energia elétrica em máquinas de construção

Equipamentos de construção compactos avançam usando energia elétrica

Quando se trata de equipamentos de construção movidos a energia alternativa, há poucas dúvidas de que as máquinas compactas movidas a eletricidade ganharam mais tração.

“As baterias de 48 volts e os ciclos de trabalho das máquinas compactas são bem compatíveis”, diz Ray Gallant, vice-presidente de gerenciamento de produtos e produtividade da Volvo Construction Equipment, que tem cinco modelos elétricos em produção ou anunciados para o mercado norte-americano .

“Do ponto de vista tecnológico, o equipamento compacto movido a energia elétrica foi um dos mais fáceis de buscar”, disse Chris Lucas, gerente de produto para escavadeiras da JCB North America, que estreou sua escavadeira compacta elétrica 19C-IE em 2019.

“Considerando que equipamentos compactos podem ser operados com um tamanho de bateria menor em tensão mais baixa, planejamos fazer uma mudança para escavadeiras do tipo bateria para 10 toneladas métricas e abaixo”, disse Thomas Jaejin Lee, diretor de gerenciamento de produtos, Doosan Infracore North América.

A ascensão da energia elétrica

O uso de energia elétrica em máquinas de construção não é novo. As máquinas elétricas têm uma longa trajetória nos segmentos de mineração, demolição, elevação aérea e empilhadeiras industriais. Mas agora eles estão entrando em locais de trabalho em geral.

As máquinas de construção elétricas eram uma curiosidade das feiras há apenas seis anos. Agora, os fabricantes de equipamentos compactos esperam ser questionados se estão trabalhando em um modelo elétrico.

Grande parte do trabalho do modelo elétrico foi centrado na escavadeira compacta, com os fabricantes usando recursos de design interno ou em parceria com empresas como Green Machine, Moog Construction e WhisperDrive para criar uma versão elétrica de uma unidade diesel atual.

Uma alternativa intrigante

A maioria dos modelos elétricos atuais são elétricos/hidráulicos, nos quais uma bateria de íons de lítio substitui o motor diesel e aciona um motor elétrico e hidráulico convencional.

Mas uma alternativa intrigante também está agora no mercado: a carregadeira de esteira compacta T7X da Doosan Bobcat não apenas substitui o motor por uma bateria e um motor elétrico, mas também elimina o sistema hidráulico, usando um sistema de acionamento elétrico composto por cilindros elétricos e motores de acionamento. A empresa fez parceria com a Green Machine Equipment e a Moog Construction na criação do T7X.

A Doosan Bobcat começou a fazer experiências com máquinas elétricas há cerca de cinco anos, diz Joel Honeyman, vice-presidente de inovação global. “Queríamos pegar algumas novas tecnologias de outras indústrias e fazer coisas únicas com a plataforma.”

“Com um sistema totalmente elétrico, é energia sob demanda, usando apenas a energia que você precisa para a tarefa em mãos”, diz Dave Grabau, gerente de contas da Moog Construction, um parceiro da Doosan Bobcat no T7X. “Você não está operando com o acelerador totalmente aberto ou despejando fluido hidráulico sobre uma válvula de alívio e desperdiçando essa energia. O trem de força não é limitado por níveis de emissões, como 55 kW (74 cavalos de potência). Agora você pode fazer mais trabalho em um Máquina de 5 a 6 toneladas que tem uma faixa de potência utilizável de 100 a 150 cavalos de potência.”

As primeiras carregadeiras de esteira compactas T7X estão sendo adicionadas à frota da Sunbelt Rentals.

Isso nos leva à questão de qual a melhor forma de carregar máquinas elétricas.

Se o objetivo é zero emissões, não faz sentido carregar uma máquina elétrica com um gerador a diesel.

“Estamos realmente prestando atenção à infraestrutura de carregamento”, diz Gallant. “Como levamos a energia para os locais de trabalho e como os locais de trabalho precisam evoluir?”

