Transporte rodoviário de mercadorias sustentável

Como os veículos pesados elétricos podem cobrir longas distâncias e proporcionar um transporte de carga ecológico

A União Europeia exige um corte de 15% nas emissões deCO2 no tráfego rodoviário até 2025, e de 30% até 2030. Um white paper da Connected eMobility Corporate Core Technology da Siemens apresenta duas soluções técnicas - uma infraestrutura de tarifação do departamento Future Grids e a eHighway da Siemens Mobility - que podem dar uma contribuição notável para atingir esse objetivo. Os veículos pesados devem funcionar com acionamentos elétricos no futuro, se possível. Uma infraestrutura apropriada torna possível que tais veículos possam acompanhar os motores a diesel de combustãointensiva em CO2.

Hamburgo-Nuremberg: um corredor de transporte de 610 km dentro da Alemanha das autobahns federais A1, A7, A70, e A7321. Uma rota que os condutores de veículos pesados têm de percorrer em um dia. Quando o combustível está acabando, completa-se com diesel nas áreas de repouso e de serviço ao longo do percurso.

Embora este sistema esteja funcionando bem em todo o mundo, não será mais possível nesta forma na União Europeia (UE) dentro de apenas alguns anos. A razão? A UE criou um regulamento vinculativo que exige uma redução de 15% nas emissões de carbono provenientes do transporte rodoviário já em 2025. Esse número aumenta para 30% até 2030 - e a UE pretende ser neutra em termos de carbono até meados do século. Isso não será possível com sistemas convencionais a diesel.

Com isto em mente, uma gama de tecnologias de acionamento alternativa está sendo desenvolvida e discutida atualmente. Apesar dos esforços para transportar mais mercadorias utilizando sistemas ferroviários eletrificados, os especialistas ainda esperam que o número de veículos comerciais nas estradas aumente em vez de diminuir. Oeko-Institut da Alemanha, por exemplo, prevê que mais da metade dos serviços de transporte de mercadorias continuará a utilizar veículos comerciais rodoviários no futuro, apesar dos esforços para mudar para sistemas ferroviários e de navios. Se não forem feitas melhorias, isso significa mais emissões, não menos.

Transporte de mercadorias sem emissões

Cerca de 25% do dióxido de carbono emitido pelo transporte rodoviário na UE provém de um número relativamente pequeno de veículos: veículos pesados, ou seja, veículos de transporte de mercadorias e ônibus. "É aqui que temos o potencial para reduzir as emissões deCO2 ", observa Martin Kullmann, diretor da Connected eMobility. "Juntamente com colegas de outros departamentos da Siemens - a equipa da Future Grids da Smart Infrastructure e os nossos colegas da eHighway na Siemens Mobility - preparamos um white paper que mostra como já podemos encontrar soluções para problemas difíceis: neste caso, permitindo a eletrificação do transporte pesado de mercadorias a longa distância e garantindo assim um futuro sem emissões"

Fornecimento de energia elétrica no caminho

Os investigadores da Siemens argumentam que os acionamentos elétricos fazem o uso mais eficiente da energia graças a uma combinação de um elevado grau de eficiência e uma ausência de perdas de conversão. No entanto, o transporte de carga pesada de longa distância eletrificada representa grandes desafios para a tecnologia de baterias. Os veículos pesados com drives elétricos que estão sendo desenvolvidos atualmente devem rodar 500 quilômetros ou mais até que necessitem ser recarregados. "Portanto, será necessário fornecer energia adicional aos veículos enquanto eles estão a caminho", comenta Kullmann. "Com base nesta premissa, desenvolvemos dois cenários para ilustrar como as duas tecnologias Siemens disponíveis poderiam ter impacto e complementar-se mutuamente no troço Hamburgo-Nuremberga"

Facilidade de carregamento no futuro próximo

O primeiro cenário ilustra o uso de uma infraestrutura de tarifação de oportunidades. "A Siemens já oferece tecnologias para carregar grandes veículos comerciais no depósito, como carregadores plug-in com cabos refrigerados a líquido e plugues para até 400 ampères", diz Marcel Rümenapf, que chefia a Gerência de Contas da Future Grids. "Quanto maior a capacidade de carga, mais rápido as baterias podem ser carregadas. Assim, também baterias grandes podem ser recarregadas o suficiente dentro do período de descanso legalmente solicitado de 45 minutos, durante o qual o veículo precisa ficar parado". A Siemens está planejando permitir esta oportunidade de recarga não apenas em depósitos, mas também para veículos pesados que cobrem longas distâncias. "Esta é uma área onde a indústria precisa combinar seus pontos fortes e fornecer aos usuários soluções uniformes", salienta Rümenapf. "É por isso que estamos a trabalhar de perto com fabricantes e outros parceiros em comitês de normalização, por exemplo."

