Células de combustível de hidrogênio em equipamentos de movimentação de materiais

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Um dos combustíveis mais populares para alimentar empilhadeiras é o propano. Durante um webinar recente do Engine Technology Forum sobre autogás propano, Gavin Hale do Propane Education & Research Center (PERC) disse que o propano movimenta cerca de 600.000 empilhadeiras nos Estados Unidos.

Fontes de energia elétrica, no entanto, estão fazendo progressos em empilhadeiras. Jacob Whitson, da organização sem fins lucrativos CALSTART, que quase 250.000 empilhadeiras elétricas a bateria serão vendidas nos EUA até o final de 2029.

Também estão ganhando força as empilhadeiras elétricas de célula de combustível de hidrogênio. Um porta-voz do Departamento de Energia dos EUA (DOE) disse por e-mail que atualmente há mais de 60.000 dessas máquinas implantadas nos EUA. Isso é um aumento em relação às 20.000 em novembro de 2018, conforme publicado na época.

Variedade de movimentação de materiais

E não são apenas empilhadeiras. Células de combustível de hidrogênio estão abrindo caminho em uma variedade de soluções de movimentação de materiais.

Um manipulador de contêineres elétrico de célula de combustível trabalhando no Porto de Los Angeles, na Califórnia. (Foto: Hyster)

“Embora o uso de fontes avançadas de energia elétrica, como HFCs (células de combustível de hidrogênio) ou baterias de íons de lítio, seja geralmente mais maduro para linhas de equipamentos menores e de menor capacidade, como empilhadeiras, vale a pena notar que a adoção de HFC está crescendo em outros tipos de equipamentos de movimentação de materiais, como equipamentos de movimentação de contêineres comumente usados para mover contêineres de transporte em portos�, disse Lucien Robroek, presidente de Soluções Globais de Tecnologia da Hyster Company, por e-mail.

“Na verdade, aplicações que usam equipamentos de manuseio de contêineres estão entre aquelas com maior potencial para HFCs�, ele disse. Isso se deve em grande parte à alta capacidade de carga da máquina e à necessidade de operar praticamente 24/7/365.

FCEV vs. BEV

Robroek disse que há uma variedade de fatores que contribuem para a escolha de um veículo elétrico de célula de combustível (FCEV) em vez de um veículo elétrico de bateria (BEV) em aplicações de movimentação de materiais. Isso inclui fontes de energia, tamanho da frota, tempos de execução, espaço disponível, metas de sustentabilidade e o ambiente regulatório.

“Em geral, porém, o tempo necessário para o carregamento e o tempo que o equipamento pode funcionar com uma carga têm sido historicamente os principais desafios para a energia elétrica da bateria em aplicações de alta capacidade com ciclos de trabalho pesados�, disse Robroek.

Por exemplo, ele disse que, para operações alimentadas por CI com ciclos de trabalho que duram o equivalente a vários turnos de oito horas, mudar para uma solução elétrica a bateria pode significar investir em empilhadeiras adicionais para lidar com máquinas que devem ser temporariamente retiradas de serviço para recarga de bateria.

“As células de combustível, por outro lado, não precisam ser recarregadas�, disse Robroek. “Em vez disso, os operadores reabastecem um tanque de hidrogênio, semelhante ao tempo gasto para reabastecer um ICE.�

Ele acrescentou que as inovações em máquinas elétricas a bateria tornaram possível que as empilhadeiras operem por oito horas inteiras antes de precisarem ser recarregadas.

“Para operações que não exigem que os caminhões funcionem continuamente em vários turnos ou que possam acomodar uma frota maior de caminhões, a bateria elétrica pode ser uma opção forte�, disse Robroek.

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Estabilidade da rede

No entanto, outro desafio para equipamentos elétricos a bateria é a rede elétrica, que, segundo Robroek, exige uma avaliação da estabilidade da rede local.

“A casa média usa 29,5 kWH por dia�, ele disse. “Em contraste, carregar uma frota de 100 manipuladores de contêineres com um pacote de bateria de 260 kWH uma vez por dia requer mais de 20.000 kWh � demanda suficiente para sobrecarregar a capacidade da rede.�

Frotas menores, aliadas à capacidade de carregar durante a noite ou com um cronograma de carregamento escalonado, podem não ser um problema tão grande, principalmente quando a rede é robusta, disse Robroek.

Infraestrutura de abastecimento

De acordo com Robroek, o abastecimento de FCEVs requer estações de abastecimento de hidrogênio no local e, dependendo da estratégia de fornecimento de hidrogênio da empresa, armazenamento.

“O combustível de hidrogênio pode ser entregue a estações de armazenamento e abastecimento ou gerado no local�, ele disse. “A quantidade de hidrogênio que uma operação usa é um fator crítico para determinar qual método de fornecimento de hidrogênio faz sentido.�

Ao abastecer um único veículo, por exemplo, uma organização pode escolher simplesmente receber a entrega de pacotes de tanques de hidrogênio para volumes menores ou um trailer de tubo para volumes maiores, disse Robroek. No entanto, a geração de hidrogênio no local faz sentido quando o consumo passa de 800 kg por dia ou se a distância de entrega se torna um problema.

“Quanto ao manuseio e armazenamento de combustível de hidrogênio, as operações devem armazená-lo em um local seguro, limpo e seco, e consultar o manual do operador ou de serviço para obter a temperatura de armazenamento adequada e as condições ambientais�, disse Robroek. “As operações também devem eliminar todas as fontes de ignição dentro de 25 pés da área de armazenamento e não podem executar trabalho a quente � trabalho que exija uma chama aberta � dentro de 25 pés da área de armazenamento.�

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Baterias TPPL em aplicações de movimentação de materiais: hoje e amanhã Max Khabur, da OneCharge, analisa baterias de chumbo puro de placa fina (TPPL) para empilhadeiras elétricas e examina seu futuro competindo com suas equivalentes de lítio.
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