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Por Jacob Whitson

Las nuevas empresas de tractores eléctricos como Monarch Tractor y Solectrac, junto con los vehículos eléctricos de Kubota, New Holland y Fendt, están transformando la industria de vehículos agrícolas de EE. UU. con un valor de 38 000 millones de dólares.

Según Researchandmarkets.com, el mercado de tractores agrícolas eléctricos de EE. UU. tenía un valor de $ 220 millones en 2021. La adopción, aún en las primeras etapas, enfrenta dificultades debido a los altos costos iniciales, la ansiedad por el alcance y la capacidad de potencia. Suponiendo que esos problemas se resuelvan, ¿hacia dónde se dirige el mercado?

CALSTART, una organización sin fines de lucro que trabaja para desarrollar soluciones de transporte limpias y eficientes, ha realizado una investigación en asociación con la empresa de inteligencia de mercado Interact Analysis sobre la penetración de los tractores eléctricos híbridos y eléctricos a batería. Se vendieron un total de 57 tractores eléctricos a batería en los EE. UU. en los primeros meses de 2022, lo que representa solo el 0,02 % de las ventas totales de tractores en los EE. UU. Sin embargo, para 2029, se prevé que las ventas de tractores eléctricos a batería superen la marca de las 3000 unidades, lo que representará una participación del 1 % de las ventas totales de tractores en ese año.

Mientras tanto, se espera que las ventas de tractores eléctricos híbridos representen aproximadamente el 8 % de las ventas totales de tractores en 2029, con casi 22 000 vehículos vendidos en el sector agrícola. Eso es más que alrededor de 500 en 2022.

Ventas anuales proyectadas de tractores en EE. UU. por tipo de tren motriz, Fuente: Hayfield & Zhang, Interact Analysis, 2021

Debido a los negocios agrícolas únicos centrados en cultivos especiales y viñedos, se espera que el estado de California lidere el camino, con un 12 % de aproximadamente 8000 ventas de tractores previstas en 2029 de modelos eléctricos a batería y un 8 % adicional de híbridos eléctricos.

Los jugadores clave en el mercado agrícola electrificado de EE. UU., hasta ahora, incluyen a Solectrac, que ha presentado su tractor eléctrico compacto E25; Monarch, que comercializa su tractor Mark V con "conductor opcional"; y New Holland, con su tractora T4 Electric Power.

Calstart cree que la tecnología electrificada hará una transición progresiva al sector de equipos agrícolas. Este proceso se conoce como efecto cabeza de playa y contempla la transformación tecnológica a través de la transferencia. Por ejemplo, si observa la ilustración a continuación, verá que se adoptaron vehículos agrícolas ligeros en la ola 3, con equipos más grandes como cosechadoras que llegarán más tarde en la ola 5.

El modelo Beachhead, concebido por CALSTART y la Junta de Recursos del Aire de California (CARB), prevé la transferencia de tecnología compatible entre diferentes grupos de vehículos de carretera y todoterreno, como se muestra en la siguiente figura.

Todo depende del avance tecnológico y las economías de escala. El resultado será la reducción del mercado de combustión interna a medida que esos tipos de motores se eliminen gradualmente de las aplicaciones en carretera, con el consiguiente efecto dominó en el mercado fuera de carretera, ya que los sistemas de propulsión diésel y las piezas tradicionales se vuelven menos disponibles y más caros.

Si bien es más probable que esto afecte principalmente a los equipos agrícolas más livianos a corto plazo, aquellos en el sector agrícola deben ser conscientes de que se espera que la electrificación en su industria se extienda a equipos más pesados, ya sea en forma pura o híbrida, además del hidrógeno. pilas de combustible, que ya son una fuente de energía comprobada para equipos más grandes.