Este exemplo de uma instalação de carregamento baseia-se nas necessidades previstas para 2030: a instalação de carregamento do futuro terá mais de cinco estações de carregamento com uma capacidade de carregamento de bem mais de 350 kilowatts. Também terá duas estações que oferecem capacidades de carga de até um megawatt ou superior - na forma de sistemas assistidos por robôs, em alguns casos. Estes irão facilitar a gestão dos grandes plugues e cabos pesados, melhorando a segurança ao conectar e desconectar. Algumas das cargas de pico associadas à energia necessária quando os veículos de carga elétricos estão carregando simultaneamente serão cobertas, a curto prazo, por sistemas de armazenamento de baterias estacionárias e sistemas FV. Isto ajudará os operadores de instalações de carregamento a poupar nos custos de ligação à rede, graças à gestão inteligente da carga.

Fornecimento dinâmico de energia através de linhas aéreas

O segundo cenário delineia a implementação de uma eHighway da Siemens Mobility: é aqui que os veículos híbridos ou movidos a bateria de veículos elétricos de mercadorias atracarão automaticamente em linhas aéreas - semelhantes aos comboios eletrificados - usando um pantógrafo enquanto em rota em troços de estrada muito utilizados. Isto irá fornecer energia ao veículo enquanto ele está em movimento - tanto para o sistema de acionamento em uso como para recarregar a bateria. A ultrapassagem ainda será possível com este sistema. A tecnologia já deu provas em todo o mundo em numerosos projetos piloto.

"Utilizamos nossa experiência em eletrificação ferroviária para desenvolver uma solução viável para as estradas", comenta Hasso Grünjes, chefe da eHighway. Ele observa que a força da eHighway reside na forma como ela combina a eficiência dos sistemas ferroviários elétricos com a flexibilidade dos veículos de carga para produzir um sistema de transporte de carga sustentável baseado na estrada. A utilização de veículos hibridizados com motores de combustão interna permitiria a introdução rápida do sistema. "Se o eHighway é instalado ao longo das rotas clássicas de longa distância de veículos pesados, ele resolve a questão do alcance para veículos de carga movidos a bateria. Enquanto os veículos estiverem em contato com a catenária, a bateria permanece carregada e pode até ser recarregada"

 

O exemplo aqui ilustrado mostra uma catenária alimentada pela rede de média tensão e que corre ao longo da autobahn. A subestação 1 está equipada com aparelhagem de média tensão, transformadores de potência, retificadores e inversores controlados. A energia retirada da linha depende da tecnologia de acionamento utilizada pelos veículos de carga, do tamanho do sistema de armazenamento de bateria instalado e da utilização da capacidade do trecho da linha. É tecnicamente possível transmitir mais de 350 kilowatts para o veículo, parte dos quais podem ser usados para recarregar a bateria enquanto o veículo está em movimento.
No início do processo de expansão, os troços mais utilizados da rota serão eletrificados e expandidos passo a passo para formar uma rede supraregional, nacional e pan-europeia. A eficiência da tecnologia irá aumentar com o tamanho da rede disponível

Pedidos aos órgãos legislativos

O white paper conclui que um panorama tecnológico combinado com pontos de carregamento estacionários ao longo do percurso e linhas de contato aéreas para fornecer um fornecimento dinâmico de energia aos veículos em movimento constitui a opção mais atractiva em termos econômicos e ambientais para o futuro do transporte rodoviário de mercadorias pesadas na Europa. Os autores associam demandas a esta previsão: o investimento deve começar agora na construção e expansão de uma poderosa infraestrutura nacional de fornecimento de energia e conexões de rede ao longo da rede de longa distância. O governo é chamado a colocar em prática estímulos estratégicos e financeiros claros para alcançar este objetivo.

Sandra Maria Wild - Janeiro 2021

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