A bateria elétrica ainda é a melhor opção de maquinário com emissão zero para empreiteiros?

Na última década, a maioria dos Fabricantes de Equipamentos Originais (OEMs) de equipamentos de construção investiram somas significativas de dinheiro no desenvolvimento de máquinas que funcionam com baterias, hidrogênio e combustíveis alternativos e de baixo carbono.

Por enquanto, a tecnologia elétrica a bateria lidera, principalmente porque a energia da rede elétrica está disponível na maioria dos locais. E – mesmo quando a energia da rede elétrica não está disponível – muitos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) oferecem soluções de carregamento móvel.

Em contrapartida, a infraestrutura para hidrogênio ainda está em fase inicial, e a criação de energia solar ou eólica para gerar hidrogênio é necessária para garantir que o hidrogênio seja genuinamente carbono zero. Outros combustíveis alternativos ainda são de nicho e oferecem apenas melhorias marginais na redução de CO2.

A energia elétrica, além de estar amplamente disponível, é muito mais barata que o diesel para uma quantidade equivalente de trabalho e produz muito menos CO2.

Vantagens da aplicação

Fredrik Tjernström, gerente de vendas de soluções de eletromobilidade da Volvo CE (Imagem: Volvo CE)

Lidar com as mudanças climáticas é o principal motivo para a escolha de veículos elétricos a bateria em vez do diesel, afirma Fredrik Tjernström, gerente de vendas de soluções de eletromobilidade da Volvo Construction Equipment (Volvo CE). Além das mudanças climáticas, as máquinas elétricas a bateria também se mostram essenciais em diversos cenários em que uma máquina movida a combustão interna/combustível fóssil pode ser problemática.

“Você se livra das emissões de NOx e partículas, o que afeta imediatamente as pessoas ao seu redor, sejam os cidadãos de uma cidade ou os trabalhadores de um canteiro de obras”, diz Tjernström. “Outro benefício que observamos é a melhoria no ambiente do operador. Ter muito menos ruído e vibração realmente ajuda.”

A JCB, sediada no Reino Unido, é outra fabricante de equipamentos originais (OEM) que promove os benefícios dos equipamentos elétricos. "Podemos instalar essas máquinas em ambientes urbanos, em bairros suburbanos nos fins de semana ou em aplicações internas onde o ruído atrapalha as operações a diesel", afirma Lee Tice, gerente de produtos da JCB. "E tudo isso sem nenhuma perda de desempenho em relação à sua versão a diesel."

Retorno sobre o investimento

O custo inicial do equipamento elétrico é mais alto — muitas vezes substancialmente — em comparação aos seus equivalentes a diesel, e a questão do retorno sobre o investimento (ROI) para máquinas elétricas é complicada, diz Alistair Hayfield, vice-presidente de veículos comerciais da Interact Analysis.

Na maioria dos casos, o retorno sobre o investimento não justifica uma mudança imediata para máquinas elétricas a bateria. Mas há alguns casos – ciclos de trabalho elevados ou outros ambientes – em que pode haver justificativa. No entanto, isso mudará rapidamente, à medida que os preços das baterias diminuírem e o volume de máquinas produzidas aumentar.

E o ROI não importa se a aplicação ou o cliente exigem uma zona de trabalho livre de ruído e/ou emissões. Nesse caso, a eletricidade é atualmente a única opção.

JCB 19C-1E

Ao calcular o ROI, é importante fazer uma análise completa de todos os custos. Isso inclui o preço de compra (considerando quaisquer subsídios ou créditos governamentais), custos de combustível (diesel vs. eletricidade) e custos de manutenção.

“Devido à simplicidade dos sistemas de transmissão elétricos, você não precisa gastar dinheiro ou tempo com coisas como trocas de óleo e a manutenção típica de motores a diesel”, diz Tice.

Ele acrescenta que a escavadeira elétrica a bateria 19C-1E da JCB foi lançada comercialmente em 2019 com cinco anos de garantia na bateria. "Atingir essa marca de cinco anos foi um bom negócio para nós", diz Tice. "Queríamos ver o que essa bateria faria depois disso. E temos orgulho de dizer que eles superaram a marca sem perder desempenho. Eles estão se saindo muito bem em campo."