Infraestructura de recarga: en este momento, los usuarios finales se enfrentan a varios obstáculos importantes. Uno de los principales desafíos para la electrificación agrícola es la instalación de estaciones de carga eléctrica o reabastecimiento de hidrógeno. Las granjas pueden ser remotas, con acceso limitado a la electricidad; Además, la infraestructura de hidrógeno, incluido su transporte y almacenamiento, permanece en su infancia tecnológica.

Costo: los cargadores eléctricos pueden ser muy costosos, con cargadores rápidos y potentes que cuestan hasta $100,000 por unidad. Las baterías requeridas para hacer funcionar equipos grandes actualmente son demasiado grandes para incorporarlas de manera factible a ese equipo.

Ciclo de trabajo (el porcentaje de tiempo que un dispositivo está funcionando durante un período específico): es difícil lograr un ROI positivo en equipos agrícolas electrificados costosos (especialmente equipos más grandes desplegados para el manejo de cultivos) cuando los equipos están inactivos durante gran parte del año. Cuando están en uso, los largos ciclos de trabajo desde el amanecer hasta el anochecer de algunos equipos agrícolas impiden el uso de la tecnología actual de baterías, dado que las baterías no tendrán suficiente carga para cumplir con estos ciclos de trabajo. Detenerse durante varias horas para recargar no es una opción cuando los pronósticos meteorológicos adversos significan que el equipo puede ser necesario durante todo el día.

Tamaño de la batería: la tecnología de la batería es una limitación para la electrificación de vehículos agrícolas más grandes, tanto en términos del tamaño de la batería que se necesitaría para los vehículos más grandes como de los problemas que plantean los requisitos periódicos de cosecha intensiva desde el amanecer hasta el anochecer de ciertos tipos de agricultura. Las baterías del tamaño necesario para alimentar los vehículos más grandes parecen estar muy lejos (aunque una mirada rápida al gráfico del modelo de cabeza de playa anterior muestra que la ola cuatro ya se ha alcanzado en muchos casos, y quién podría haberlo imaginado hace solo unos años). ¿Scania habría lanzado un camión electrificado de 66 toneladas para 2023?). El problema no es solo que sea difícil montar baterías tan grandes en las máquinas, sino que, aunque se pudiera, su peso podría provocar la compactación del suelo.

Si bien la electrificación de los vehículos agrícolas más grandes claramente no es tan inminente como la electrificación de los vehículos compactos, CALSTART confía en que sucederá. Si la tecnología de baterías no puede cumplir con la tarea, entonces la solución serán las celdas de combustible de hidrógeno o los motores de combustión interna (ICE) de hidrógeno. En última instancia, el ICE estándar está a punto de desaparecer, y es muy poco probable que la economía de mantener los ICE en producción siga siendo viable si el único mercado para ellos fuera el más grande de maquinaria agrícola.

La infraestructura también se ha señalado como un desafío importante para electrificar la industria agrícola, y es uno que solo puede abordarse a través de iniciativas federales y estatales; una iniciativa de este tipo es el proyecto de $ 96 millones de la administración Biden anunciado en julio de 2022 para impulsar la tecnología y la infraestructura de carga para equipos todoterreno, incluidos los vehículos agrícolas.

En California hemos visto el surgimiento de Gridtractor, una subsidiaria de Polaris Energy Services. Gridtractor estudia la infraestructura eléctrica agrícola existente y los tipos de equipos utilizados, cuantifica los beneficios de la electrificación y presenta un plan a los agricultores basado en tarifas, uso de equipos, incentivos disponibles y ahorros de costos, lo que les permite decidir qué equipos agrícolas electrificar.

La empresa sigue desarrollando hardware y servicios remotos que permitirán a los agricultores desplegar flotas de tractores y otros equipos de tal manera que optimicen el consumo y el almacenamiento de energía. Gridtractor planea expandirse a nivel nacional, pero inicialmente se lanzará en California, donde las granjas ya se benefician de una amplia infraestructura de electrificación y de los incentivos ofrecidos por el estado.

Whitson es el gerente del programa CORE en CALSTART, una organización sin fines de lucro de transporte limpio de EE. UU.