, desde finales de 2021, y desde junio, también está presente en Polonia. La máquina ya ha encontrado alrededor de 100 clientes en toda Europa.
Según los representantes de New Holland, el tractor es tan eficiente como su homólogo diésel. En los gráficos, potencia y par van de la mano con la versión tradicional. Del mismo modo, en la cabina todo es igual que en otras máquinas New Holland.
New Holland T6.180 Methane Power ya está disponible en el mercado, foto = K.Pawłowski
Desafortunadamente, también hay limitaciones en este caso. En primer lugar, la gama de la máquina. 1 kg de gas corresponde a aproximadamente 1 l de gasóleo. La capacidad estándar de los depósitos de gasolina es de 32 kg. Si compramos el buje delantero, obtenemos 47 kg adicionales. Juntos, esto nos da 79 kg. No está mal, pero es peor que el T6.180 normal, y el tanque delantero limita la funcionalidad del tractor debido a la falta de un enganche de tres puntos y una toma de fuerza.
El segundo problema, mucho más serio, con el T6.180 Methane Power es el reabastecimiento de combustible. ¿Dónde conseguir biometano, GNC o GNL? La mayoría de los primeros usuarios del innovador tractor de la marca italiana tienen a su disposición una planta de biogás. Tu propia estación cuesta decenas de miles de euros. Y las estaciones municipales y comunales son como medicina. Especialmente en Polonia.
Ni siquiera ahondaremos más en la dificultad de producir biometano de alta calidad y en el hecho de que un motor a gasolina puede tener una vida útil más corta. Y, sin embargo, todo va acompañado de mayores costos de compra (similares a los eléctricos).
Por este motivo, no se escuchan muchas novedades en el diseño de la marca finlandesa Valtra, que en su momento propuso tractores Dual Fuel propulsados por motores AGCO Power que funcionaban simultáneamente con biodiésel y biogás. Los motores que funcionan con dos combustibles al mismo tiempo permitieron una cierta reducción en la emisión de componentes de escape nocivos y contribuyeron a la reducción de los costos operativos relacionados con el combustible.
¿Es el hidrógeno la única solución?
La mayoría de los fabricantes de maquinaria agrícola centran sus esfuerzos en el hidrógeno. Es similar en la industria automotriz, donde Toyota y Hyundai ya producen este tipo de autos. Este año, los japoneses y su subsidiaria Woven Planet Holdings crearon un prototipo de un contenedor de hidrógeno portátil que puede tratarse como un banco de energía.
Sin embargo, no hay nada de qué alegrarse demasiado = la eficiencia que necesitan los agricultores aún está muy lejos. Los ingenieros calculan que el tanque presentado por Toyota tendrá suficiente hidrógeno para que un módulo de pila de combustible típico genere la cantidad de electricidad necesaria para hacer funcionar un horno de microondas doméstico durante 3-4 horas. Entonces se puede ver que esta tecnología aún no es muy competitiva. Pero, ¿cómo será dentro de diez años? La próxima década parece ser la más importante para el desarrollo de esta tecnología.
¿Qué problemas encuentra el hidrógeno? El combustible se almacena bajo presión en cilindros que normalmente se colocan debajo del vehículo. El gas comprimido y el oxígeno alimentan la celda de combustible. Esto provoca una reacción electroquímica que produce la energía necesaria para hacer funcionar el motor eléctrico. Simple en teoría, pero no fácil de implementar.
Grandes cantidades de hidrógeno deben almacenarse a muy alta presión. Esto demuestra ser difícil de fabricar y la productividad sigue siendo baja.
- Producir hidrógeno para hacer funcionar un tractor durante un día requiere miles de metros cuadrados de instalaciones fotovoltaicas - comentó Nicolas Morel de New Holland Francia en una de las declaraciones.
Por supuesto, es posible hacer lo mismo con la electricidad producida a partir del gas o la energía nuclear, pero ¿podemos seguir hablando de energía verde entonces? En Polonia, generamos electricidad prácticamente solo a partir del carbón. Parece que el mayor problema para los productores es la producción de hidrógeno verde a escala industrial, a un precio razonable.
Los próximos retos son de carácter logístico, ya que sería necesario organizar el almacenamiento de hidrógeno en las granjas y conectar todas las zonas agrícolas con terminales de repostaje. La mejor solución sería la construcción de tales terminales por parte de las empresas agrícolas más grandes de sus regiones.
JCB cree en el hidrógeno
Uno de los productores que invierte fuertemente en hidrógeno es JCB. Los gerentes de la empresa creen firmemente en el sector del hidrógeno, y la producción en masa de tales máquinas ciertamente reducirá sus costos. De momento, el fabricante inglés se está centrando en los motores de combustión de hidrógeno, donde se inyecta hidrógeno mezclado con aire en la cámara de combustión.
La tecnología utiliza los conceptos básicos del sistema diésel y, por lo tanto, se puede aplicar muy rápidamente. JCB tiene previsto entregar las primeras máquinas de este tipo a finales de este año. El motor es del mismo tamaño que el modelo diésel y su autonomía debería ser suficiente para un día de trabajo. El único problema es con el suministro de hidrógeno.
El futuro no pertenece a una unidad
Es poco probable que el futuro sea de energía única, y el diesel todavía tiene muchos años de operación por delante. Quizás el combustible provenga de los biocombustibles, pero aún habrá diesel debajo del capó.
Según los expertos, los tractores pequeños, las cargadoras telescópicas y sobre ruedas, así como los pequeños robots, funcionarán con electricidad. De hecho, están aquí.
Con equipos más grandes y potentes, el hidrógeno será el futuro. Y en máquinas medianas, ambas tecnologías pueden encontrarse en el medio. ¿Quizás la mezcla de estas dos tecnologías es el camino que debemos seguir? El desarrollo del hidrógeno, el metano y la electricidad dependerá, por supuesto, de los cambios en los precios de las materias primas y de las regulaciones estatales y de la UE.
«Investigamos nueve soluciones diferentes, desde etanol y cloruro de hidrógeno hasta soluciones híbridas y biogás. Los hemos probado en muchos tractores durante varios años, por ejemplo, hemos estado trabajando con etanol durante varias docenas de años. Es difícil predecir qué regulaciones se introducirán en el futuro, pero sacamos nuestras propias conclusiones sobre la base de las leyes de la física, dijo Kari Aaltonen, directora de investigación y desarrollo de la finlandesa AGCO Power.
Los expertos de la empresa Claas expresan una opinión similar. En la investigación, la empresa alemana implementa varios conceptos, desde electrificación hasta accionamientos a gas, pasando por motores eléctricos y de biocombustible.
“Todavía tenemos que llegar a una conclusión clara sobre el impulso más significativo para el futuro”, admitió Eberhard Nacke, jefe de estrategia de productos de Claas durante el seminario web sobre combustibles alternativos del año pasado.
Sin embargo, muchos argumentan que si la tecnología no mejora significativamente la gama de máquinas y resuelve los problemas logísticos con el reabastecimiento de combustible dentro de diez años, no se desarrollará masivamente y los combustibles fósiles seguirán siendo la principal fuente de energía. Por ahora, no hay otra opción, al menos en agricultura. Los robots y dispositivos autónomos evolucionarán y ciertamente resolverán algunos problemas, pero no todos.
5-8-22--K.Pawłowski
poland.
