As células de combustível a hidrogênio chegarão aos equipamentos de construção?

O novo conceito de escavadeira de médio porte da Komatsu é movido por uma célula de combustível de hidrogênio. Foto: Komatsu

Além das máquinas eléctricas a bateria, os fabricantes de equipamentos de construção e de motores estão a correr para desenvolver novas tecnologias de motores que utilizem hidrogénio como combustível.

Até agora, os motores de combustão interna (ICE) a hidrogénio mostram-se promissores e várias empresas revelaram planos para produzir motores H2 dedicados ou ICE independentes de combustível (incluindo JCB, Perkins e Cummins).

Mas o debate continua sobre a adequação de outra forma de hidrogénio, as células de combustível de hidrogénio, para aplicações off-road.

As células de combustível envolvem a alimentação de gás hidrogênio comprimido de um tanque de combustível reforçado com fibra de carbono para uma pilha de células de combustível que combina oxigênio e hidrogênio para gerar eletricidade para um motor elétrico, em vez de queimá-lo.

Depende de a quem você pergunta se é provável que eles cheguem aos equipamentos de construção do futuro, à medida que a indústria continua o seu caminho rumo à descarbonização.

JCB: “Muito caro”

Isto foi ilustrado durante a recente Cimeira Diesel Progress em Louisville, EUA, organizada pela revista Diesel Progress da KHL, onde representantes da empresa de soluções energéticas Volvo Penta e do fabricante britânico de equipamento de construção JCB ofereceram opiniões divergentes sobre o assunto.

Chris Giorgianni, vice-presidente de produtos da JCB North America, disse em uma mesa redonda que a empresa estava comprometida com máquinas elétricas e máquinas com motores de combustão de hidrogênio, mas descartou células de combustível.

A JCB é um dos vários fabricantes de motores que se prepara para lançar no mercado motores a hidrogênio já no próximo ano. (Foto: JCB)

Ele disse: “Vemos o valor da eletricidade porque ela tem zero emissões e baixo ruído. Mas existem desvantagens. São muito caros: alguns equipamentos podem custar quase o dobro dos seus equivalentes a diesel. E você também tem o desafio do peso. O peso é uma vantagem para você no lado compacto, mas à medida que você aumenta a faixa, o peso se torna um problema, especialmente se você deseja um equipamento maior alimentado por bateria.

“Existe também uma dependência de fornecimentos minerais críticos em áreas onde os Estados Unidos não têm tanta influência, pelo que a cadeia de abastecimento poderá ser problemática no futuro. Depois, há acesso à eletricidade. Num ambiente urbano, a electricidade faz sentido: normalmente terá acesso a muitas fontes de combustível. Mas à medida que você se muda para lugares novos e antigos, esse não é o caso.”

Com esses fatores em mente, Giorgianni disse que a JCB analisou as células de combustível e construiu algumas escavadeiras maiores movidas a células de combustível.

Embora a empresa tenha descoberto que, embora as máquinas não produzissem necessariamente níveis de ruído mais baixos, tinham “melhor qualidade de ruído” e podiam ser reabastecidas rapidamente, além de produzirem baixas emissões.

Mas a maior desvantagem foi o custo, Giorgianni.

Ele disse: “É muito caro. Se você olhar para uma escavadeira maior, estará investindo mais de US$ 100.000 em custos na máquina. Nós nos perguntamos: isso é algo que nossos clientes estão dispostos a aceitar? A JCB também adquiriu alguns ônibus londrinos movidos a células de combustível e removemos os sistemas de células de combustível. Descobrimos que muitas membranas foram substituídas e começamos a pensar em nossos locais de trabalho e em como será prático trocá-las no local de trabalho. “Não parecia uma solução prática para nós.”

Ele acrescentou que as células a combustível de hidrogênio exigiam refrigerantes especiais que poderiam ser facilmente confundidos com outros refrigerantes se máquinas com diferentes tipos de motores fossem usadas em um único local.

“Realmente sentimos que, do ponto de vista da célula de combustível, embora a tecnologia seja excelente, não nos sentíamos práticos no nosso ambiente”, concluiu Giorgianni.

Em vez disso, a JCB concentrou os seus esforços em motores de combustão a hidrogénio. Os ICEs de hidrogênio da empresa já estão alimentando protótipos de retroescavadeiras e manipuladores telescópicos Loadall, e a empresa também introduziu recentemente seu próprio tanque de reabastecimento móvel projetado e construído para as máquinas.

