O que será necessário para eletrificar equipamentos de construção

Pontos de poder

Este truque maluco ajudará a eletrificar tudo! (Dica: é eficiência energética)

Por Sarah Dourado

17 de novembro de 2022

A indústria da construção é um dos principais contribuintes para as alterações climáticas, sendo responsável por 20% das emissões globais. O problema deverá crescer: espera-se que a metragem quadrada cresça 20 por cento globalmente até 2030. Para ter a oportunidade de atingir objectivos líquidos zero, a intensidade energética do sector da construção precisa de cair quase cinco vezes mais rapidamente nos próximos 10 anos do que nos próximos 10 anos. últimos 10, segundo a Agência Internacional de Energia (AIE).

Chave para descarbonizar a construção: eletrificar veículos pesados ​​de construção.

Embora já estejam no mercado veículos de construção compactos totalmente elétricos (pense numa empilhadora num armazém), quanto maior for o equipamento (carregadeiras de rodas e escavadoras), mais difícil será eletrificá-lo.

Em agosto, visitei a vitrine de construção da Danfoss na Dinamarca, onde engenheiros estão tentando quebrar a porca da máquina de construção totalmente elétrica. Enquanto estava lá, pude dar uma olhada em algumas considerações que os engenheiros estão abordando quando estão eletrificando equipamentos.

A eletrificação destas máquinas representa uma série de desafios únicos. Central para todos os desafios: As baterias são muito diferentes dos motores de combustão interna (ICE).

Alimentar veículos elétricos de construção requer muita energia. Isso significa muitas baterias. E isso pode ser muito caro.

Para contextualizar, uma carregadeira de rodas ICE que vi nas instalações da Danfoss custava cerca de US$ 150 mil, no total. O display de bateria que a equipe usou para alimentar o protótipo custou US$ 90 mil adicionais. Isso representa um acréscimo de 60% ao custo.

Uma carregadeira de rodas adaptada nas instalações da Danfoss com o ICE removido e um display de bateria de 140 quilowatts-hora adicionado na parte traseira – aproximadamente o dobro da quantidade de um carro elétrico padrão de longo alcance

Além do mais, o protótipo não pode operar pelo mesmo número de horas que um equivalente do ICE entre as cargas. Realisticamente, o veículo poderia funcionar por quatro horas, segundo a equipe de engenheiros. Para estar pronto para o canteiro de obras, seria necessário garantir no mínimo oito horas de operação.

“Não se trata apenas de retirar um motor de combustão e instalar, digamos, um motor elétrico”, disse Casper Olesen, engenheiro sênior de sistemas da Danfoss Power Solutions. "É repensar toda a máquina."

O caminho mais fácil a seguir é aumentar a eficiência energética. Embora os ganhos marginais de eficiência possam ter sido difíceis de vender para os veículos ICE, a eficiência em equipamentos totalmente elétricos traduz-se em poupanças diretas.

“As tecnologias estão, na verdade, a tornar-se mais atractivas porque agora a eficiência não faz diferença apenas se utilizarmos 10 ou 15 litros de diesel por hora”, disse Olesen. "Na verdade, é: 'Posso colocar baterias suficientes na máquina para poder usá-la no meu trabalho?'"

Retirar o sistema hidráulico convencional e mudar para algo de alta eficiência pode acrescentar uma ou duas horas ao tempo de funcionamento. Tecnologias como bombas de deslocamento variável e bombas de velocidade variável podem reduzir as perdas em marcha lenta – energia consumida quando o veículo não está em operação.

Outras mudanças de design são sutis, mas fazem uma diferença cumulativa. Por exemplo, a equipe está programando a escavadeira frontal da carregadeira de rodas para padrão em um ângulo específico quando a máquina está em movimento para reduzir a resistência do vento.

Há muitas eficiências a serem obtidas aqui. A escavadeira ICE atual, por exemplo, é apenas 30% eficiente, o que significa que 70% da energia fornecida pelo motor é desperdiçada antes que a caçamba atinja a terra, de acordo com cálculos da Danfoss. Combinar electrificação e eficiência significa que apenas 25% da energia utilizada é necessária para deslocar a mesma quantidade de terra.

Um exemplo que destaca o potencial de eficiência energética e eletrificação em uma escavadeira convencional de 16 toneladas, fornecida pela Danfoss

A transição para equipamentos de construção com emissões zero exige mais do que apenas veículos. Também requer infraestrutura para carregar o equipamento.