Abastecer o futuro: Uma visão geral da energia alternativa para os transportes

Tanto os expedidores como os transportadores têm muito a considerar quando pretendem diversificar o seu cabaz de energia de transporte. É um ato de equilíbrio que envolve vários factores, incluindo o investimento de capital, o custo do consumo, a infraestrutura disponível e os objectivos de sustentabilidade.

Embora o gasóleo tradicional continue a ser o combustível de eleição para os transportes pesados num futuro próximo, outras formas de energia estão lentamente a tornar-se opções mais viáveis. Cada uma delas oferece potenciais benefícios e obstáculos a superar.

No seu artigo sobre os Desafios das Energias Alternativas nos Transportes, o Diretor de Conhecimento Aplicado da Breakthrough, Brett Wetzel, observa que a indústria chegou a um ponto em que muitos estão à espera e a observar como os primeiros a adotar dão os primeiros passos no espaço das energias alternativas. O mercado tem muito trabalho a fazer para superar os desafios do custo de entrada, limitações de infraestrutura e falta de conscientização, bem como a necessidade de padronização.

Um relatório de 2018 da Agência Internacional de Energia (AIE) constatou que, embora se espere que a adoção de energias renováveis no sector dos transportes cresça 19% entre 2018 e 2023, os transportes ficam atrás dos sectores da eletricidade e do aquecimento, com a menor penetração de energias renováveis.

Na conferência do The Mercury Group de 2018 da Breakthrough, registámos dados que mostram que o transporte ultrapassou a geração de energia por ser a indústria mais intensiva em carbono em 2016. Historicamente, a dependência do setor de energia do carvão tornou-o uma das indústrias mais prejudiciais e "sujas" em termos de uso de energia. No entanto, nos últimos anos, o sector da energia reduziu significativamente a sua pegada de carbono, enquanto os transportes continuam a depender fortemente de produtos refinados de petróleo bruto - outro nicho de fontes de energia famosamente sujas. Agora, é a vez do transporte seguir os passos da energia e buscar formas de reduzir as emissões.

Wetzel diz que, em meio a todo o otimismo em torno dos avanços no transporte sustentável, os participantes da indústria devem trabalhar juntos para abrir caminho para o uso de energia alternativa.

"Esses desafios devem ser dimensionados coletivamente pela indústria de transporte para proliferar a adoção de diversos tipos de energia."

Observar mais de perto quatro tipos principais de energias alternativas ajudará os expedidores a identificar estratégias que façam mais sentido para a estratégia de transporte de sua organização.

1.  Biodiesel, Diesel Renovável

O governo federal incentiva a adoção de combustíveis alternativos, especificamente no transporte, através do programa Renewable Fuel Standard (RFS). Este programa exige a mistura de combustíveis alternativos - como o gasóleo renovável, o biodiesel, o etanol e o gás natural renovável (que abordaremos mais tarde) - com o abastecimento de combustíveis fósseis, para diminuir gradualmente as emissões de gases com efeito de estufa.

À medida que o governo aumenta os requisitos mínimos de mistura todos os anos, a quota de mercado existente difunde-se entre uma mistura mais ampla de tipos de combustível. A ideia subjacente a este programa é promover a adoção gradual de novas energias em vez de as impor de uma só vez. O RFS é também a razão pela qual o etanol é encontrado na gasolina que abastece o seu carro ou veículo pessoal. Descubra mais sobre o programa RFS no blogue Breakthrough:

Exemplos de misturas comuns de biodiesel e biocombustível vistas na maioria dos postos de abastecimento incluem E10, B5 e B2. Além disso, B20 é uma mistura de biodiesel que é exigida em Minnesota durante os meses de verão.

O diesel renovável é derivado dos mesmos tipos de matéria-prima que o biodiesel. O processo de hidrotratamento, que é comumente usado em refinarias de petróleo, cria um produto que é quase idêntico ao diesel convencional.