Volvo Penta: “Temos toda a intenção de oferecer células de combustível”

Os comentários de Giorgianni contrastaram com os de outro palestrante no Diesel Progress Summit, Darren Tasker, vice-presidente de vendas industriais da Volvo Penta das Américas.

Tasker disse que a Volvo Penta espera que haja uma combinação de tecnologias para alimentar os motores do futuro.

Protótipo de escavadeira HW155H de 14 toneladas movida a célula de combustível de hidrogênio da Hyundai. (Foto: KHL)

Sobre o hidrogénio, ele disse: “Esta será claramente uma tecnologia forte do futuro. Hoje. Temos nosso motor bicombustível diesel-hidrogênio. Dentro de 18 meses a dois anos, lançaremos um motor a gás natural. Isto é para a evolução da tecnologia do hidrogénio. Esse motor a gás natural terá ignição por centelha total e o próximo passo nessa linha será ter uma linha de motores com centelha 100% a hidrogênio.

“O próximo passo é a célula de combustível. E, claro, não estamos apenas a trabalhar no aspecto tecnológico da possibilidade de utilização do hidrogénio em aplicações todo-o-terreno e de geração de energia, mas estamos a analisar como podemos trabalhar eficazmente com os fornecedores de hidrogénio para fornecer hidrogénio verde em linha com nossa meta para 2050. objetivos. Portanto, é um caminho de desenvolvimento tecnológico, mas também é um caminho de desenvolvimento de disponibilidade de combustível que penso que não só a Volvo, mas vários fornecedores de motores na cadeia de fornecimento estão nesse caminho.”

Questionado se considerava as células de combustível adequadas para aplicações todo-o-terreno, dado o debate em torno do tema, Tasker disse: “Consideramos que as células de combustível que estamos a desenvolver são suficientemente robustas para aplicações todo-o-terreno. Pode ser uma fonte de combustível independente, mas será mais eficiente se usado com baterias.

“A taxa de mudança será mais fácil de adaptar se você quiser ir de zero a 100% de carregamento também com armazenamento de energia a bordo. Mas certamente as células de combustível serão suficientemente robustas. “Pretendemos oferecer as células de combustível que estamos desenvolvendo para aplicações off-road.”

Novos modelos de negócios são necessários

No entanto, Tasker reconheceu que há trabalho a ser feito para ajudar os clientes com o elevado custo de capital que as novas formas de tecnologia implicam.

Ele acrescentou: “Como fornecedores de motores, precisaremos ajudar os clientes a fazer a transição com sucesso. Sabemos que há uma alta taxa a pagar por esta tecnologia. É uma tecnologia cara e é necessária pesquisa e desenvolvimento significativos para desenvolvê-la.

“Os primeiros usuários serão desafiados pela questão de como comercializar isso? E aí teremos que examinar diferentes modelos de negócios. Como cobramos pela energia como serviço em vez de hardware? Como analisamos as opções de leasing? Como planejamos reduzir essa taxa de utilização e operação de energia e, ao mesmo tempo, compensar o custo durante um período de tempo com custos operacionais mais baixos?

Tecnologias complementares

Também falando na Cúpula, Jim Nebergall, gerente geral de motores a hidrogênio da Cummins, disse que a empresa estava buscando os dois tipos de tecnologia.

“Nós realmente não vemos isso como células de combustível ou motores. Eles são bastante complementares. O abastecimento do equipamento é igual para uma célula de combustível e para um motor. A produção e distribuição de combustível podem ser complementares. É raro ter duas tecnologias tão diferentes (um motor e uma célula de combustível) que possam utilizar o mesmo combustível. Portanto, ter duas opções ajudará a construir essa infraestrutura e a impulsionar a demanda.”

Paul Mercurio, diretor de vendas de sistemas de injeção de combustível da Liebherr nos EUA, também disse esperar que as células de combustível “façam parte do mix”.

Este é especialmente o caso de máquinas maiores, onde Mercurio disse que a Liebherr também vê necessidade de motores de combustão interna movidos a diesel, biodiesel e hidrogênio.

Ele acrescentou que também existem algumas aplicações desafiadoras, como caminhões de mineração, grandes escavadeiras e escavadeiras que operam em condições extremas, onde “os sistemas elétricos de bateria podem não atingir todo o potencial necessário”.

Ele acrescentou: “Ao mesmo tempo, também aqui existem aplicações para células de combustível. Existem algumas preocupações com as células de combustível em termos da pureza do hidrogénio utilizado numa célula de combustível que tem de ser muito elevada e em locais de trabalho como este é muito sujo e poeirento. Isto é algo a ter em mente ao reabastecer no local e também ao manter as células de combustível limpas para que funcionem corretamente.”