Mitigare l'impatto ambientale dell'agricoltura, eliminare le emissioni nocive e ridurre il consumo di risorse. L'interesse per questi temi è letteralmente esploso. Gli effetti del cambiamento climatico sono più che mai evidenti e, per quanto si può, si corre ai ripari.
Affatto indifferente alla tematica, Agritechnica - per l'edizione 2023 - ha scelto il claim "Produttività verde" che sottolinea l'attenzione della Fiera verso un'agricoltura più sostenibile e che riflette l'impegno con cui anche i costruttori di trattori, attrezzature, componenti e motori destinati alle macchine agricole, stanno seriamente affrontando il problema. In questo articolo ci occupiamo del cuore delle macchine: il motore.
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Motori green: ma quali sono?
Ai motori diesel a combustione interna, viene imputata la responsabilità di una quota delle emissioni dannose generate in atmosfera. Un primo step utile a ridurne la portata, è stato fatto a livello europeo attraverso una normativa molto restringente che, con diversi passaggi di cui l'ultimo (Stage V) è stato raggiunto nel 2022 dai trattori specializzati (gli ultimi che hanno dovuto adeguarsi), ha portato il parco macchine europeo a livelli di emissioni estremamente ridotti.
Ma lo Stage V rappresenta un traguardo temporaneo. Servono nuovi carburanti alternativi ai combustibili fossili.
Le vie intraprese dai produttori di propulsori agricoli per trovare nuove e percorribili strade, sono diverse: soluzioni elettriche, a biometano, a idrogeno o, ancora, più soluzioni che correndo su binari paralleli si incontrano per dar vita a soluzioni ibride.
Rappresentazione semplificata delle diverse forme di alimentazione e relativi mezzi agricoli (non in scala)
(Fonte foto: AgroNotizie)
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Primo passo: eliminare i combustibili fossili
Molti prodotti proposti in occasione di Agritechnica 2023, dai grandi trattori fino ai motori passando per sollevatori telescopici e altri mezzi semoventi, portavano - chi direttamente sulla macchina e chi solo sul pannello informativo - la scritta "Hvo ready".
Effetto della partenza di una prima transizione green, gli Hvo o Hydrogenated vegetable oil (olio vegetale idrotrattato) sono biocombustibili alternativi del tutto simili al diesel tradizionale, ma prodotti a partire da risorse rinnovabili e non fossili, spesso anche di scarto, come gli oli vegetali esausti.
Adesivo Hvo sul Fendt 942 Vario ad Agritechnica 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
Non c'è molto da dire in merito. La loro somiglianza per comportamento e densità energetica al gasolio - per cui vengono anche chiamati biodiesel - li rende del tutto sostituibili a quest'ultimo. Con pochi accorgimenti tecnici legati a regolazione e iniezione, i tradizionali motori a combustione interna possono essere alimentati con gli Hvo. In questo senso, molti produttori di propulsori hanno aggiornato i loro principali prodotti rendendoli compatibili con questi nuovi biocarburanti.
Secondo passo: introdurre l'elettrico
Come accennato in precedenza, l'elettrificazione delle macchine agricole segue due strade principali: motori full elettric indipendenti, oppure motori elettrici ausiliari in combinazione con motori tradizionali a combustione.
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I primi - 100% elettrici - risentono ancora di un forte limite legato alla densità di potenza delle batterie. Se per le basse potenze il pacco batterie ha pesi e volumi gestibili, aumentando la richiesta di energia, le dimensioni lievitano a dismisura. Per questo ad Agritechnica, oltre ai motori elettrici, si sono viste le prime batterie pensate per l'off highway.
Spazio anche alle batterie per impieghi off road agricoli ad Agritechnica 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
Se guardiamo invece alle forme di alimentazione ibrida, le soluzioni disponibili sono svariate. Il funzionamento base è però il medesimo per tutte: il motore elettrico ausiliario fornisce un surplus di potenza da utilizzare a richiesta negli impieghi più gravosi.
