A eletrificação de empilhadeiras não dá sinais de desaceleração, com incentivos para incentivar uma descarbonização ainda mais rápida dos veículos off-road.
A eletrificação de veículos fora de estrada está avançando rapidamente, principalmente no que diz respeito a máquinas compactas, como empilhadeiras. À medida que o setor de logística continua a crescer e exige mais soluções de manuseio de materiais, as empilhadeiras estão posicionadas de maneira ideal para a eletrificação e lideram o caminho, com o setor de empilhadeiras sendo eletrificado há décadas. A grande história com empilhadeiras eletrificadas é a mudança de chumbo-ácido para baterias de íon-lítio (íon-lítio). Nossa pesquisa prevê que quase 250,000 das 330,000 empilhadeiras que devem ser vendidas nos EUA em 2029 serão elétricas a bateria, das quais 156,000 serão alimentadas por baterias de íons de lítio.
Vendas projetadas de empilhadeiras nos EUA por tipo de trem de força (Fonte: Hayfield & Zhang, 2021)
Empilhadeiras lideram o caminho na eletrificação de veículos off-road
A eletrificação de grandes equipamentos off-road requer baterias muito grandes ou sistemas elétricos de células de combustível; além disso, é um desafio instalar e fornecer infraestrutura adequada e conveniente para recarregar e abastecer os veículos usados no campo. Em contraste, as máquinas compactas para uso interno (como empilhadeiras), que não apresentam os problemas associados ao alcance e à infraestrutura de recarga, provaram ser as mais populares para eletrificação precoce.
As empilhadeiras obtêm vários outros benefícios com a eletrificação, incluindo baixa poluição sonora, zero emissões, baixos custos operacionais e manutenção zero. As inovações desenvolvidas a partir da eletrificação inicial de veículos menores agora permitem que equipamentos maiores sejam eletrificados, e temos visto um aumento no uso de empilhadeiras eletrificadas maiores entre eles. A partir do diagrama abaixo, fica claro que o desenvolvimento de empilhadeiras pesadas está atrás do mercado muito mais maduro de máquinas eletrificadas leves, mas está começando a alcançá-lo.
Instantâneo do status da tecnologia de equipamentos elétricos fora de estrada com bateria (CARB, 2022)
Eletrificação de empilhadeiras nos EUA não mostra sinais de desaceleração
Nossa pesquisa indica que o mercado de empilhadeiras dos EUA está atualmente dividido em 70/30 entre equipamentos elétricos a bateria e a diesel, com a adoção de veículos elétricos a bateria aumentando continuamente. Vários fornecedores de baterias de íons de lítio para empilhadeiras na América do Norte estão prevendo que as vendas anuais aumentarão de cerca de US$ 30 milhões hoje para entre US$ 60 milhões e US$ 80 milhões nos próximos três anos (Hayfield & Zhang, 2021). Espera-se que a legislação ambiental local e nacional impulsione a substituição de modelos a diesel por empilhadeiras elétricas a bateria, sendo a Califórnia a mais avançada nesse aspecto. O estado tem regulamentos que exigem a eletrificação de empilhadeiras e o California Air Resources Board (CARB) está redigindo uma legislação que “eliminará a venda de grandes empilhadeiras de ignição por centelha (LSI) [de] até 12,000 libras inclusive a partir de 2026” ( Jiménez, 2022).
Prevemos vendas anuais totais de mais de 330,000 empilhadeiras nos EUA até 2029, das quais cerca de 250,000 serão elétricas a bateria (88,000 de chumbo-ácido e 156,000 de íons de lítio) e pouco mais de 10,000 deverão ser alimentadas por células de combustível de hidrogênio ( CALSTART & CARB, 2022).
Empilhadeiras eletrificadas vêm com enormes benefícios
O equipamento off-road de emissão zero vem com vantagens inerentes em custos de manutenção significativamente reduzidos, custos de combustível mais baixos e menos avarias, especialmente quando equipados com baterias de íons de lítio. Os equipamentos elétricos a bateria têm cerca de 20 peças no sistema de transmissão, em comparação com mais de 2,000 peças para motores de combustão interna (Raftery, 2018), e os relatórios mostram que os gastos com reparo e manutenção de equipamentos elétricos a bateria costumam ser quase metade do preço em comparação com modelos ICE correspondentes (Gabinete de Eficiência Energética e Energias Renováveis, 2021). Essa lacuna aumentará consideravelmente à medida que o equipamento passar para a produção em massa, reduzindo o preço de varejo das máquinas elétricas a bateria.
As empilhadeiras são ideais para eletrificação, pois são pequenas e fáceis de carregar, e seu uso em ambientes fechados, como fábricas e armazéns, reduz a poluição sonora e melhora a qualidade do ar, considerações importantes para os clientes.
Saltos na tecnologia de íons de lítio para impulsionar o mercado de empilhadeiras eletrificadas
O setor de empilhadeiras está eletrificado há décadas e agora está vendo uma clara mudança da tecnologia de chumbo-ácido para baterias de íons de lítio. A implantação em ambientes fechados viu a tecnologia de chumbo-ácido amplamente adotada inicialmente e a tecnologia agora está bem comprovada. No entanto, as baterias de íons de lítio são um avanço tecnológico, pois não requerem manutenção, são mais eficientes e oferecem maior vida útil. Além disso, a química das baterias de íons de lítio permite que elas aceitem uma taxa de corrente mais alta, o que significa que as baterias de íons de lítio carregam mais rapidamente.
