¿Sigue siendo la maquinaria eléctrica a batería la mejor opción de maquinaria cero emisiones para los contratistas?

En la última década, la mayoría de los fabricantes de equipos originales (OEM) de equipos de construcción han invertido importantes sumas de dinero en el desarrollo de máquinas que funcionan con baterías, hidrógeno y combustibles alternativos y bajos en carbono.

Por ahora, la tecnología eléctrica de baterías es líder, principalmente porque la red eléctrica está disponible en la mayoría de las ubicaciones. E incluso cuando no hay red eléctrica disponible, muchos fabricantes de equipos originales (OEM) ofrecen soluciones de carga móvil.

En cambio, la infraestructura para el hidrógeno aún se encuentra en sus primeras etapas, y la creación de energía solar o eólica para generar hidrógeno es necesaria para garantizar que este sea realmente cero emisiones de carbono. Otros combustibles alternativos aún son nicho y ofrecen solo mejoras marginales en la reducción de CO2.

La energía eléctrica, además de estar ampliamente disponible, es mucho más barata que el diésel para una cantidad de trabajo equivalente y produce mucho menos CO2.

Ventajas de la aplicación

Fredrik Tjernström, director de ventas de soluciones de electromovilidad en Volvo CE (Imagen: Volvo CE)

Abordar el cambio climático es la principal razón para elegir vehículos eléctricos de batería en lugar de diésel, afirma Fredrik Tjernström, gerente de ventas de soluciones de electromovilidad de Volvo Construction Equipment (Volvo CE). Dejando de lado el cambio climático, las máquinas eléctricas de batería también resultan esenciales en diversos escenarios donde una máquina de combustión interna o combustibles fósiles podría ser problemática.

“Se eliminan las emisiones de NOx y partículas, que afectan inmediatamente a quienes te rodean, ya sean los ciudadanos de una ciudad o los trabajadores de una obra”, afirma Tjernström. “Otro beneficio que observamos es la mejora en el entorno del operador. Tener mucho menos ruido y vibraciones es una gran ayuda”.

JCB, con sede en el Reino Unido, es otro fabricante de equipos originales que promueve las ventajas de los equipos eléctricos. «Podemos instalar estas máquinas en entornos urbanos, barrios residenciales los fines de semana o en interiores donde el ruido interrumpe las operaciones con diésel», afirma Lee Tice, gerente de producto de JCB. «Y todo ello sin ninguna pérdida de rendimiento en comparación con su homólogo diésel».

Retorno de la inversión

El costo inicial de los equipos eléctricos es más alto, a menudo sustancialmente, en comparación con sus equivalentes diésel, y la cuestión del retorno de la inversión (ROI) de las máquinas eléctricas es complicada, dice Alistair Hayfield, vicepresidente de vehículos comerciales en Interact Analysis.

En la mayoría de los casos, el retorno de la inversión (ROI) no justifica un cambio inmediato a máquinas eléctricas de batería. Sin embargo, existen algunos casos (ciclos de trabajo elevados u otros entornos) en los que sí puede justificarse. Sin embargo, esto cambiará rápidamente a medida que bajen los precios de las baterías y aumente el volumen de máquinas producidas.

Y el retorno de la inversión no importa si la aplicación o el cliente requieren una zona de trabajo libre de ruido y/o emisiones. En ese caso, la electricidad es actualmente la única opción.

JCB 19C-1E

Al calcular el ROI, es importante realizar un análisis exhaustivo de todos los costos. Esto incluye el precio de compra (considerando los subsidios o créditos gubernamentales), el costo del combustible (diésel vs. electricidad) y los costos de mantenimiento.

“Gracias a la simplicidad de los sistemas de propulsión eléctricos, no es necesario gastar dinero ni tiempo en cosas como cambios de aceite y el mantenimiento típico de los motores diésel”, afirma Tice.

Añade que la excavadora eléctrica a batería 19C-1E de JCB se lanzó al mercado en 2019 con una garantía de cinco años. "Alcanzar esa garantía de cinco años fue una excelente oportunidad para nosotros", dice Tice. "Queríamos ver qué rendimiento ofrecería esa batería después de eso. Y nos enorgullece decir que han superado la marca sin disminuir su rendimiento. Se están manteniendo muy bien en el campo".