Oportunidades e Desafios: O aspeto mais limitador do biodiesel e de biocombustíveis avançados semelhantes é o facto de serem utilizados apenas para mistura. O biodiesel puro não pode ser utilizado em temperaturas mais frias porque pode cristalizar e gelificar, danificando potencialmente o motor de um camião. Por esta razão, a maioria dos principais fabricantes de motores anula as garantias se uma mistura superior a 20% for utilizada num motor a diesel.

A maior vantagem do diesel renovável é que pode ser um substituto direto do diesel tradicional e pode ser utilizado em motores a diesel comuns, mas o custo de produção é elevado, impedindo uma utilização mais generalizada em toda a indústria.

Sustentabilidade: Tanto o biodiesel como o gasóleo renovável são combustíveis não fósseis produzidos a partir de resíduos orgânicos, como óleos vegetais e gorduras animais, o que os torna mais sustentáveis quando comparados com os produtos tradicionais refinados a partir de petróleo bruto.

O biodiesel e os biocombustíveis dominam atualmente as alternativas ao gasóleo à escala nacional, devido aos requisitos de mistura a nível estatal e ao programa padrão de combustível renovável. A maior parte do diesel renovável é vendida na Califórnia, onde o Padrão de Combustível de Baixo Carbono do estado o torna competitivo com os preços do diesel tradicional. O gasóleo renovável puro emite menos 60% de emissões ao longo do ciclo de vida do que o gasóleo tradicional, o que o torna uma opção atractiva do ponto de vista das emissões, mas o custo de produção torna difícil a sua adoção singular em todas as frotas.

O custo do diesel renovável, bem como de outros combustíveis alternativos, torna-se continuamente mais acessível à medida que novos regulamentos e incentivos criam um cenário competitivo.

2.  Gás Natural

O gás natural comprimido (GNC) foi uma das principais alternativas em veículos de consumo há décadas, mas continuou a ganhar quota de mercado no espaço de transporte pesado nos últimos tempos. O combustível em si oferece um preço baixo e estável e emissões reduzidas em comparação com o gasóleo.

O gás natural liquefeito (GNL) é menos popular do que a forma condensada do gás natural porque tem de ser levado a temperaturas muito baixas para liquefazer o combustível, o que torna a sua produção, armazenamento e transporte mais dispendiosos. Também emite níveis mais elevados de gases com efeito de estufa através deste processo de arrefecimento, o que torna os seus benefícios ambientais mais reduzidos. O gás natural renovável (GNR) é quimicamente o mesmo que o gás natural convencional, mas é obtido a partir de fontes renováveis, como resíduos animais, gás de aterro e matéria orgânica em decomposição. Isto é importante de notar devido à sua intensidade de carbono - em alguns casos, particularmente nos resíduos de lacticínios, elimina de facto as emissões de carbono no seu ciclo de vida de produção. O GNC e o GNR partilham a mesma rede de gasodutos e utilizações, pelo que, uma vez refinados até à sua forma final, são indistinguíveis, mas a compreensão do ciclo de vida desta fonte de energia torna-se imperativa para compreender a intensidade global do carbono.  Para saber mais sobre as emissões do ciclo de vida, consulte o nosso artigo sobre o que os expedidores precisam de saber sobre o LCFS.

Os veículos que funcionam a gás natural requerem motores e estações de abastecimento diferentes dos camiões a diesel, o que significa que o investimento inicial é significativo.

Veja o nosso artigo, Gás Natural | Energia Alternativa 101 para uma análise completa de GNC vs. GNL e um olhar mais aprofundado sobre esta fonte de combustível.

Oportunidades e Desafios: Um dos benefícios do GNC é que ele experimenta muito menos volatilidade de preços do que o diesel. Normalmente, quando um expedidor reembolsa um transportador pelo GNC, o reembolso baseia-se num preço fixado no início de cada mês.  O gás natural é muito abundante nos EUA devido ao boom do xisto, que resultou no aumento da produção interna de petróleo e gás. A oferta de gás natural atualmente produzida é tão significativa que alguns produtores de petróleo têm de queimar o excesso de oferta devido à falta de capacidade dos gasodutos.