Terzo passo: biometano per una filiera corta
Il gas naturale - o meglio il metano da esso derivato – generato da impianti di biogas, può fornire la propulsione necessaria ai veicoli di maggiori dimensioni. Seppur non raggiungendo la densità energetica del gasolio, supera quella delle batterie e può essere utilizzato in forma gassosa compressa (Cng) o, per una migliore resa energetica, in forma liquida (Lng).
Trattore da 270 cavalli alimentato a biometano liquido all'esterno dei padiglioni di Agritechnica 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
La possibilità per le aziende agricole di auto produrre biometano per il rifornimento delle proprie macchine, rende questa soluzione non solo di minor impatto, ma anche economicamente conveniente soprattutto per le realtà ad indirizzo agrozootecnico.
Se da un lato ciò rappresenta un vantaggio, dall’altro è il principale svantaggio: le aziende che non possiedono impianti adeguati alla produzione di metano, sono economicamente scoraggiate nell'intraprendere un investimento in tale direzione, essendo i costi iniziali spesso elevati. In questi casi, vengono in aiuto gli incentivi messi sul piatto a livello europeo.
Quarto passo: la rivoluzione dell’idrogeno
L’utilizzo dell’idrogeno per alimentare i motori agricoli può seguire due vie: sotto forma di iniezione diretta o tramite Fuel Cell ricaricabili. In quest'ultimo caso, si tratta di una tecnologia ancora sperimentale con numerosi limiti legati al costo e all’ingombro eccessivi.
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Differenti architetture per l'utilizzo dell'idrogeno come fonte di energia all'interno dei trattori
(Fonte foto: AgroNotizie)
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D’altro canto, questi motori sono una soluzione più green rispetto ai tradizionali. La combustione interna dell’idrogeno in sostituzione dei carburanti di origine fossile, seppur con efficienze minori rispetto alle celle ad idrogeno, riduce a zero le emissioni di CO2. Permangono gli ossidi di azoto (NOx) eliminabili con sistemi di post trattamento dei gas di scarico studiati ad hoc.
Numerosi sono i produttori che ad Agritechnica 2023 hanno lanciato soluzioni a idrogeno. La struttura di questi propulsori non varia molto da quella dei motori diesel con cui condividono numerose componenti e l’architettura interna.
FPT, 1 motore 4 carburanti
Presentato da FPT, l'XC13 è un motore single base ma multifuel, ottimizzato per essere impiegato con più combustibili, dal diesel al gas naturale, ora compatibile anche con l’idrogeno. La standardizzazione dei componenti e una facile integrazione nel prodotto finale, sono i vantaggi principali.
Non ancora applicato a una soluzione agricola, il prototipo di propulsore FPT in versione idrogeno, eroga una potenza massima di ben 460 cavalli e 2.000 Newton metri di coppia grazie ai suoi 6 cilindri da 13 litri.
Il motore multi fuel XC13 di FPT estende la sua compatibilità all'idrogeno
(Fonte foto: AgroNotizie)
Kubota, idrogeno compatto ma potente
Kubota annuncia il suo nuovo 3.8L-Hydrogen basato sulla versione diesel WG3800. Mantenendone invariate le dimensioni, l'ingombro e la posizione dell’albero motore, Kubota assicura ai clienti costi di sviluppo minimi per l'installazione nelle loro applicazioni.
Il motore a 4 cilindri con una cilindrata di 3,8 litri offre una potenza massima di 85 kW, circa 115 cavalli, a un regime di rotazione pari a 2600 giri minuto.
Il nuovo 3.8L-Hydrogen di Kubota si distingue per compattezza e design immutato dalla versione diesel
(Fonte foto: AgroNotizie)
Kohler, l'idrogeno Stage V
Kohler presenta il suo nuovo motore Kohler Direct Injection Hydrogen (KDH), un motore a combustione interna alimentato a idrogeno e derivato dal KDI 2504 TCR. Questa nuova soluzione si adatta facilmente alle dimensioni dei vani motore: KDH ha le stesse dimensioni e prestazioni come potenza e coppia massima, dei motori diesel KDI.