Tjernström afirma que Volvo CE confía en que podrán hacer que sea más atractivo financieramente alcanzar las cero emisiones en el futuro. "Necesitamos baterías más rentables y mayor volumen en las fábricas para reducir un poco más los costos de los productos. Pero estamos avanzando modelo a modelo y año tras año. Y tenemos casos de clientes en los que, de hecho, es más fácil, neutral o incluso algo beneficioso alcanzar las cero emisiones ahora. Pero, lamentablemente, ese no siempre es el caso todavía".

“Un cliente nuestro, Skanska, construyó un proyecto escolar de 10 millones de dólares y lo hizo con un 97 % de cero emisiones utilizando dos excavadoras, un camión, una cargadora de ruedas, una compactadora y herramientas manuales totalmente eléctricas”, afirma Tjernström.

Obtener un retorno de la inversión favorable en equipos eléctricos es más fácil cuando el contratista tiene una visión integral del proyecto, afirma Tjernström. «Para una empresa unipersonal con una sola excavadora, es un reto mucho mayor adoptar soluciones de cero emisiones».

Estadísticas de equipos eléctricos

Off-Highway Research inició la cobertura de equipos de construcción eléctricos en 2024, analizando seis tipos de equipos: cargadoras compactas de orugas, excavadoras de cadenas, miniexcavadoras, manipuladoras telescópicas, excavadoras de ruedas y cargadoras de ruedas, que se fabrican en serie con múltiples fabricantes de equipos originales (OEM) en todo el mundo. Desde entonces, se han incorporado a la cobertura los camiones eléctricos de carrocería ancha.

En 2024, se vendieron casi 19.000 máquinas eléctricas en todo el mundo, lo que representa el 1,6 % del mercado global en unidades. Esto representó un fuerte aumento con respecto a las 8.861 máquinas eléctricas vendidas en 2023, pero el crecimiento no fue generalizado.

Casi el 80% de la demanda mundial de equipos eléctricos se concentra en China, donde los principales productos son cargadoras de ruedas de tamaño mediano a grande y camiones de carrocería ancha. Otro 9,5% del mercado mundial de equipos eléctricos está representado por diversas economías emergentes donde los fabricantes de equipos originales (OEM) chinos, los principales productores de equipos eléctricos, han estado promoviendo el concepto con el objetivo de obtener la ventaja de ser pioneros.

En cambio, la adopción de equipos eléctricos en Europa y Norteamérica se estancó el año pasado debido a la recesión en esos mercados. Off-Highway Research cree que otro problema en estos territorios es que la apuesta de la mayoría de los fabricantes de equipos originales (OEM) por equipos compactos de baja potencia no es la mejor opción para la electrificación.

Estas máquinas no se utilizan lo suficiente como para compensar sus altos precios de compra mediante menores costos operativos, y generalmente se emplean en áreas y aplicaciones donde no hay acceso a la red eléctrica para su carga. Esto contrasta con el modelo chino, donde las máquinas eléctricas se utilizan durante largas jornadas en canteras y minas, lugares donde la red eléctrica suele estar disponible para la carga al final del turno.

Noticias del mercado

En los últimos cinco años, varios fabricantes de equipos originales (OEM) han presentado diversas máquinas eléctricas, algunas prototipos y otras disponibles comercialmente. Y si bien el mercado de equipos eléctricos no ha disminuido, tampoco está en auge.

Lee Tice, gerente de producto de JCB (Imagen: JCB)

El crecimiento se mantiene estable en toda la industria, afirma Tice. «Aún tenemos clientes interesados en productos eléctricos y que ven sus beneficios. Existe cierta incertidumbre sobre los incentivos ofrecidos para la compra de máquinas eléctricas, especialmente con la nueva administración en Washington D. C. Pero, por ahora, nos mantenemos bastante estables».

“El mercado va bien en Suecia y el norte de Europa”, afirma Tjernström. “En EE. UU., la adopción de equipos eléctricos avanza en las zonas costeras, y se podría decir que el interés está aumentando. Sin embargo, estamos un poco frustrados. Está mejorando, sin duda, pero queremos que avance más rápido. China, por otro lado, se está transformando rápidamente, especialmente el mercado de cargadoras de ruedas”.

