“Acreditamos que já existe aceitação do mercado para usos específicos onde as emissões do diesel, o ruído e os requisitos de armazenamento de combustível apresentam riscos para a saúde, o ruído e o ambiente”, afirma Joe Schinasi, Kovaco Electric. Tais cenários incluem construção de interiores, agricultura e pecuária, turismo, resorts, etc. “Nestas aplicações, os equipamentos elétricos são claramente vantajosos.
“Dito isto, acreditamos que pode levar mais cinco a 10 anos para que os equipamentos eléctricos pesados ultrapassem o diesel em percentagem das vendas, uma vez que existem algumas dependências persistentes que ainda precisam de ser resolvidas”, observa ele, tais como a tecnologia das baterias, o custo das baterias, a infra-estrutura de carregamento, o nível de conforto do comprador com os equipamentos eléctricos, etc.
Mas as possíveis preocupações dos clientes devem ser abordadas. “Para que os equipamentos elétricos se tornem a norma, as máquinas precisam ser projetadas e comprovadas para superar as principais preocupações expressadas pelos compradores céticos em relação à capacidade, desempenho e preço da energia”, afirma Lars Arnold, gerente de produto de eletromobilidade da Volvo Construction Equipment.
Os esforços iniciais da Volvo para obter a aceitação do cliente estão concentrados em escavadeiras e carregadeiras de rodas compactas-alimentadas por bateria. “Começamos com máquinas compactas em nossa jornada de eletrificação porque elas são versáteis e têm alta demanda, e as opções atuais de bateria funcionam melhor em máquinas menores por enquanto”, diz Arnold. “Para máquinas maiores, pode ser uma combinação de soluções como recuperação de energia, células de combustível, cabos elétricos e combustíveis alternativos.
“Dentro de cinco a 10 anos, todos os novos modelos de escavadeiras compactas e carregadeiras de rodas da Volvo provavelmente serão elétricos”, prevê ele. "Também estamos estudando a eletrificação de outros tipos de máquinas. A eletrificação de máquinas maiores continua sendo um desafio, mas estamos buscando ativamente soluções para isso. Os modelos-de tamanho normal provavelmente serão uma mistura de diesel, híbrido e elétrico até o final desta década."
Uma abordagem holística
Uma abordagem holística é necessária ao comparar máquinas elétricas com seus equivalentes movidos-a diesel.
“As máquinas eléctricas têm um preço de compra mais elevado do que os seus equivalentes a diesel, mas o custo total de propriedade deve ser considerado ao avaliá-las, incluindo a poupança de combustível e a vida útil prolongada dos componentes por não ter um motor, o que reduz os custos globais de manutenção”, diz Arnold. "As baterias de íon-de lítio e os motores elétricos de última geração são totalmente isentos de manutenção-. A vida útil dos componentes elétricos da bateria deve ser igual ou melhor que a do motor diesel em uma máquina convencional."
A tecnologia da bateria também continua a progredir. "A tecnologia de íon-de lítio usada em nossas baterias é muito superior à antiga tecnologia de chumbo-ácido ou níquel-cádmio que às vezes usamos em veículos elétricos", diz Arnold. "As baterias avançadas da Volvo não têm efeito memória e sofrem menos perda de energia em temperaturas frias. Com uma bateria de carro-de chumbo-ácido de 12 V, a capacidade é drasticamente reduzida assim que esfria. Esse é menos o caso com essas baterias."
As máquinas elétricas também agregam valor ao atingirem novos segmentos de trabalho. "Ter uma máquina-de emissões zero pode dar aos empreiteiros uma vantagem ao licitar trabalhos com metas de sustentabilidade ou trabalhos internos", diz Arnold. “Seus níveis de ruído mais baixos podem permitir que sejam usados quando há restrições de ruído, como no trabalho noturno em áreas densamente povoadas. E ouvimos constantemente falar de outras aplicações de nicho inadequadas para máquinas convencionais a diesel, onde uma escavadeira elétrica ou carregadeira de rodas pode realizar o trabalho.”