Tjernström afirma que a Volvo CE está confiante de que pode tornar a meta de zero emissões mais atraente financeiramente no futuro. "Precisamos de baterias mais econômicas e de maior volume nas fábricas para reduzir um pouco mais os custos dos produtos. Mas estamos avançando modelo a modelo, ano a ano. E temos casos de clientes em que é realmente mais fácil, neutro ou até um pouco benéfico atingir zero emissões agora. Mas, infelizmente, esse ainda nem sempre é o caso."

“Um cliente nosso, a Skanska, construiu um projeto escolar de US$ 10 milhões e o fez 97% livre de emissões usando duas escavadeiras, um caminhão, uma carregadeira de rodas, um compactador e ferramentas manuais, todas elétricas”, diz Tjernström.

Alcançar um ROI favorável em equipamentos elétricos é mais fácil quando o contratante tem uma visão completa do projeto, diz Tjernström. "Para uma empresa individual, proprietária de uma única escavadeira, é um desafio muito maior adotar soluções de emissão zero."

Estatísticas de equipamentos elétricos

A Off-Highway Research iniciou a cobertura de equipamentos elétricos de construção em 2024, analisando seis tipos de equipamentos – carregadeiras compactas de esteira, escavadeiras de esteira, miniescavadeiras, manipuladores telescópicos, escavadeiras de rodas e carregadeiras de rodas – que estão em produção em série com diversos OEMs em todo o mundo. Desde então, caminhões elétricos de grande porte foram adicionados à cobertura.

Em 2024, quase 19.000 máquinas elétricas foram vendidas em todo o mundo, representando 1,6% do mercado global em unidades. Isso representou um aumento significativo em relação às 8.861 máquinas elétricas vendidas em 2023, mas o crescimento não foi generalizado.

Quase 80% da demanda global por equipamentos elétricos está na China, onde os principais produtos são carregadeiras de rodas de médio a grande porte e caminhões de grande porte. Outros 9,5% do mercado global de equipamentos elétricos são representados por diversas economias emergentes, onde os OEMs chineses – os principais produtores de equipamentos elétricos – têm promovido o conceito com o objetivo de garantir a vantagem de serem pioneiros.

Em contraste, a adoção de equipamentos elétricos na Europa e na América do Norte estagnou no ano passado com a retração nesses mercados. A Off-Highway Research acredita que outro problema nesses territórios é que o foco da maioria dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) em equipamentos compactos de baixa potência não é o melhor caminho para a eletrificação.

Essas máquinas não são utilizadas o suficiente para compensar os altos preços de compra por meio de custos operacionais mais baixos e geralmente são utilizadas em áreas e aplicações onde não há acesso à rede elétrica para carregamento. Isso contrasta com o modelo chinês, onde máquinas elétricas são usadas por longas horas em pedreiras e minas, locais onde a energia da rede elétrica tende a estar disponível para carregamento ao final de um turno.

Notícias do mercado

Nos últimos cinco anos, diversos fabricantes lançaram uma variedade de máquinas elétricas, alguns protótipos e outros disponíveis comercialmente. E, embora o mercado de equipamentos elétricos não tenha diminuído, também não está em alta.

Lee Tice, gerente de produtos da JCB (Imagem: JCB)

O crescimento está estagnado em todo o setor, afirma Tice. “Ainda temos clientes interessados em produtos elétricos e que veem os benefícios. Há alguma incerteza quanto aos incentivos oferecidos para a compra de máquinas elétricas, especialmente em vista de uma nova administração em Washington, D.C. Mas, no momento, estamos bastante estáveis.”

“O mercado está indo bem na Suécia e no norte da Europa”, diz Tjernström. “Nos EUA, a adoção de equipamentos elétricos está progredindo ao longo das costas, e pode-se dizer que o interesse está aumentando. Mas estamos um pouco frustrados. Está melhorando, com certeza, mas queremos que avance mais rápido. A China, por outro lado, está se transformando rapidamente – especialmente o mercado de carregadeiras de rodas.”

