Electric sau Hidrogen: Chiar Acesta Este Viitorul Tractoarelor? Rezumat

La fel ca în alte sectoare ale mașinilor industriale, agricultura se confruntă cu o presiune crescândă pentru a adopta sisteme de propulsie cu impact redus. În timp ce motorul diesel joacă încă un rol central, atenția se îndreaptă treptat către soluții cu emisii zero, cum ar fi electricitatea și hidrogenul. Această tranziție este determinată nu numai de inovația tehnologică, ci și de reglementări din ce în ce mai stricte, de stimulentele Europene pentru sustenabilitate și de o schimbare clară în consumul global de energie. Ca răspuns, marii producători, în special din India și China, fac deja investiții semnificative în ambele direcții. Dar adevărata întrebare rămâne: ce va alimenta tractoarele viitorului? Electricitatea, hidrogenul sau poate o combinație a celor două?

Electrificarea utilajelor agricole urmează două căi principale:

• dezvoltarea motoarelor complet electrice și
• integrarea motoarelor electrice auxiliare alături de motoarele tradiționale cu ardere internă

Această strategie duală este necesară pentru a depăși limitele actuale ale tehnologiei, în special în ceea ce privește puterea mare și utilizarea intensivă tipică agriculturii. Principalul obstacol? Densitatea energetică a bateriilor. Aceasta este încă prea mică pentru a garanta ore lungi de funcționare în aplicații de mare putere. Pentru tractoarele mici, bateriile sunt mai ușor de gestionat, dar pentru mașinile mari, greutatea și volumul devin rapid probleme critice. La târgurile comerciale de top din industrie, precum Agritechnica, am văzut deja nu numai motoare electrice noi, ci și baterii concepute special pentru utilaje off-road. Aceste soluții vizează îmbunătățirea eficienței, prelungirea duratei de viață și integrarea mai ușoară în vehicule, fără a afecta în mod semnificativ greutatea totală sau distribuția sarcinii. Progresul tehnologic în acest domeniu ar putea fi rapid, dar electrificarea completă a agriculturii va dura, în special pentru utilajele de putere medie și mare, care rămân coloana vertebrală operațională a majorității fermelor.

Unde este energia electrică cea mai accesibilă în prezent?

• Tractoare compacte pentru livezi și podgorii
• Manipulatoare telescopice
• Remorci mixere pentru ferme de animale
• Vehicule autopropulsate care funcționează în incinta fermelor

În aceste cazuri, cererea de energie este moderată, distanțele sunt scurte, iar autonomia limitată nu reprezintă o problemă critică.

Agricultura nu se limitează doar la energia electrică. În ultimii ani, hidrogenul a apărut și el ca sursă potențială de energie pentru tractoare, deschizând noi scenarii pentru propulsia agricolă.

Sunt luate în considerare două abordări principale:

• Arderea directă în motoare cu combustie internă adaptate
• Pilele de combustibil, care transformă hidrogenul în energie electrică pentru a alimenta motoarele electrice

Utilizarea hidrogenului direct în motoarele cu ardere internă permite producătorilor să se bazeze pe mecanici bine cunoscute, prin conversia tractoarelor diesel sau pe benzină cu câteva modificări. Acest lucru elimină emisiile de CO₂, dar produce în continuare oxizi de azot (NOx), care pot fi atenuați cu sisteme de post-tratare. Pe de altă parte, pilele de combustibil sunt mai complexe, dar potențial mai eficiente. În această configurație, hidrogenul este convertit în energie electrică pentru a alimenta un motor electric. Avantajul? Emisiile se limitează la vapori de apă. Cu toate acestea, tehnologia este încă în curs de dezvoltare, existând provocări critice legate de costuri, dimensiunea rezervorului și cerințele de infrastructură. Cel mai mare obstacol? Eficiența energetică. De la producție (de exemplu, electroliza) până la utilizarea finală, lanțul de aprovizionare cu hidrogen suferă pierderi majore. Când se iau în considerare toate etapele, producția, comprimarea, stocarea și conversia, eficiența netă este de numai aproximativ 32%. Cu alte cuvinte: pentru fiecare 100 kWh de energie investită, doar o treime este disponibilă pentru alimentarea tractorului.

Mai mult, deși se vorbește mult despre „hidrogenul verde”, majoritatea hidrogenului disponibil în prezent este încă hidrogen gri, derivat din metan cu emisii ridicate de CO₂.

Clasificarea pe culori ajută la clarificare:

• Gri: din gaz fosil, impact ridicat asupra mediului
• Albastru: ca gri, dar cu captarea și stocarea CO₂
• Verde: din surse regenerabile prin electroliza apei
• Violet: electroliză alimentată cu energie nucleară
• Derivate din biomasă: promițătoare pentru agricultură, dar cu randament încă scăzut

În cele din urmă, mai este și problema siguranței. Stocarea hidrogenului necesită butelii de înaltă presiune (până la 700 bari) și materiale compozite avansate, precum CFRP și GFRP, care combină ușurința și rezistența. Reglementările Europene, precum UNR134, stabilesc standarde stricte de siguranță, cu limite de durabilitate și protocoale de înlocuire pentru a preveni defectele structurale. 