Um dos maiores desafios que se colocam à adoção do GNC é o facto de ser comparado diretamente com o gasóleo, porque o gasóleo tem sido o padrão da indústria.   Nos últimos meses, os preços do gasóleo estiveram baixos tornando-o uma opção mais rentável em relação ao GNC. Antes da queda do mercado de petróleo bruto no final de 2014, quando o preço do petróleo estava acima de US $ 100 o barril, o GNC proporcionou uma economia de custos de cerca de US $ 1 por galão em relação ao diesel com uma estratégia bem gerenciada. No entanto, a recente conjuntura de preços baixos do gasóleo faz com que abastecer os camiões com gasóleo seja economicamente mais vantajoso. Se, e quando, o preço do petróleo subir novamente, o GNV está posicionado para ser um dos combustíveis alternativos mais práticos se todos os outros fatores se alinharem.

Como apontamos em nosso artigo A Viabilidade do GNV na Cadeia de Suprimentos, a infraestrutura para o gás natural ainda está em expansão, no entanto, esse crescimento desacelerou ano a ano desde 2014. Independentemente disso, a estabilidade contínua dos preços torna-a uma opção atraente quando implementada nos casos de uso certos.

Sustentabilidade: O GNV queima muito mais limpo, emitindo menos emissões de gases de efeito estufa (GEE) do que o diesel no ponto de combustão. No entanto, ainda é um combustível fóssil, e a maior parte dele vem de operações de perfuração em grande escala, que têm uma grande pegada de carbono. O GNR é uma opção renovável para o consumo de gás natural, mas o custo da sua produção continua a ser elevado. O GNR, também conhecido como biometano, é um biocombustível avançado produzido a partir de material orgânico, incluindo resíduos de aterros sanitários e gado. Os programas que tiram partido dos incentivos federais e estatais podem melhorar a sua viabilidade financeira. As emissões do ciclo de vida tornam-se mais importantes para o GNR porque o seu processo de produção redirecciona os gases de metano - que de outra forma seriam libertados para a atmosfera.

A Califórnia está a liderar a utilização do GNR para combustível de transporte com regulamentos e incentivos para a implementação de tecnologia para o tornar mais competitivo em termos de custos com o gasóleo.

3.Enquanto o GNC pode ser a opção de energia alternativa de longo curso mais viável no momento, os veículos elétricos movidos a bateria (BEVs) também estão fazendo manchetes e podem ser a opção mais promissora se a tecnologia continuar avançando.

No momento em que este artigo foi escrito, os BEVs ainda não ganharam trações convencionais em aplicações pesadas, mas as principais encomendas no setor de remessas sinalizam o início de uma mudança. Estas compras incluem a encomenda pela UPS de 950 camiões de entrega eléctricos da Workhouse e reservas de camiões eléctricos a bateria de classe 8 para serviços pesados, como os semis da Tesla, por parte dos principais expedidores, retalhistas e transportadores de bens de consumo embalados (CPG).

Os disruptores do mercado, como a Tesla e a Thor, estão a ser recebidos por pilares da indústria como a Daimler e a Cummins para desenvolverem os VEB do mercado de transporte de mercadorias de amanhã. Algumas destas empresas anunciaram que estes camiões eléctricos a bateria deverão estar disponíveis e incorporados nas cadeias de abastecimento de transportes no final de 2019 ou no início de 2020.

