Qual é o futuro da energia alternativa?

Escavadeira compacta totalmente elétrica Wacker Neuson EZ17e de 1,7 toneladas (Foto: Wacker Neuson)

Se, no passado, a ideia de renovar a sua frota de máquinas de construção lhe causou ansiedade, desvie o olhar agora; as coisas estão prestes a ficar muito mais complicadas.

Além disso, se você pensava que se tratava simplesmente de mudar do diesel para o elétrico, bem, mesmo aí não é tão simples. Para começar, vamos dar uma olhada na tecnologia da bateria…

Uma das principais desvantagens das baterias de iões de lítio que estão a começar a ganhar terreno na construção é a sua modesta densidade de potência, que actualmente impede a sua capacidade de alimentar equipamentos pesados durante um dia inteiro de trabalho.

Outra desvantagem – talvez ainda mais significativa – é o custo. Embora se previsse que o custo das baterias – e, portanto, o custo do equipamento de construção alimentado por baterias – cairia à medida que a tecnologia se tornasse mais difundida, na verdade o custo do lítio disparou, o que é uma das razões para o preço de compra de uma bateria -máquina elétrica atualmente entre duas e três vezes maior que seu equivalente a diesel.

Mesmo tendo em conta potenciais reduções nos custos de combustível e manutenção ao longo da vida útil da máquina, muitos empreiteiros hesitarão em mergulhar, especialmente tendo em conta os actuais desafios de densidade de potência.

Ativando opções alternativas de energia

Uma escavadeira de 20 toneladas, por exemplo, terá dificuldade para fornecer um dia inteiro de serviço ininterrupto com baterias de íons de lítio, embora a máquina de 22 toneladas totalmente elétrica da Volvo, recentemente revelada , a EC230, prometa um turno de 8 horas. , com carga de alta potência “na hora do almoço”. Esta máquina está atualmente sendo testada com clientes, mas constituirá um grande avanço para máquinas nesta classe de tamanho se chegar ao mercado.

Apesar de uma série de máquinas eléctricas a bateria de maior dimensão estarem a fazer sucesso na construção, permanece o facto de que, sem desenvolvimentos significativos, tanto na capacidade de armazenamento de energia como no custo, a electricidade continuará provavelmente a ser o “combustível” de eleição apenas para máquinas móveis compactas.

A escavadeira elétrica EC230 da Volvo promete redução de até 70% nos custos operacionais versus diesel (Foto: Volvo CE)

Em equipamentos compactos, a tecnologia apresenta algumas vantagens claras – especialmente para projetos que ocorrem em áreas urbanas ou outras áreas sensíveis ou fechadas; estes incluem zero emissões locais e redução significativa de ruído, bem como manutenção e assistência simplificadas.

A título de exemplo, a Wacker Neuson – especialista em equipamentos de construção urbana – lançou recentemente a sua miniescavadora eléctrica EZ17e de 1,7 toneladas ; o primeiro desse tipo com balanço zero da cauda.

A empresa afirma que a máquina pode funcionar durante um dia normal de trabalho, bem como operar continuamente em posição estacionária, com conexão a uma fonte de energia.

Além disso, diz a Wacker Neuson , a escavadeira pode ser recarregada em cinco a seis horas usando uma tomada comum monofásica de 240 volts.

Embora ainda estejam em fase inicial de construção, máquinas elétricas a bateria como esta são cada vez mais vistas como uma tecnologia obrigatória para empreiteiros que concorrem a projetos no centro da cidade.

Outras tecnologias de energia, no entanto, estão disponíveis e todas estão mordiscando o bolo que antes era exclusivo do diesel.

Quais são os benefícios do HVO?

O HVO (Óleo Vegetal Hidrotratado) é de particular interesse para o fabricante de equipamentos Liebherr.

O HVO é obtido, por exemplo, de resíduos de óleo de cozinha, resíduos de graxa e gordura, gorduras residuais e óleo vegetal. O fabrico e a utilização de HVO são quase neutros para o clima quando apenas são utilizadas fontes de energia renováveis no processo de produção.

Na sua forma pura, ou como aditivo ao diesel convencional, muitas máquinas já podem funcionar de forma quase neutra para o clima, uma vez que o HVO pode ser utilizado diretamente em conjunto com motores de combustão convencionais, sem necessidade de conversão da máquina. As emissões de CO2 podem então ser significativamente reduzidas – até 90%, na verdade, em comparação com o diesel convencional.

A Liebherr afirma que todos os seus motores são aprovados para HVO, sem necessidade de retrofit. A empresa afirma garantir que o HVO que utiliza provém principalmente de resíduos vegetais e totalmente isento de óleo de palma.

O problema deste combustível é a sua disponibilidade; é pouco provável que a quantidade de resíduos adequados necessária para a produção de HVO esteja disponível em quantidades suficientes e de forma permanente.

