Isto criará um novo mercado de baterias que, de acordo com o novo relatório da IDTechEx "Mercados de Baterias para Máquinas de Construção, Agricultura e Mineração 2024-2034", crescerá para um valor de 7,8 mil milhões de dólares, com uma taxa de crescimento anual constante de 27,1% ao longo de 10 anos e uma procura anual de mais de 50 GWh em 2034.
O mercado de câmaras e módulos (CAM) exige uma grande variedade de tamanhos de baterias. Fonte: IDTechEx
A indústria de máquinas CAM chegou um pouco atrasada à festa da eletrificação, mas isso significa que beneficia de uma cadeia de fornecimento de eletrificação próspera e consolidada, cortesia da indústria automóvel. Nos primórdios da eletrificação automóvel, dois fatores impulsionaram o desenvolvimento das baterias: a densidade de energia para a autonomia e o custo da bateria. Assim, a indústria dos veículos elétricos deu prioridade às baterias de níquel-manganês-cobalto (NMC) e de fosfato de ferro-lítio (LFP), que oferecem uma solução equilibrada para estes dois fatores. No entanto, um novo relatório de pesquisa de mercado da IDTechEx conclui que as máquinas CAM têm uma grande variedade de necessidades, criando oportunidades para as tecnologias de baterias para além do panorama automóvel estabelecido.
Muitas tecnologias de baterias estão a chegar ao mercado atualmente, desde evoluções da tecnologia de iões de lítio até opções revolucionárias de iões de sódio. Cada tecnologia tem os seus prós e contras; por exemplo, as baterias de titanato de lítio (LTO) oferecem uma vida útil dez vezes superior às outras baterias, mas têm metade da densidade de energia. Ou as baterias que utilizam silício em vez de grafite no ânodo oferecem uma densidade de energia excecional e uma elevada capacidade de potência, mas apresentam uma vida útil mais curta em ciclos. Como em quase tudo na vida, há concessões a fazer; não existe uma solução perfeita que ofereça a melhor densidade de energia, potência, longevidade, custo e segurança num único pacote. Felizmente, na CAM, encontramos frequentemente tipos de máquinas com necessidades que estão alinhadas com as vantagens e desvantagens das opções de baterias atuais.
Os camiões de transporte são um bom exemplo de uma máquina CAM com necessidades altamente especializadas. Estas máquinas gigantescas, com mais de 150 toneladas, são utilizadas para transportar matérias-primas extraídas de minas de todo o mundo. O seu tempo de funcionamento é enorme, uma vez que normalmente funcionam durante mais de 20 horas por dia, 360 dias por ano. Devido ao seu peso e tempo de funcionamento, requerem baterias grandes para realizar o seu trabalho. A IDTechEx já viu baterias até 2 MWh nestas máquinas. Para se ter uma ideia, 2 MWh equivalem a 20 baterias de um Tesla Model S ou 50 baterias de um Nissan Leaf (40 kWh cada). Uma bateria deste tamanho pesaria cerca de 10 toneladas e provavelmente custaria entre 500 mil e um milhão de dólares. Felizmente, considerando que a máquina já pesa tanto e transporta cargas úteis de centenas de toneladas, o tamanho e o peso da bateria não são críticos; na verdade, os motores que o grupo motopropulsor elétrico substitui já pesam entre 10 e 25 toneladas.
Para um camião basculante elétrico, a IDTechEx identifica três prioridades principais que o tipo de bateria escolhido deve cumprir:
1. Deve ser capaz de um carregamento rápido para proporcionar o tempo de atividade necessário para estas máquinas.
2.º Deve ter uma longa vida útil. A IDTechEx estima que um camião basculante passará por 12.000 ciclos de carga ao longo da sua vida útil.
3.º Deve ser economicamente viável. Algumas tecnologias de baterias não durariam 12.000 ciclos, exigindo substituições dispendiosas. Algumas tecnologias podem atingir esta vida útil, mas geralmente custam um pouco mais.
Tendo em conta estas prioridades, o relatório da IDTechEx conclui que a tecnologia LTO é uma ótima opção para camiões de carga. A LTO é uma tecnologia muito fiável, e os conjuntos de baterias disponíveis nos fabricantes de sistemas chave na mão, como a Forsee Power, a ABB e a Voltabox, têm uma vida útil entre 20.000 e 100.000 ciclos. Além disso, apresenta um excelente desempenho em carregamento rápido, com muitos modelos capazes de carregar em 6 minutos ou menos. Claro que a LTO tem as suas desvantagens: a sua densidade energética é aproximadamente metade da das opções LFP, e o seu custo por kWh é mais elevado. No entanto, nenhum destes fatores é particularmente importante para os camiões de carga. São suficientemente grandes para suportar o peso adicional, e a longa vida útil das baterias LTO elimina a necessidade de substituições, compensando largamente o custo adicional.
No entanto, as baterias de grande capacidade e as características de carregamento rápido apresentam outro problema: o próprio carregamento. Se uma bateria de 2 MWh fosse carregada em 6 minutos, necessitaria de uma ligação à rede elétrica de 20 MW. Esta procura de energia é tão elevada que seriam necessárias aproximadamente seis turbinas eólicas offshore dedicadas para a carregar. Estão a ser exploradas soluções para estas necessidades de carregamento, um tema analisado no relatório da IDTechEx, "Carregamento Off-Grid para Veículos Elétricos 2024-2034: Tecnologias, Benchmarking, Empresas e Previsões".
A indústria da manufatura aditiva está repleta de máquinas como estas. Máquinas que possuem um conjunto específico de necessidades para as suas utilizações especializadas. As mini escavadoras têm chassis pequenos que exigem soluções semelhantes às da indústria automóvel. As grandes carregadoras requerem baterias grandes e de baixo custo, o que pode criar um mercado para soluções de iões de sódio. Na agricultura, o espaço no chassis é mais limitado, mas a utilização sazonal significa que são necessários menos ciclos, o que poderá abrir caminho para as tecnologias de ânodo de silício.
Autor: Dr. James Jeffs, Analista de Tecnologia Sénior da IDTechEx