Oportunidades e Desafios: O futuro dos VEB parece brilhante, uma vez que estas tecnologias são adoptadas na cadeia de abastecimento principal. As principais vantagens dos VEB são o aumento da eficiência energética e os benefícios a longo prazo em termos de custos, devido à redução dos custos da energia em comparação com o gasóleo. A potência e o desempenho poderão competir diretamente com as unidades de tração a gasóleo - uma caraterística que ainda não é partilhada por nenhum outro tipo de energia. Por último, as emissões de escape caem para zero, o que os torna altamente atractivos para áreas urbanas congestionadas, e as emissões do ciclo de vida continuarão a melhorar à medida que a rede de energia dos EUA continua a afastar-se dos combustíveis fósseis.

O maior obstáculo para os VEB é a falta de infra-estruturas. Por essa razão, os expedidores com maior probabilidade de tirar partido dos camiões eléctricos são os que têm frotas privadas que percorrem vias específicas. Estes carregadores podem investir em infra-estruturas de carregamento no local ou ao longo de rotas específicas. Outra estratégia potencial é a utilização de veículos eléctricos dentro dos limites da cidade para rotas repetitivas, como o trânsito urbano, enquanto os camiões a diesel continuam a transportar mercadorias em percursos mais longos em todo o país.

A infraestrutura pode ser escassa, mas as limitações no alcance da carga da bateria agravam este desafio. As baterias são extremamente pesadas. Os camiões têm uma capacidade de carga restrita em termos de peso, pelo que não é atraente prescindir de um camião completo em troca de um grupo motopropulsor electrificado. Além disso, a tecnologia das baterias demora demasiado tempo a carregar uma bateria e, uma vez totalmente carregada, a sua autonomia não é suficientemente longa para a maioria dos transportes de longo curso - garantindo apenas uma autonomia de cerca de 300 milhas, em comparação com o tradicional transporte OTR de cerca de 1.000 milhas ou mais. Por cada minuto em que um camião não está em movimento, ganha $0 dólares, pelo que o tempo de inatividade - e as paragens frequentes - não são atraentes na maioria das cadeias de abastecimento. Eventualmente, poderíamos ver empresas de serviços públicos, empresas multinacionais de energia e fabricantes de veículos elétricos, como a Tesla, construindo estações para apoiar sua rede específica de caminhões.

Sustentabilidade: Os regulamentos e incentivos de emissões de GEE da Califórnia também estão abrindo caminho para essa energia alternativa. No final de 2018, a Anheuser-Busch, uma grande produtora de cerveja, anunciou seus planos de adicionar quarenta caminhões Tesla totalmente elétricos à sua frota como parte de seus esforços para reduzir as emissões de carbono.

A eletricidade como energia alternativa mostra muitas promessas para os remetentes que buscam opções sustentáveis, à medida que as emissões de carbono do tubo de escape são eliminadas. No entanto, a medição dos verdadeiros benefícios de sustentabilidade dos camiões eléctricos torna-se complicada porque é necessário considerar também as emissões do ciclo de vida e, mais especificamente, a forma como a energia para criar a eletricidade foi produzida. Por exemplo, a eletricidade produzida a partir de centrais a carvão continua a emitir quantidades significativas de gases com efeito de estufa para a atmosfera, em comparação com a eletricidade produzida a partir de uma turbina eólica. Isto tornar-se-á cada vez mais relevante à medida que a tecnologia prolifera em toda a indústria e que a comunicação e a eliminação das emissões de carbono se tornam mais regulamentadas.

4.  Célula de Combustível de Hidrogénio

Os veículos eléctricos de célula de combustível de hidrogénio (FCEV) são semelhantes aos camiões eléctricos porque ambos são alimentados por bateria, no entanto, a fonte de energia diferencia os dois. Estes veículos pesados utilizam uma célula de combustível para combinar hidrogénio puro e oxigénio que, por sua vez, produz eletricidade para alimentar a bateria do camião. Os fabricantes mais conhecidos deste tipo de transporte são a Nikola e a Toyota.

