O caminho para as emissões zero: Veículos pesados eléctricos e a hidrogénio

À medida que os decisores políticos e as partes interessadas mudam a atenção para o sector dos transportes no que respeita às oportunidades de redução das emissões, estão a surgir novos combustíveis e tecnologias. Os veículos eléctricos pesados (HDEV) e os veículos eléctricos pesados a pilhas de combustível (HDFCEV) estão a tornar-se fontes de combustível alternativas viáveis. Tanto os veículos eléctricos como os veículos a hidrogénio são frequentemente agrupados como veículos de emissões zero (ZEV), porque não têm emissões de escape. No entanto, as emissões globais do seu ciclo de vida diferem em função dos métodos de produção.

Os HDEV e os HDFCEV apresentam inúmeras oportunidades e desafios para o sector dos transportes.

Veículos Eléctricos para Veículos Pesados

Os veículos eléctricos para veículos pesados estão mais avançados do que os veículos eléctricos a pilhas de combustível devido ao desenvolvimento extensivo dos VE de passageiros. Os HDEVs oferecem uma maior eficiência e sustentabilidade do transporte de mercadorias, mas também têm em conta a capacidade da bateria, a infraestrutura de carregamento, a autonomia, os custos do veículo e da manutenção, a redução das emissões, o apoio político, o envolvimento dos serviços públicos e a disponibilidade do mercado.

Bateria

A bateria do HDEV é uma consideração fundamental para determinar a aplicação e a eficácia da movimentação de mercadorias. O Conselho Norte-Americano para a Eficiência do Transporte de Mercadorias (NACFE) afirma que um HDEV consome energia a 2 kWh/milha com pesos de bateria que variam entre 14-25 lbs./kWh. À medida que a autonomia de um HDEV aumenta, também aumenta o tamanho e o peso da bateria necessária, o que leva a compensações de capacidade de carga:

• 250 milhas - redução de cerca de 4.000 lbs. de carga
• 500 milhas - redução de cerca de 7.700 lbs. de carga
• 750 milhas - redução de cerca de 15.400 lbs. de carga

Carregamento

Os tempos de carregamento são também uma consideração crucial para as partes interessadas nos veículos pesados devido às suas implicações em termos de custo e tempo. Para uma boa relação custo/eficácia e pontualidade, os HDEV necessitam de carregadores de maior capacidade e mais rápidos, como os de nível 2, os carregadores rápidos de corrente contínua (DCFC) e os carregadores de megawatt-hora (MWh). Os DCFCs serão preferíveis para veículos com baterias maiores ou tempos de permanência mais curtos, enquanto os carregadores de Nível 2 são ideais para veículos estacionados por várias horas ou durante a noite num depósito.

A maior parte da infraestrutura de carregamento de HDEVs existente encontra-se em depósitos privados; no entanto, o National Zero-Emission Freight Corridor Strategy visa colmatar a falta de infra-estruturas para tornar as rotas de longo curso alcançáveis.

Alcance

O evento Run on Less Electric Depot da NACFE mostrou que alguns modelos de HDEV podem percorrer mais de 200 milhas com um único carregamento. Esta capacidade torna-os ideais para rotas de regresso à base de transporte regional médio, em que um camião parte e regressa a um depósito central para uma viagem total de cerca de 300 milhas. Com 22% das emissões dos transportes provenientes de rotas com menos de 250 milhas por dia, os HDEVs podem ter um impacto significativo.

Custos de manutenção e do veículo

O camião a diesel médio custa cerca de $120.000 - $180.000, enquanto os HDEVs podem variar entre $350.000 - $500.000. No entanto, a NACFE prevê que os custos globais de manutenção dos HDEVs serão 40 a 70% inferiores aos dos camiões a diesel. Um estudo do Laboratório Nacional de Energias Renováveis (NREL) concluiu que a paridade de custos dos HDEVs com um camião a gasóleo pode chegar já em 2035.

Redução de emissões

Embora os HDEVs possam ter zero emissões de escape, as suas emissões ao longo do ciclo de vida dependem da fonte de eletricidade utilizada para o carregamento. Por exemplo, o carregamento em estados com redes alimentadas por fontes de combustível alternativas terá menos emissões durante o ciclo de vida do que o gasóleo. A energia eléctrica pode reduzir as emissões em cerca de 60% em comparação com o gasóleo, de acordo com o Departamento de Energia.

Fonte: US DOE AFDC

Apoio Político

A administração Biden, os decisores políticos estaduais e locais e as empresas de serviços públicos implementaram políticas e financiamento para mitigar os custos iniciais mais elevados e a infraestrutura de carregamento insuficiente dos HDEVs.

