Studie prognostiziert stetiges Wachstum bei Elektro-Ackerschleppern

Oct 10, 2023

Trotz großer Herausforderungen finden Maschinen mit kleinerer Leistung auf einigen US-Farmen ein Zuhause.

1. Juni 2023

Von Jacob Whitson

Elektrotraktor-Start-ups wie Monarch Tractor und Solectrac verändern zusammen mit E-Fahrzeugen von Kubota, New Holland und Fendt die 38 Milliarden US-Dollar schwere US-Landwirtschaftsfahrzeugindustrie.

Laut Researchandmarkets.com hatte der US-Markt für elektrische Ackerschlepper im Jahr 2021 einen Wert von 220 Millionen US-Dollar. Die Einführung, die sich noch in einem frühen Stadium befindet, stößt auf Schwierigkeiten aufgrund hoher Vorlaufkosten, Reichweitenangst und Leistungskapazität. Unter der Annahme, dass diese Probleme gelöst werden, wohin entwickelt sich der Markt?

CALSTART, eine gemeinnützige Organisation, die sich für die Entwicklung sauberer, effizienter Transportlösungen einsetzt, hat in Zusammenarbeit mit dem Marktforschungsunternehmen Interact Analysis Untersuchungen zur Marktdurchdringung batterieelektrischer und hybridelektrischer Traktoren durchgeführt. In den ersten Monaten des Jahres 2022 wurden in den USA insgesamt 57 batterieelektrische Traktoren verkauft, was nur 0,02 % des gesamten US-Traktorabsatzes ausmacht. Bis 2029 wird jedoch erwartet, dass der Verkauf von batterieelektrischen Traktoren die 3.000-Einheiten-Marke überschreitet, was einem Anteil von 1 % am gesamten Traktorabsatz in diesem Jahr entspricht.

Unterdessen wird erwartet, dass der Verkauf von Hybrid-Elektrotraktoren im Jahr 2029 etwa 8 % des gesamten Traktorabsatzes ausmachen wird, wobei fast 22.000 Fahrzeuge in den Agrarsektor verkauft werden. Das ist ein Anstieg gegenüber etwa 500 im Jahr 2022.

Prognostizierte jährliche US-Traktorverkäufe nach Antriebstyp, Quelle: Hayfield & Zhang, Interact Analysis, 2021

Aufgrund einzigartiger Agrarunternehmen, die sich auf Spezialkulturen und Weinbau konzentrieren, wird erwartet, dass der Bundesstaat Kalifornien eine Vorreiterrolle spielt, wobei 12 % der erwarteten rund 8.000 verkauften Traktoren im Jahr 2029 batterieelektrische Modelle und weitere 8 % hybride elektrische Modelle sind.

Zu den wichtigsten Akteuren auf dem elektrifizierten US-Agrarmarkt zählen bislang Solectrac, das seinen Elektrotraktor E25compact auf den Markt gebracht hat; Monarch, das seinen „Driver Optional“-Traktor Mark V vermarktet; und New Holland mit seinem T4 Electric Power-Traktor.

Calstart geht davon aus, dass die elektrifizierte Technologie schrittweise in den Landmaschinensektor Einzug halten wird. Dieser Prozess ist als Brückenkopfeffekt bekannt und sieht eine Technologietransformation durch Übertragung vor. Wenn Sie sich zum Beispiel die Abbildung unten ansehen, sehen Sie, dass leichte landwirtschaftliche Fahrzeuge in Welle 3 eingeführt werden, während größere Geräte wie Mähdrescher später in Welle 5 eingeführt werden.

Das von CALSTART und dem California Air Resources Board (CARB) konzipierte Beachhead-Modell sieht eine kompatible Technologieübertragbarkeit zwischen verschiedenen Gruppen von Straßen- und Geländefahrzeugen vor, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Es ist alles auf den technologischen Fortschritt und Skaleneffekte zurückzuführen. Das Ergebnis wird eine Verkleinerung des Marktes für Verbrennungsmotoren sein, da diese Motortypen aus dem Einsatz auf der Straße verschwinden, was sich auch auf den Off-Highway-Markt auswirkt, da herkömmliche Dieselantriebe und -teile weniger verfügbar und teurer werden.

Während dies in naher Zukunft eher leichtere landwirtschaftliche Geräte betreffen dürfte, müssen sich die Akteure im Agrarsektor darüber im Klaren sein, dass sich die Elektrifizierung in ihrer Branche voraussichtlich auf schwerere Geräte ausweiten wird, entweder in reiner oder hybrider Form – und zwar zusätzlich zu Wasserstoff Brennstoffzellen, bereits eine bewährte Energiequelle für größere Geräte.

Ladeinfrastruktur: Derzeit sind Endverbraucher mit mehreren erheblichen Abschreckungsfaktoren konfrontiert. Eine der größten Herausforderungen bei der Elektrifizierung der Landwirtschaft ist die Installation von Ladestationen für Elektrofahrzeuge oder Wasserstofftankstellen. Bauernhöfe können abgelegen sein und nur begrenzten Zugang zu Elektrizität haben; Darüber hinaus steckt die Wasserstoffinfrastruktur, einschließlich Transport und Speicherung, noch in den Kinderschuhen.