Liebherr afirma que todos os seus motores estão prontos para aceitar HVO, sem necessidade de conversão (Foto: Liebherr)

No entanto, a Liebherr acredita que o HVO representa atualmente uma opção de combustível que pode dar uma contribuição importante para a desfossilização da indústria.

Outro grande fabricante, a Komatsu, também está apostando fortemente no óleo vegetal, tendo anunciado recentemente uma mudança para o HVO como combustível de fábrica para equipamentos produzidos na Europa.

A mudança começou no mês passado nas fábricas de Hannover, na Alemanha, e de Birtley, no Reino Unido.

Tal como a Liebherr, a Komatsu afirma que os motores de combustão das suas máquinas – incluindo aqueles produzidos para as indústrias de construção e demolição – podem ser operados com HVO sem necessidade de modificações e descreve a mudança como um passo importante para a redução do seu impacto ambiental.

Esta mudança para HVO acompanha a pesquisa e o desenvolvimento contínuos da Komatsu de uma gama de tecnologias e soluções de energia alternativa, tais como máquinas elétricas e movidas a hidrogénio.

Hidrogênio como combustível para equipamentos de construção

Falando em hidrogénio, o júri ainda parece não decidir se prevalecerá a tecnologia de células de combustível de hidrogénio ou o hidrogénio como combustível num motor de combustão interna.

Abastecimento de uma máquina Komatsu com HVO na fábrica da empresa em Hannover, na Alemanha (Foto: Komatsu)

No entanto, após extensa investigação em ambas as tecnologias, a JCB tem exaltado as virtudes do hidrogénio como combustível.

Conversando com Becky Schultz da KHL sobre o tempo e o esforço que a JCB despendeu no desenvolvimento desta tecnologia, Tim Burnhope, diretor de inovação e crescimento da empresa, disse: “Estudamos os 76 artigos – experimentos de universidades, grandes empresas – e o que percebemos quando chegamos ao fim foi que a maioria desses motores eram conversões.”

Os pesquisadores perceberam que a maioria das tentativas acadêmicas envolvia tentar colocar hidrogênio em um motor de ignição por centelha existente.

Burnhope disse: “Você não colocaria gasolina em um motor diesel e esperaria que funcionasse. E é isso que as pessoas têm feito com o hidrogénio.

“O problema era que a combustão provavelmente era de alta pressão e alta temperatura. Os combustíveis provavelmente eram muito ricos. Portanto, os resultados foram bastante ruins .”

Após dissecar os estudos, os engenheiros da JCB identificaram 11 desafios técnicos principais que precisavam ser abordados. Destes, a maioria, disse Burnhope, voltou-se para a forma como se queima o hidrogênio, incluindo a necessidade de queimar a temperatura e pressão muito mais baixas e com uma mistura muito pobre de hidrogênio com ar.

A JCB agora tem seu motor de combustão de hidrogênio instalado e funcionando em vários equipamentos, e os motores de pré-produção estão saindo de uma linha de produção dedicada no Reino Unido.

Paul McCarthy, engenheiro-chefe da JCB para desempenho, controles e integração de motores a hidrogênio, disse sobre os desenvolvimentos: “Na verdade, construímos nosso 50º motor a hidrogênio, então este não é um experimento científico. Isso é real. Está acontecendo. Já estamos provando nossas técnicas de produção [para que] esteja pronto para ser construído.”

Pilhas de células de combustível

No recente evento Hannover Messe, na Alemanha, a Accelera , uma divisão da fabricante de motores Cummins, exibiu uma gama de soluções de hidrogênio, incluindo o que há de mais moderno em tecnologia de células de combustível.

Motor de célula de combustível de quarta geração da Accelera – o FCE150 (Foto: Accelera)

A empresa afirma que sua tecnologia de célula de combustível com membrana de troca de prótons (PEM) usa hidrogênio puro para gerar eletricidade com emissão zero, que pode ser usada em equipamentos de construção pesada.

Na verdade, a Accelera afirma que a tecnologia é escalável e leve e pode ser personalizada para atender às demandas de aplicações de todos os tamanhos.

Em seu estande na Alemanha, a empresa exibiu seu motor de célula de combustível de quarta geração, o FCE150. O motor modular opera com zero gases de efeito estufa ou emissões comuns e pode ser empilhado para gerar uma solução de 300 kW, tornando-o adequado para máquinas off-road de serviço pesado.

Poderíamos dizer que os fabricantes de motores e de equipamentos estão em dúvida sobre o futuro da tecnologia de energia. Eles próprios diriam que não existe uma única fonte de energia que substitua o diesel na indústria da construção.

Os empreiteiros podem ficar ansiosos com a compra de seus equipamentos por algum tempo.