• A Redução da Inflação (IRA) inclui subsídios como o Crédito para Veículos Limpos Comerciais, que subsidia 40.000 dólares por camião, e o Crédito para Infra-estruturas de Combustíveis Alternativos, cujo valor varia.
• A Estratégia Nacional de Corredores de Carga com Emissão Zero tem como objetivo estabelecer infra-estruturas de carregamento e abastecimento de ZEV com base em políticas estatais e regionais, concentrações de movimento de carga e localizações portuárias, entre outras coisas.
• A Agência de Proteção Ambiental (EPA) finalizou as suas Normas de Emissões de Veículos Pesados da Fase 3, que se espera que estimule os fabricantes a concentrarem-se ainda mais nas ofertas de ZEV.

A nível estatal, a Califórnia está a impulsionar a adoção de HDEVs através de iniciativas-chave como a regra Advanced Clean Trucks, que já foi adoptada em vários outros estados, e a regra Advanced Clean Fleets. Para apoiar as suas políticas ZEV, a Califórnia implementou o programa HVIP para incentivar as compras. Vários estados também se juntaram coletivamente para apoiar o MOU Multi-State Medium- and Heavy-Duty Zero Emission Vehicle (MHDZEVs), centrado no aumento da adoção de MHDEVs e no investimento em infra-estruturas de carregamento essenciais.

Utilities

Os utilitários estão a fornecer ativamente incentivos para infra-estruturas de carregamento e a realizar estudos para garantir a implementação eficiente de infra-estruturas de carregamento de HDEVs. Daimler Truck North America, Ford Motor Company, General Motors Company, Hino Motors Limited, Inc., Isuzu Technical Center of America, Inc., Navistar, Inc., PACCAR Inc., Stellantis N.V., Truck and Engine Manufacturers Association, e Volvo Group North America.

Veículos eléctricos de pilha de combustível para pesados

Muitos dos factores de mercado e de política para os veículos pesados eléctricos também se aplicam aos veículos eléctricos de pilha de combustível. No entanto, os veículos de célula de combustível de hidrogénio estão atualmente menos desenvolvidos e têm uma menor presença no mercado.

Bateria e Célula de Combustível

Os HDFCEVs oferecem melhor alcance, reabastecimento mais rápido e maior carga útil em comparação com os HDEVs devido à dupla célula de combustível e bateria eléctrica. A Clean Air Task Force (CATF) descobriu que um camião de longo curso, Classe 8, com um tanque de hidrogénio de 100 kg pode reabastecer aproximadamente 15 vezes mais rápido do que carregar uma bateria de 1 ou 2 MWh num HDEV. As células de combustível mais leves dos HDFCEVs também lhes permitem transportar mais carga. A análise da CATF indica que os HDFCEV só precisam de reduzir a carga em cerca de 500 a 1.000 libras. Assim, os HDFCEVs são favorecidos para movimentos de carga de longo curso a longo prazo.

Redução de emissões

A mudança de veículos a diesel para veículos eléctricos com células de combustível de hidrogénio pode reduzir significativamente as emissões, mas a extensão dependerá de como o hidrogénio e a eletricidade são produzidos. As maiores reduções ocorrem se o hidrogénio for produzido a partir da eletrólise, utilizando energias renováveis, em vez da reforma do metano a vapor com gás natural. De acordo com o Conselho Internacional para os Transportes Limpos, os HDFCEVs têm emissões do ciclo de vida 15-33% mais baixas quando utilizam eletricidade e hidrogénio baseados em combustíveis fósseis em comparação com os camiões a diesel.

Apoio à política

Hydrogen Shot

O DOE dos EUA anunciou a atribuição de cerca de 7 milhões de dólares a sete projectos de centros de hidrogénio em todo o país, incluindo a Califórnia, o Noroeste do Pacífico, o Centro-Oeste, os Grandes Lagos, o Meio-Atlântico, entre outros. Estes prémios, que fazem parte da iniciativa Hydrogen Shot, irão explorar diferentes matérias-primas e casos de utilização para reduzir o custo do hidrogénio limpo em 80% - para 1 dólar/quilograma - até 2031. Os projectos irão explorar diferentes matérias-primas e casos de utilização, ajudando, em última análise, a reduzir os custos de produção e a fazer avançar os HDFCEV (entre outras aplicações de hidrogénio).

Disponibilidade no mercado

A Nikola é o fabricante mais conhecido no espaço dos HDFCEV, em parte devido às dificuldades decorrentes de ser pioneiro. Apesar dos desafios comerciais que afectaram a empresa, outros fabricantes viram o potencial de participação no mercado dos HDFCEV, como a Honda e a Toyota Kenworth. Ainda assim, em comparação com a crescente disponibilidade de HDEVs, a oferta de HDFCEVs é visivelmente limitada.

Papel da CleanMile na adoção de HDEVs e HDFCEVs

Tanto o sector público como o privado estão a promover a disponibilidade e a viabilidade de HDEVs e HDFCEVs. Embora a adoção possa ser lenta inicialmente, os futuros avanços no peso das baterias, no custo dos veículos e no desenvolvimento de infra-estruturas e políticas irão aumentar a sua eficiência e rentabilidade.

Para compreender os casos de utilização de energias alternativas na sua rede de transportes, considere CleanMile.