En cuanto a EE. UU., el cambio en la Casa Blanca ha afectado negativamente el impulso hacia la electricidad, al menos a nivel federal. "Sospecho que el interés se ha estancado en EE. UU. debido a que se están realizando relativamente pocas pruebas/demostraciones y hay poca presión para adoptar nuevas soluciones", afirma Hayfield. "Es probable que esto cambie a medida que las ciudades impulsen cada vez más la inversión en maquinaria eléctrica de batería, pero por ahora, diría que el interés probablemente no ha aumentado tanto".

“Fuera de California (donde los fondos provienen de la Junta de Recursos del Aire de California), prácticamente no ha habido fondos federales para maquinaria de construcción eléctrica a batería en EE. UU.”, añade. “Sin embargo, al igual que en Europa, son las ciudades las que impulsan su adopción”.

La Coalición de Construcción Eléctrica de América del Norte abarca seis ciudades (Nueva York, Austin, Boulder, Los Ángeles, Montreal (en Canadá) y Filadelfia) que están comprometidas con la compra de maquinaria de cero emisiones.

El cero neto no tiene una única solución

“Seguimos trabajando con todas las fuentes de energía alternativas, baterías eléctricas, excavadoras conectadas a la red, combustión de hidrógeno y pilas de combustible de hidrógeno, porque somos una empresa global”, afirma Tjernström de Volvo CE.

No creemos que exista una solución milagrosa. Mucho de esto depende de cómo se desarrolle la infraestructura energética en las distintas partes del mundo. Esto no está en nuestras manos, y debemos ser capaces de adaptarnos.

Tjernström afirma que todavía es demasiado pronto para adentrarse en otras tecnologías, que son muchas.

Todavía no hay prácticamente disponibilidad de hidrógeno verde. Por lo tanto, la eficiencia energética de toda esa cadena es muy favorable para los vehículos eléctricos y los de batería.

¿La próxima gran novedad?

Es probable que los motores híbridos diésel-eléctricos se conviertan en una tecnología de motores prometedora en el futuro, especialmente cuando las aplicaciones requieren mayor potencia que la que ofrecen la mayoría de las máquinas eléctricas de batería. No solo eliminan la necesidad de energía de la red eléctrica, sino que también reducen la preocupación por la duración de la batería, y la energía que antes se desperdiciaba en el frenado o el giro de la pluma puede reciclarse en las baterías.

Caterpillar presentó en Bauma diversas versiones de sus plataformas de motores diésel con emisiones reducidas, incluyendo un nuevo sistema de propulsión híbrido de expansión de potencia. Luke Bennett, especialista en ventas técnicas e integración de máquinas con sistemas de potencia avanzados de Caterpillar, comparte las capacidades y los planes para esta plataforma híbrida.

Un sistema de propulsión híbrido de Caterpillar en Bauma 2025

¿Está diseñado para un rango específico de caballos de fuerza?

Contamos con una variedad de componentes utilizados en las máquinas Cat actuales que nos permiten ofrecer una gama de potencias diferentes. Por ejemplo, los dos motores de 250 kW presentados en Bauma también pueden utilizarse como generadores, lo que nos permite ofrecer un sistema más pequeño con un generador de 250 kW y un motor Cat C9.3B en lugar del C18 y el generador de 500 kW. El sistema también es flexible en cuanto al tamaño de la batería que podemos utilizar para añadir más almacenamiento de energía si es necesario.

¿Caterpillar tiene en mente algún tipo de máquina específica para el motor híbrido?

Los sistemas híbridos son especialmente adecuados para máquinas que pueden recuperar la energía que se desperdiciaría en un sistema no híbrido. Las máquinas con ruedas son un tipo de aplicación adecuada. El sistema híbrido también es adecuado para máquinas cíclicas, donde la batería puede utilizarse para almacenar energía temporalmente y reducir los picos de demanda, lo que permite reducir el tamaño de los motores y aumentar la eficiencia del sistema.

¿Cat tiene un cronograma para introducir esto en el mercado?

Se está desarrollando una versión de este sistema con varios fabricantes de equipos originales, con el objetivo de probarlo en 2026 y comenzar la producción algún tiempo después.