Când vine vorba de introducerea energiei electrice sau a hidrogenului în agricultură, tractoarele compacte specializate, precum cele utilizate în podgorii și livezi, sunt punctul de plecare natural. Aceste tractoare necesită de obicei mai puțin de 100 kW, funcționează în spații închise și necesită o manevrabilitate ridicată. Spre deosebire de tractoarele pentru câmpuri întinse, care necesită o putere mare pentru ture lungi, adesea departe de infrastructura energetică stabilă, modelele compacte sunt mai potrivite pentru limitele tehnologice actuale în materie de autonomie și realimentare. Acestea au aplicații și în afara agriculturii, inclusiv în serviciile municipale și întreținerea drumurilor urbane, unde regulile stricte privind emisiile și accesul mai ușor la încărcare sau producția locală de hidrogen fac ca energia alternativă să fie mai fezabilă. Cu toate acestea, electrificarea tractoarelor compacte se confruntă și cu provocări: bateriile trebuie să rămână mici pentru a păstra agilitatea, ceea ce limitează autonomia. Infrastructura de încărcare reprezintă, de asemenea, un obstacol, deoarece multe ferme nu dispun de capacitate electrică adecvată sau stații de încărcare rapidă, în special în zonele rurale îndepărtate. Din acest motiv, hidrogenul se poate dovedi mai practic decât energia electrică pe termen lung. Pilele de combustibil pot oferi o autonomie mai mare și timpi de realimentare similari cu cei ai motorinei, fără a sacrifica performanța. În prezent, tractoarele compacte pe hidrogen rămân prototipuri, dar ar putea reprezenta în curând un echilibru realist între emisii zero și operațiuni agricole fiabile.

Durabilitatea a devenit o prioritate în agricultură, în special în sectoare cu valoare ridicată, cum ar fi viticultura ecologică, unde impactul asupra mediului afectează în mod direct calitatea produselor. În podgorii, obiectivul „zero emisii” nu este doar o alegere etică, ci și o modalitate concretă de a spori valoarea producției. Tractoarele compacte specializate, alimentate în mod tradițional cu motorină, sunt acum supuse unei analize amănunțite din punctul de vedere al emisiilor de CO₂ generate în timpul operațiunilor zilnice, cum ar fi gestionarea solului și combaterea dăunătorilor.

Alternativele? Două abordări complementare deja testate:

• Tractoare electrice cu baterii, ideale pentru autonomie limitată și încărcare programată
• Tractoare alimentate cu hidrogen, mai potrivite pentru ore de funcționare mai lungi

Tehnologii diferite, ambele aliniate la nevoile viticulturii durabile și inovatoare.

Să ne imaginăm o podgorie de 20 de hectare care necesită aproximativ 800 de ore de funcționare anuală cu un tractor de 100 kW.

• Cu panouri solare pentru stocarea bateriilor, ar fi necesari aproximativ 519 m² de panouri.
• Pentru un sistem bazat pe hidrogen, suprafața necesară crește la 1.429 m² din cauza pierderilor de eficiență.

 

Și pentru stocare?

• Un sistem de baterii pentru trei zile ar necesita peste 26 de tone de baterii, ocupând aproape 28 m³.
• Sistemul cu hidrogen ar avea nevoie de doar 131 kg de hidrogen și 5,5 m³ de spațiu.

Costurile spun o altă poveste: sistemele de producere a hidrogenului ar putea fi de până la cinci ori mai ieftine anual decât tehnologiile bazate pe baterii.

Pe scurt:

• Bateriile sunt mai eficiente și mai potrivite acolo unde accesul la rețea este ușor.
• Hidrogenul are un potențial mai mare acolo unde greutatea și spațiul sunt factori limitativi, cum ar fi podgoriile.

În cele din urmă, alegerea va depinde de infrastructură, dimensiunea fermei și evoluția costurilor în următorii ani. Ce este sigur este că viitorul viticulturii durabile se află dincolo de motorina, cu alternative curate și inteligente.Este prea devreme pentru a declara o singură tehnologie câștigătoare. Din experiența din industria auto, s-ar putea presupune că viitorul aparține energiei electrice, având în vedere progresul lent al hidrogenului. Dar în agricultură, densitatea energetică a bateriilor reprezintă încă o limită serioasă, în special pentru tractoarele compacte care trebuie să funcționeze o zi întreagă fără reîncărcare. În orice caz, nicio tranziție nu va fi posibilă fără o infrastructură adecvată: stații de realimentare, rețele energetice eficiente și lanțuri de producție durabile. Aceasta rămâne una dintre cele mai mari provocări ale agriculturii. Experții sunt de acord: va dura cel puțin 5-10 ani până când hidrogenul sau alte alternative vor putea garanta puterea, autonomia și durabilitatea necesare pentru operațiunile în câmp deschis. Până atunci, sistemele hibride și electrice, în special pentru tractoarele compacte specializate, vor servi ca o fază de tranziție realistă și concretă.