Kosten: Elektrische Ladegeräte können sehr teuer sein, leistungsstarke Schnellladegeräte kosten bis zu 100.000 US-Dollar pro Einheit. Die für den Betrieb großer Geräte erforderlichen Batterien sind derzeit zu groß, um sinnvoll in diese Geräte eingebaut zu werden.

Arbeitszyklus (Prozentsatz der Zeit, die ein Gerät über einen bestimmten Zeitraum in Betrieb ist): Ein positiver ROI für teure elektrifizierte landwirtschaftliche Geräte (insbesondere größere Geräte, die für die Bewirtschaftung von Nutzpflanzen eingesetzt werden) ist schwer zu erreichen, wenn die Geräte längere Zeit im Leerlauf stehen. Wenn sie im Einsatz sind, schließen die langen Arbeitszyklen einiger landwirtschaftlicher Geräte von morgens bis abends den Einsatz aktueller Batterietechnologie aus, da die Batterien nicht ausreichend geladen sind, um diese Arbeitszyklen einzuhalten. Mehrere Stunden anzuhalten, um neue Energie zu tanken, ist keine Option, wenn ungünstige Wettervorhersagen dazu führen, dass die Ausrüstung rund um die Uhr benötigt wird.

Batteriegröße: Die Batterietechnologie ist ein Hindernis für die Elektrifizierung größerer landwirtschaftlicher Fahrzeuge – sowohl im Hinblick auf die Batteriegröße, die für die größten Fahrzeuge erforderlich wäre, als auch auf die Probleme, die sich aus den periodisch intensiven Ernteanforderungen bestimmter Landwirtschaftsformen von morgens bis abends ergeben. Batterien in der Größe, die für den Antrieb der größten Fahrzeuge erforderlich sind, scheinen in weiter Ferne zu liegen (obwohl ein kurzer Blick auf die Grafik des Brückenkopfmodells oben zeigt, dass Welle vier in vielen Fällen bereits erreicht ist – und wer hätte sich das noch vor ein paar Jahren vorstellen können). Hätte Scania bis 2023 einen 66-Tonnen-Elektro-Lkw auf den Markt gebracht?). Das Problem besteht nicht nur darin, dass es schwierig ist, so große Batterien an Maschinen anzubringen, sondern auch darin, dass ihr Gewicht, selbst wenn dies möglich wäre, zu einer Bodenverdichtung führen könnte.

Obwohl die Elektrifizierung der größten landwirtschaftlichen Fahrzeuge eindeutig nicht so unmittelbar bevorsteht wie die Elektrifizierung von Kompaktfahrzeugen, bleibt CALSTART zuversichtlich, dass dies geschehen wird. Sollte sich die Batterietechnologie als nicht in der Lage erweisen, die Aufgabe zu erfüllen, dann wird die Lösung entweder Wasserstoff-Brennstoffzellen oder Wasserstoff-Verbrennungsmotoren (ICEs) sein. Letztlich ist der Standard-ICE auf dem Rückzug, und es ist höchst unwahrscheinlich, dass die Wirtschaftlichkeit der Aufrechterhaltung der Produktion von ICEs weiterhin rentabel wäre, wenn der einzige Markt für sie die allergrößten Landmaschinen wäre.

Auch die Infrastruktur gilt als große Herausforderung bei der Elektrifizierung der Agrarindustrie und kann nur durch Initiativen auf Bundes- und Landesebene angegangen werden. Eine solche Initiative ist das im Juli 2022 angekündigte 96-Millionen-Dollar-Projekt der Biden-Regierung, um die Technologie und Ladeinfrastruktur für Geländegeräte, einschließlich landwirtschaftlicher Fahrzeuge, voranzutreiben.

In Kalifornien haben wir die Entstehung von Gridtractor erlebt, einer Tochtergesellschaft von Polaris Energy Services. Gridtractor untersucht die bestehende landwirtschaftliche Elektroinfrastruktur und die Art der verwendeten Geräte, quantifiziert die Vorteile der Elektrifizierung und präsentiert den Landwirten einen Plan auf der Grundlage von Tarifen, Gerätenutzung, verfügbaren Anreizen und Kosteneinsparungen, sodass sie entscheiden können, welche landwirtschaftlichen Geräte sie elektrifizieren möchten.

Das Unternehmen entwickelt Hardware und Remote-Services weiter, die es Landwirten ermöglichen, ihre Flotten von Traktoren und anderen Geräten so einzusetzen, dass der Energieverbrauch und die Speicherung optimiert werden. Gridtractor plant eine landesweite Einführung, startet jedoch zunächst in Kalifornien, wo landwirtschaftliche Betriebe bereits von einer umfassenden Elektrifizierungsinfrastruktur und staatlichen Anreizen profitieren.

Whitson ist CORE-Programmmanager bei CALSTART, einer US-amerikanischen gemeinnützigen Organisation für sauberen Transport.

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