Il motore a 4 cilindri offre una potenza massima di 75 cavalli (a 2600 giri minuto) e una coppia massima di 315 Newton metri (a 1500 giri). Conforme allo Stage V non necessita sistemi di post trattamento.
KDH è il primo motore a idrogeno a iniezione diretta di Kohler
(Fonte foto: AgroNotizie)
AGCO Power, ecco l'ibrido idrogeno elettrico
AGCO Power espone ad Agritechnica il suo concept di motore a idrogeno, il Core eHydrogen, realizzato a partire dal nuovo 4 cilindri Core 50 da 5 litri, modificandone il sistema di iniezione e di accensione. Particolarità di questo modello è la presenza di una componente elettrica dotata di batteria, che garantisce al motore eHydrogen potenza e coppia extra a richiesta.
La versione a idrogeno è ancora in fase prototipale, ma mantiene performance simili a quelle del Core 50 diesel, con una potenza massima di 194 cavalli, incrementabile fino a 221 cavalli con il boost elettrico e 1090 Newton metri di coppia massima, sempre con il boost attivo.
Concept Core eHydrogen di AGCO Power, in dettaglio la componente elettrificata per una maggiore potenza
(Fonte foto: AgroNotizie)
Deutz, il motore per l'on e l'off highway
Ad Agritechnica Deutz porta il suo nuovo Tcg 7.8 H2, un motore a 6 cilindri alimentato a idrogeno e basato su un progetto esistente. Sarà prodotto in serie a partire dalla fine del 2024 e impiegato in tutte le attuali applicazioni Deutz, anche nel segmento on-highway.
Il propulsore offre una potenza di 220 kW, circa 300 cavalli, a 2.200 giri motore e una coppia massima di 100 Newton metri a soli 1500 giri.
Tcg 7.8 H2 è il motore a idrogeno di Deutz quasi pronto per la produzione in serie
(Fonte foto: AgroNotizie)
JCB, pioniere dell'idrogeno
A marzo 2023 JCB ha annunciato il suo motore ad idrogeno per le applicazioni off road e ad Agritechnica 2023 espone uno degli oltre 75 prototipi sviluppati dal team ingegneri e prodotti nello stabilimento di motori JCB nel Regno Unito.
Per il motore presente allo stand, un JCB 448 AB H2, non sono state fornite informazioni tecniche dettagliate, ma sappiamo che si tratta di un 4 cilindri da 4,8 litri con una potenza compresa tra i 110 e i 170 cavalli, in grado di alimentare pale e sollevatori telescopici. Si caratterizza anche per emissioni di NOx inferiori al limite imposto dallo Stage V.
JCB 448 AB H2 esposto ad Agritechnica 2023 alimenta già alcuni veicoli prototipo 100% a idrogeno
(Fonte foto: AgroNotizie)
MAN, un motore esagerato
Il motore MAN H4576 a combustione di idrogeno, presentato da MAN Engines per macchinari agricoli e applicazioni fuoristrada, si basa sul propulsore diesel D3876 del quale condivide circa l'80% dei componenti di base. Un cambiamento importante è l'aumento del diametro dei cilindri che si traduce in una maggiore cilindrata di 16,8 litri rispetto ai 15,3 litri del motore diesel.
L'aumento di cilindrata, necessario per la minore densità di potenza dell'idrogeno, permette di mantenere una potenza di ben 500 cavalli (368 kW). Per la conformità ai limiti emissivi dello Stage V, MAN Engines si affida a un processo di combustione avanzato e a un sistema di post trattamento dei gas di scarico.
MAN presenta la sua versione di propulsore ad alta potenza ad Agritechnica 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
Il futuro della mobilità agricola è più verde?
Dopo Agritechnica potremmo rispondere di sì, ma è importante non trarre conclusioni affrettate e farsi prendere dall’entusiasmo del momento.
Qualsiasi sia la soluzione alternativa, è fondamentale ricordare che perché queste siano realmente adottabili in campo agricolo, servono anche adeguate reti e infrastrutture di rifornimento. Aspetto su cui (purtroppo) i produttori di propulsori possono fare ben poco, ma conditio sine qua non per una vera transizione verde.