O valor residual é outra consideração. Como Arnold explica: "Com equipamentos de construção a diesel, o tempo de operação é definido pelo tempo de funcionamento do motor, e muitas horas são contadas enquanto a máquina está ociosa. Com equipamentos elétricos, assim que o operador para de trabalhar (por exemplo, esperando que o tubo seja colocado em uma vala que ele acabou de cavar), os motores desligam e nenhuma hora de operação é acumulada. Trabalhos que podem acumular 10.000 horas em uma máquina a diesel podem adicionar apenas 6.000 ou 7.000 horas a uma máquina elétrica comparável. Isso economiza horas reduzem os custos operacionais e, por sua vez, reduzem o custo total de propriedade. Eles também ajudam a melhorar o valor de revenda."
Abordando a vida útil da bateria
Um critério de desempenho que permanece desconhecido é a duração da bateria. “Ainda não sabemos quanto tempo durarão as baterias em equipamentos elétricos de construção porque as máquinas são muito novas, mas estimamos que a bateria poderá durar cerca de 10 anos”, diz Arnold. "É difícil dizer quais serão os custos até lá. Nestas fases iniciais de utilização e desenvolvimento, o tempo de carregamento e a vida útil da bateria têm mais espaço para melhorias. Continuamos a pesquisar, desenvolver e fornecer uma gama mais ampla de opções de carregamento.
“À medida que os veículos elétricos continuam a ser lançados no mercado, a melhoria da infraestrutura de carregamento seguirá o exemplo”, prevê ele. “A tecnologia de bateria usada em nossos equipamentos é muito semelhante, senão igual, à usada em carros elétricos e picapes. À medida que a tecnologia de bateria avança, atualizações semelhantes serão implementadas em equipamentos de construção.”
Schinasi compartilha uma visão semelhante sobre a inovação em baterias. "Os principais desafios técnicos que nós e nossos clientes enfrentamos são a duração do tempo de funcionamento da bateria e o carregamento da bateria. Este é o equipamento pesado equivalente à 'ansiedade de autonomia' em carros elétricos. A bateria durará durante todo o turno de trabalho? Haverá uma fonte de alimentação adequada no local para carregá-la (por exemplo, monofásica versus trifásica)? Quanto tempo a bateria levará para carregar? Estas são perguntas que ouvimos com frequência", comenta ele. "Atualmente, [Kovaco aborda] esses problemas oferecendo uma variedade de opções de bateria e carregamento para acomodar a maioria dos casos de uso." Mas isso cria os desafios relacionados ao gerenciamento de múltiplas ofertas e fornecedores.
Volvo lidera cobrança
A Volvo está liderando o setor de veículos elétricos a bateria (BEV) com cinco opções de construção compactas-alimentadas por bateria em sua linha, incluindo as carregadeiras de rodas L20 Electric e L25 Electric e as escavadeiras compactas ECR18 Electric, E18 Electric e ECR25 Electric.
“Em tudo o que vimos até agora, nossas máquinas elétricas oferecem níveis de desempenho semelhantes ou melhores que seus equivalentes convencionais a diesel”, afirma Arnold. "Por exemplo, a escavadeira compacta elétrica ECR25 tem uma profundidade de escavação de 9 pés.
1 pol. e uma força de ruptura de 5.020 lbf. A carregadeira de rodas compacta L25 Electric tem uma carga de tombamento de giro completo de 3,7 toneladas, uma altura de despejo de 8,2 pés e 4.409 lb. capacidade de carga do garfo de carga útil.
“As poucas exceções são um ligeiro aumento na potência contínua do motor e um peso operacional ligeiramente maior para a escavadeira elétrica ECR25”, observa ele. "E para a carregadeira de rodas elétrica L25, ela também tem um peso operacional ligeiramente maior e uma carga estática de tombamento maior em comparação com o modelo a diesel."
Mas o desempenho envolve mais do que especificações. “Os empreiteiros que já utilizam máquinas elétricas Volvo relatam que não conseguem perceber a diferença no que diz respeito ao desempenho”, afirma Arnold.