As baterias de íon-lítio atualmente vêm com um grande prêmio de preço, especialmente no mercado norte-americano, em comparação com as baterias de chumbo-ácido. O preço das baterias de lítio para empilhadeiras na América do Norte é geralmente duas a três vezes maior do que na China, e a América do Norte também possui estrutura de bateria e medidas de proteção de segurança mais rígidas. No entanto, isso está começando a mudar. Atualmente, as células de chumbo-ácido representam cerca de 80% de todo o mercado de empilhadeiras eletrificadas – um número que prevemos que cairá para 30% até 2030, com as baterias de íons de lítio respondendo pelos 70% restantes (CALSTART & CARB, 2022).
Incentivos acelerarão a mudança dos EUA para empilhadeiras eletrificadas
Como resultado do forte potencial de aumentar a eletrificação no segmento de empilhadeiras, os governos regionais e nacionais estão implementando incentivos para acelerar a adoção de veículos off-road com emissão zero de carbono. Nos EUA, por exemplo, a recente inclusão de equipamentos off-road na Ordem Executiva N-2021-79 de 20 do governador da Califórnia, Gavin Newsom, estabelece um prazo de 2035 para que todas as vendas de equipamentos off-road na Califórnia mudem totalmente para emissão zero modelos. Espera-se que essa legislação estadual inovadora tenha um efeito cascata nas vendas e no uso de empilhadeiras eletrificadas na América do Norte.
O financiamento está sendo fornecido em várias áreas diferentes para incentivar um maior uso de veículos de emissão zero, incluindo máquinas off-road. O Projeto de Incentivo para Equipamentos Off-Road Limpos (CORE) da Califórnia, que abrange empilhadeiras grandes entre vários outros tipos de veículos e equipamentos, visa incentivar as empresas do estado a comprar ou alugar equipamentos off-road com emissão zero. O esquema de vouchers de US$ 273 milhões oferece um desconto no preço de venda ou aluguel de equipamentos off-road com emissão zero, sem exigência de sucata. Há mais financiamento disponível por meio do esquema para infraestrutura de carregamento e abastecimento, bem como para equipamentos implantados em comunidades desfavorecidas, onde os níveis de emissões tendem a ser mais altos.
Também impulsionando a adoção de empilhadeiras de emissão zero e equipamentos de manuseio de materiais nos próximos anos estão vários incentivos e legislações, incluindo a Lei de Redução da Inflação de 2022, o Projeto Nacional dos EUA para Descarbonização do Transporte e o Fundo de Mitigação Ambiental da Volkswagen, que fornece subsídios desfazer-se de equipamentos on-road e off-road poluentes para adquirir modelos de emissão zero. Os incentivos são cruciais para ajudar a compensar o custo comparativamente alto das compras iniciais de equipamentos off-road, e os governos sérios sobre a descarbonização provavelmente descobrirão que fornecer apoio financeiro para os estágios iniciais da adoção de veículos e equipamentos com emissão zero é o melhor caminho a seguir.
A demanda por empilhadeiras está aumentando à medida que a descarbonização ganha ritmo
À medida que o boom das vendas online continua, com o comércio eletrônico atingindo um recorde de 15.7% das vendas totais no varejo em 2020 (Monteiro, 2022), o setor de armazenagem deverá crescer significativamente. Isso continuará a impulsionar a demanda por empilhadeiras elétricas a bateria (tanto tripuladas quanto automatizadas) na América do Norte.
A empilhadeira pequena e ágil tem liderado o caminho quando se trata de tecnologia de bateria na esfera off-road, e a tecnologia de emissão zero para muitos veículos mais leves semelhantes agora está relativamente madura. As empresas estão optando por mudar de baterias de chumbo para íon-lítio para aproveitar melhor densidade de energia, carregamento mais rápido e custos de manutenção mais baixos.
No entanto, a questão não é meramente eletrificação; é também descarbonização e, em alguns casos específicos, a eletrificação pode não ser a melhor resposta para empilhadeiras carbono zero. Embora se espere que a maior parte das vendas de empilhadeiras até o final da década seja impulsionada por íons de lítio, nossa pesquisa indica que, até 2029, mais de 10,000 das mais de 330,000 empilhadeiras previstas para serem vendidas nos EUA serão movidas a combustível de hidrogênio células. As soluções puramente elétricas nem sempre são viáveis em termos de densidade de potência ou alcance para veículos off-road que requerem ciclos de trabalho longos ou não têm acesso a carregamento de alta potência; o uso de veículos com célula de combustível de hidrogênio pode mitigar esses problemas. No entanto, na maioria dos casos, as células de combustível permanecem proibitivamente caras devido à sua necessidade de infraestrutura de geração, armazenamento e reabastecimento de hidrogênio.
É provável que mais incentivos sejam vistos no futuro para a adoção de tecnologia de emissão zero, como empilhadeiras, com o custo de máquinas movidas a bateria continuando a cair à medida que se tornam mais seguras, compactas, de carregamento mais rápido e de melhor desempenho. À medida que os custos diminuem e o desempenho aumenta, haverá benefícios significativos para as empresas em continuar a fazer a mudança, sem mencionar as consideráveis considerações ambientais positivas.
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Sobre o autor
Jacob Whitson é o gerente do programa CORE da CALSTART, a organização sem fins lucrativos nacional de transporte limpo dos EUA.