Oportunidades e Desafios: O preço é o maior desafio que se coloca à adoção das células de combustível de hidrogénio como fonte de energia alternativa. A energia para alimentar o camião é cara e pode não fazer sentido do ponto de vista financeiro para a maioria dos expedidores e transportadores. O hidrogénio é caro e difícil de processar, e o seu transporte pode ser ainda mais dispendioso. No entanto, à medida que for surgindo nova tecnologia de baterias, é possível que o preço baixe e esta se torne uma opção mais atractiva.

A maior vantagem que os camiões de célula de combustível de hidrogénio têm sobre outras opções eléctricas é a autonomia. Espera-se que os veículos eléctricos tenham um alcance máximo de 100 a 300 milhas com uma única carga, embora a Tesla afirme que os seus semis eléctricos têm um alcance de 600 milhas. Por outro lado, a Nikola afirma que os seus camiões de célula de combustível a hidrogénio podem percorrer mais de 1.000 milhas de cada vez, o que os torna uma opção atractiva e eficiente em termos energéticos para longas distâncias.

A tecnologia de célula de combustível a hidrogénio enfrenta uma batalha ainda mais difícil do que a eléctrica em termos de infra-estruturas. Embora os camiões a hidrogénio necessitem de menos recargas devido ao seu maior alcance, continuam a precisar de postos de abastecimento de hidrogénio específicos. Em 2018, havia apenas 40 postos públicos de abastecimento de hidrogênio nos Estados Unidos e todos eles estão na Califórnia.

Sustentabilidade: Converter gás hidrogênio em eletricidade é relativamente limpo quando se considera as emissões do escapamento. A utilização do gás hidrogénio produz apenas calor e água como subprodutos. Apesar desta emissão limpa, a produção de hidrogénio suscita preocupações de sustentabilidade.  Alguma produção de hidrogénio depende de combustíveis fósseis e de um processo termoquímico conhecido como reforma de vapor de metano. Estes processos emitem gases com efeito de estufa, razão pela qual considerar as emissões do ciclo de vida das fontes de energia se tornou cada vez mais importante para garantir verdadeiras práticas de cadeia de fornecimento sustentáveis.

A alternativa é utilizar hidrogénio renovável, através da eletrólise de moléculas de água e micróbios produtores de hidrogénio, mas a tecnologia ainda é de utilização limitada e os processos são considerados caros.

Qual é a sua estratégia de combustível alternativo?

Decidir quais os combustíveis alternativos que são as opções certas para a sua estratégia de transporte pode resumir-se aos valores fundamentais da sua organização. Se enfatiza a sustentabilidade e quer ser visto como uma marca amiga do ambiente e com visão de futuro, seja um dos primeiros a adotar. Se estiver empenhado em reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, poderá ter de suportar preços de energia mais elevados até que a tecnologia e os métodos se tornem mais comuns, mas é mais provável que esteja na vanguarda de um sector em rápida mudança.

Os maiores desafios para todos os expedidores e transportadores são os custos e as complicações da mudança do gasóleo para combustíveis alternativos. Mesmo que os combustíveis alternativos ganhem cada vez mais quota de mercado, o gasóleo continua a ser a opção economicamente mais viável para transportar mercadorias para o mercado e, provavelmente, continuará a sê-lo num futuro próximo. No entanto, o gasóleo é também uma mercadoria muito volátil e a diversificação das carteiras de energia proporciona flexibilidade aos expedidores, apoiando uma cadeia de abastecimento ágil. O estabelecimento de parcerias estratégicas com transportadoras e fornecedores de energia pode aumentar a viabilidade financeira e o sucesso do programa a longo prazo. O Breakthrough pode ajudar.

Gerir os custos de combustível e navegar nas decisões relativas ao futuro do transporte é mais fácil quando se tem o Breakthrough como parceiro estratégico da cadeia de suprimentos. Temos experiência interna e conexões de rede para ajudá-lo a tomar decisões baseadas em dados em torno do futuro de suas estratégias de transporte e cadeia de suprimentos.

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