“Ao longo dos três meses que testamos [o equipamento elétrico compacto da Volvo], estas máquinas tiveram um desempenho excecional, correspondendo ao que esperaríamos de uma máquina diesel de igual tamanho mas sem emissões”, afirma Jacques Marais, diretor da Baltic Sands.
Kovaco Electric oferece opções de-carregadeira e minicarregadeira
Em 2015, a Kovaco Electric lançou no mercado a Elise 900, a primeira minicarregadeira-totalmente elétrica. Oferece até seis horas de operação com bateria de 240 Ah ou oito horas com bateria de 400 Ah. A equivalência de potência em comparação com minicarregadeiras convencionais é de 30,8 cv com bateria de 240 Ah e 52,3 cv com bateria de 400 Ah. A unidade é acionada por três motores elétricos, dois dos quais são utilizados para deslocamento e um apenas para o sistema hidráulico.
"De acordo com nossos próprios cálculos internos, a Kovaco Electric estima que um operador de equipamento pesado poderia economizar quase US$ 18.000 em 3.000 horas se usasse nossa minicarregadeira elétrica Elise 900-em vez de uma minicarregadeira a diesel com preços e especificações comparáveis", diz Schinasi. "Isso representa uma economia de aproximadamente 75% em custos de combustível e manutenção. Uma pesquisa on-line indica que a vida útil média da-carregadeira é de 5.000 horas. Com cuidados e manutenção adequados, nossas baterias devem durar mais que isso. As baterias Kovaco Electric podem fornecer 1,700+ cargas de até 80% da capacidade e, portanto, devem durar toda a vida útil da carregadeira."
A empresa também oferece a carregadeira de esteira compacta MiniZ. “As opções de bateria elétrica da carregadeira de esteira compacta Kovaco Electric MiniZ têm preços quase idênticos ou ligeiramente superiores em comparação com suas contrapartes com motor diesel”, diz Schinasi. “Embora o investimento inicial possa ser ligeiramente superior, os custos operacionais e as poupanças de manutenção ao longo da vida útil da máquina mais do que justificam o prémio de despesas de capital inicial.
“Quando comparada com carregadeiras da mesma classe, a carregadeira elétrica MiniZ tem desempenho semelhante a minicarregadeiras a diesel comparáveis, com custos operacionais significativamente mais baixos”, diz Schinasi. "Nossas máquinas também oferecem recursos que máquinas a diesel comparáveis não oferecem, incluindo operação-com controle remoto, torque instantâneo, baixo ruído e muitos outros benefícios. Esses recursos introduzem um novo mundo de aplicações potenciais onde as máquinas a diesel tradicionais não poderiam ser usadas.
“Um exemplo são as aplicações de paisagismo no início da manhã. Os equipamentos a diesel fazem muito barulho e as normas de ruído podem impedir o uso no início da manhã”, comenta. "Em contraste, o MiniZ é muito silencioso e pode ser usado para paisagismo matinal e aplicações com o mínimo de perturbação."
Doosan Bobcat lança CTL totalmente-elétrico
A Doosan Bobcat revelou sua carregadeira de esteira compacta (CTL) totalmente{0}}elétrica Bobcat T7X na Consumer Electronics Show 2022 em Las Vegas em 4 de janeiro. Esta CTL é a primeira máquina desse tipo a eliminar totalmente todos os componentes hidráulicos e, resultando em uma máquina que é 10 vezes mais silenciosa que seu equivalente-hidráulico a diesel.
O design exclusivo do T7X tem quase 50% menos peças do que a versão diesel-hidráulica. O tradicional grupo de trabalho hidráulico foi completamente substituído por um sistema de acionamento elétrico composto por cilindros elétricos e motores de acionamento elétrico, o que significa praticamente nenhum fluido. Apenas um litro de líquido-refrigerante ecologicamente correto é necessário, em comparação com 57 galões. de fluido no modelo hidráulico-diesel equivalente. A máquina promete diminuir os custos operacionais diários ao considerar a redução dos custos anuais de manutenção e eliminação de diesel, óleo de motor, fluido de escapamento de diesel e peças hidráulicas.