Após desenvolver sua escavadeira compacta elétrica, a JCB lançou um carregador rápido universal, projetado para carregar a frota de máquinas E-Tech da empresa. “Sempre tentamos incluir várias opções de carregamento”, diz Rebecca Yates, gerente sênior de produtos para manuseio de materiais da JCB North America.

Para ser eficaz, a energia elétrica temporária no local de trabalho deve ser implantada rapidamente sem permissão ou requisitos de preparação do local, afirma Desmond Wheatley, CEO da Beam Global. A solução de sua empresa é um carregador fora da rede movido a energia solar, o EV ARC 2020, que foi apresentado no estande da Volvo CE na Utility Expo do ano passado.

O carregamento elétrico requer uma redefinição de pensamento, diz Wheatley. Embora os carregadores rápidos pareçam atraentes, seu uso é impulsionado pela experiência na bomba de combustível. “Se uma máquina tiver acesso a um carregador durante o tempo ocioso, você pode simplesmente completar como faz com seu celular”, diz ele. “Você apenas carrega sempre que não estiver usando e não espera até que esteja vazio.”

Auxiliando nessa abordagem, haverá o advento do carregamento sem fio no local de trabalho, diz Wheatley. “A fiação já está basicamente no lugar, você só precisa estendê-la para a parte inferior do veículo”, diz ele.

Seja qual for sua forma final, os sistemas de carregamento elétrico provavelmente serão principalmente itens de aluguel, diz Wheatley.

Três grandes obstáculos

Embora existam empreiteiros que são adotantes iniciais naturais, a maioria está preocupada com aspectos práticos, principalmente quando se trata das três grandes barreiras para máquinas elétricas: custo inicial, tempo de execução por carga e tempo de carregamento.

Principalmente por causa do custo atual das baterias, as máquinas elétricas normalmente custam duas a três vezes mais do que uma máquina a diesel comparável.

A JCB, no entanto, fez um estudo de retorno sobre o investimento que mostrou um ROI de 50% em três a cinco anos, diz Lucas. “Não há custos de manutenção com máquinas elétricas”, acrescenta. “Tudo o que você está fazendo é carregar a máquina e encher os fluidos hidráulicos.”

Os preços das máquinas elétricas cairão à medida que o aumento do volume apoiar a redução dos custos dos componentes, diz Honeyman. “Por outro lado, o custo operacional do T7X é um décimo do custo de uma máquina diesel-hidráulica comparável”, continua ele.

A maioria dos OEMs agora está citando uma faixa de tempo de execução de 4 a 8 horas para uso “médio” em equipamentos compactos e uma carga noturna de 8 horas.

Os empreiteiros comparam naturalmente os tempos de execução em uma máquina elétrica totalmente carregada com um tanque cheio em unidades a diesel, mas isso não mostra o quadro completo, dizem os especialistas da AEM.

“Uma máquina elétrica se comporta de maneira diferente de uma máquina a diesel”, explica Honeyman. “Quando você solta os joysticks de uma máquina elétrica, não há ociosidade. Um operador pode obter um dia ou mais de trabalho produtivo com isso porque normalmente não está operando a máquina oito horas contínuas por dia.”

Honeyman acrescenta: “Em comparação, os dados telemáticos em nossas máquinas a diesel nos dizem que um tempo significativo é gasto com a máquina simplesmente em marcha lenta”.

A linha de fundo

“A adoção generalizada de equipamentos elétricos começa quando se torna economicamente viável”, diz Gallant. “Mas todos parecem estar dispostos a ver onde isso se desenvolve, e isso é encorajador.”

A construção pode ser um “seguidor rápido” dos avanços de EV feitos no setor automotivo, diz Grabau. Enquanto isso, a Moog usa servomotores e cilindros elétricos de alta eficiência para oferecer o melhor tempo de execução e o menor custo de bateria.

“Enquanto vamos produzir equipamentos a diesel por um longo tempo, existem clientes e aplicações que realmente querem essa nova tecnologia de EV”, diz Honeyman.

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