Em relação aos EUA, a mudança na Casa Branca impactou negativamente a iniciativa para veículos elétricos, pelo menos em nível federal. "Suspeito que o interesse tenha se estabilizado nos EUA, visto que há relativamente poucos testes/demonstrações em andamento e pouca pressão para migrar para novas soluções", diz Hayfield. "É provável que isso mude à medida que as cidades impulsionam cada vez mais o investimento em máquinas elétricas a bateria, mas, no momento, eu diria que o interesse provavelmente não aumentou tanto."

“Fora da Califórnia (onde os recursos vieram do Conselho de Recursos Aéreos da Califórnia), praticamente não houve verbas federais para máquinas de construção elétricas a bateria nos EUA”, acrescenta. “Dito isso, assim como na Europa, são as cidades que estão impulsionando a adoção.”

A North American Electric Construction Coalition abrange seis cidades – Nova York, Austin, Boulder, Los Angeles, Montreal (no Canadá) e Filadélfia – que estão comprometidas em comprar máquinas com emissão zero.

A neutralidade carbônica não tem uma solução única

“Ainda estamos trabalhando com todas as fontes alternativas de energia, baterias elétricas, escavadeiras conectadas à rede, combustão de hidrogênio e células de combustível de hidrogênio, porque somos uma empresa global”, diz Tjernström da Volvo CE.

Não acreditamos que exista uma solução mágica. Muito disso depende de como a infraestrutura energética será desenvolvida em diferentes partes do mundo. Isso não está em nossas mãos, e precisamos ser capazes de nos adaptar.

Ainda é muito cedo para falar sobre outras tecnologias — das quais existem muitas — hoje, diz Tjernström.

“Basicamente, ainda não há disponibilidade de hidrogênio verde. Portanto, a eficiência energética de toda essa cadeia é muito favorável para veículos elétricos e elétricos a bateria.”

A próxima grande novidade?

Motores híbridos diesel-elétricos provavelmente serão uma tecnologia promissora no futuro, especialmente quando as aplicações exigem potência superior à fornecida pela maioria das máquinas elétricas a bateria. Eles não apenas eliminam a necessidade de energia da rede elétrica, como também reduzem a preocupação com a vida útil da bateria, e a energia anteriormente desperdiçada na frenagem e/ou no giro da lança pode ser reciclada de volta para as baterias.

A Caterpillar exibiu diversas iterações de emissões reduzidas de suas plataformas de motores a diesel na Bauma, incluindo um novo trem de força híbrido de expansão de potência. Luke Bennett, especialista em vendas técnicas e integração de máquinas para sistemas avançados de energia da Caterpillar, compartilha as capacidades e os planos para esta plataforma híbrida.

Um sistema de transmissão híbrido Caterpillar na Bauma 2025

Isto foi projetado para uma faixa específica de potência?

Temos uma variedade de componentes usados nas máquinas Cat atuais que nos permitem oferecer uma gama de potências diferentes. Por exemplo, os dois motores de 250 kW mostrados na Bauma também podem ser usados como geradores, então poderíamos oferecer um sistema menor com um gerador de 250 kW e um motor Cat C9.3B em vez do C18 e do gerador de 500 kW. O sistema também é flexível no tamanho da bateria, que podemos usar para adicionar mais armazenamento de energia, se necessário.

A Caterpillar tem em mente algum tipo específico de máquina para o motor híbrido?

Sistemas híbridos são especialmente adequados para máquinas que podem recuperar o que seria desperdiçado em um sistema não híbrido. Máquinas com rodas são um tipo de aplicação que seria adequada. O sistema híbrido também é adequado para máquinas cíclicas, onde a bateria pode ser usada para armazenar energia temporariamente e reduzir os picos de demanda, permitindo a redução do tamanho dos motores e o aumento da eficiência do sistema.

A Cat tem um cronograma para introduzir isso no mercado?

Uma versão deste sistema está sendo desenvolvida com vários OEMs, com o objetivo de testá-lo em 2026 e iniciar a produção algum tempo depois.