“A máquina é totalmente alimentada por bateria e foi projetada para superar seus equivalentes a diesel”, afirma Joel Honeyman, vice-presidente de inovação global da Doosan Bobcat. "A máquina é mais inteligente e produtiva com propulsão elétrica. É silenciosa, com alto-torque de desempenho e é mais potente do que qualquer coisa que já existiu -, ao mesmo tempo que elimina as emissões de carbono."
A plataforma elétrica do T7X permite que potência instantânea e pico de torque estejam disponíveis em todas as velocidades de operação. Não há demora para um sistema hidráulico padrão acumular energia. A máquina obtém energia de uma bateria de íons de lítio de 62{4}} kW desenvolvida com a Green Machine Equipment Inc., parceira de tecnologia da Doosan Bobcat.
“A inteligência do sistema de gerenciamento de energia está programada para detectar quando as cargas estão aumentando”, diz Honeyman. "Ele desliga automaticamente a energia quando não é necessária, preservando assim a energia e o tempo de operação. Ao contrário de sua contraparte a diesel, esta máquina-alimentada eletricamente e a tecnologia de gerenciamento de energia só consomem energia quando está em funcionamento." Embora o tempo exato de execução varie de acordo com a aplicação, o uso de modos de trabalho inteligentes pode permitir até quatro horas de operação contínua e um dia inteiro de operação durante uso intermitente.
A comunicação telemática-bidirecional fornece dados integrais sobre o desempenho da máquina, juntamente com dados-focados no operador para alterar as preferências da máquina, ajustar o desempenho para determinadas situações de trabalho e atualizar recursos do produto. Isso inclui velocidade de acionamento variável com torque total e outros recursos que não são possíveis com uma máquina-hidráulica a diesel.
“Empregamos diferentes modos de trabalho que desenvolvemos através de software, dependendo da tarefa, para ajudar a conservar a energia da bateria”, diz Honeyman. “Temos um modo Eco, um modo Avançado e até um modo Beast, que fornece rajadas curtas de torque instantâneo total ao sistema de acionamento quando necessário.”
A Doosan Bobcat colaborou com a Moog Inc., um desenvolvedor mundial de componentes e sistemas de controle de movimento, para acelerar o ritmo de pesquisa e desenvolvimento das capacidades de controle eletrônico do T7X. “Tal como a Doosan Bobcat, acreditamos que a eletrificação, a automação e a conectividade andam de mãos dadas”, afirma John Scannell, presidente e CEO da Moog Inc.
A remoção do sistema hidráulico exigirá uma abordagem diferente do lado do acessório. A Bobcat lançará uma linha de todos-acessórios elétricos. Os primeiros a serem desenvolvidos incluem uma broca-acionada eletricamente, uma vassoura angular e uma garra.
O T7X parece ter o apoio crítico de um dos líderes da indústria de aluguer. A Sunbelt Rentals, que tem mais de 1.025 localidades na América do Norte, firmou uma parceria estratégica para fazer um investimento significativo em uma grande frota de CTLs Bobcat T7X e escavadeiras elétricas compactas, que serão co-de marca e estarão disponíveis em 2022 e além. A Sunbelt Rentals será a primeira locadora nacional de equipamentos a adotar a tecnologia elétrica de bateria da Bobcat e disponibilizá-la aos clientes, apoiando o foco ambiental, social e de governança de ambas as empresas.
KATO-CES permite que os clientes cortem o cabo
A KATO-CES oferece dois modelos de mini{1}}escavadeiras elétricas a bateria - a 9VXB com 5 pés. 2-de polegada. profundidade de escavação e uma força de caçamba de 2.360 libras, e o 17VXB com 7 pés. profundidade de escavação e uma força de caçamba de 3.687 libras. As máquinas utilizam um sistema hidráulico padrão para que você ainda possa operar os mesmos acessórios das versões diesel.
"Há uma demanda e um mercado, e ele está crescendo", afirma Bart DeHaven, KATO-CES. "No momento, é mais uma aplicação em ambientes internos e confinados." Isto inclui quaisquer aplicações com alimentos ou produtos farmacêuticos onde o cliente deseja um ambiente estritamente controlado.
As especificações da máquina são muito semelhantes às dos equivalentes a diesel. “A unidade elétrica é um pouco mais pesada que a unidade a diesel, mas ainda tem a mesma profundidade de escavação”, diz DeHaven. "A única desvantagem dessas máquinas são os tempos de operação. Em uma máquina a diesel, tudo o que você precisa fazer é garantir que ela contenha diesel e que você possa operá-la 24 horas por dia, sete dias por semana." Mas as máquinas elétricas requerem um tempo de carga. "Você precisa carregá-lo de oito a 12 horas para aproveitar oito horas."
A maior preocupação com uma máquina a bateria é carregá-la corretamente. “Você não pode deixá-lo parado por dois ou três meses e não carregá-lo”, diz DeHaven. "O sistema do computador de bordo irá descarregar lentamente a bateria." O computador de bordo está funcionando quase o tempo todo para permitir serviços e diagnósticos telemáticos modernos.
No entanto, a energia da bateria assume a liderança quando se trata de manutenção e custos relacionados. Com o diesel, é necessário verificar o filtro de ar, o nível do óleo, o nível do líquido refrigerante, etc. “Quando você estiver usando uma escavadeira com bateria, tudo o que você precisa fazer é verificar o estado da carga na tela de luz LED”, observa DeHaven. "Com as baterias, você não está preocupado com o bloqueio do filtro DPF ou com a colocação de combustível diesel ruim nele."
Em termos de duração da bateria, parece comparar-se favoravelmente com a energia diesel. “Neste momento, a vida útil deve ser maior do que a de um motor diesel”, diz DeHaven. Mas existem influências externas, como o clima onde a máquina é utilizada e a forma como os clientes carregam as baterias.
A KATO-CES oferece versões elétricas-conectadas dessas máquinas há vários anos. “Alguns dos mesmos clientes que usaram a eletricidade durante anos são os que estão atrás das máquinas a bateria”, observa DeHaven.
“A maioria dos clientes de locação está percebendo que a bateria é a melhor opção”, diz DeHaven. O plug-elétrico tem mais limitações. "Você só pode percorrer 200 ou 300 pés do cabo que a máquina vem antes de aumentar de tamanho, porque da fonte de energia - monofásica-230 volts ou trifásica-480 volts - há uma queda de amperagem... quanto mais você se afasta dessa fonte de energia.
“Com a máquina a bateria, eles podem fazer o que quiserem, desde que ela esteja carregada”, continua ele. "Você não está preocupado com a possibilidade de alguém passar por cima do cabo ou danificá-lo. Isso retira o cabo completamente dele enquanto eles estão operando a máquina. Não vendemos tantas máquinas elétricas plug- porque as máquinas a bateria dominaram esse mercado." Mas há uma curva de aprendizado. É necessária educação sobre o processo de carregamento e quando conectar as máquinas.
Atualmente, o custo é um dos maiores fatores limitantes na adoção mais ampla da energia da bateria. “A pesquisa e o desenvolvimento deles são muito caros”, diz DeHaven. Isso resulta em um preço de compra inicial muito mais alto. "Se você for de máquina em máquina, a [versão] da bateria é quase o dobro do mesmo modelo, da mesma classe de máquina a diesel. Muito disso tem a ver com o custo da tecnologia da bateria em si. Os custos cairão, mas não sei se algum dia chegarão ao ponto em que são [equivalentes] em termos de custo-a uma máquina a diesel.
“Há uma necessidade crescente [de máquinas a bateria] no mercado dos EUA. Ela continuará a crescer”, prevê ele. Mas atualmente ainda são uma ferramenta especializada. “Acho que sempre haverá um lugar para as máquinas a diesel, mas também acho que há um lugar para as máquinas a bateria. Só não acho que agora, com o custo sendo muito maior e as restrições de tempo de operação, que elas vão ultrapassar o diesel tão cedo.”
