Futuro livre dos fósseis para maquinário de trabalho em via permanente

Atualmente, as máquinas de trabalho em vias são movidas predominantemente por motores a diesel. Segundo o Instituto de Engenharia Ferroviária e Economia de Transporte da Universidade de Tecnologia de Graz, o trabalho de manutenção de vias da companhia ferroviária nacional da Áustria (ÖBB) produz 9.600 toneladas de CO₂ anualmente (consumo de combustível, transporte de máquinas e materiais, e produção). Isso mostra o imenso potencial de mudança que pode ocorrer em sistemas de propulsão alternativos para fins de redução das emissões de gases de efeito estufa das máquinas de trabalho em vias. Pressupõe-se também que as máquinas de trabalho em vias estarão sujeitas a regulamentações mais rígidas no futuro. O objetivo do estudo FFF é analisar diferentes soluções que estão sendo desenvolvidas na indústria de transportes e avaliar sua aplicabilidade ao setor ferroviário e a máquinas de trabalho em vias. A análise leva em consideração aspectos específicos do mercado, bem como fatores de risco. Com base nos resultados da análise de mercado e de acordo com um programa de cálculo, recomendações específicas são feitas sobre soluções alternativas para diferentes máquinas de trabalho em vias.

A análise de mercado registra as tendências tecnológicas de diferentes sistemas de propulsão alternativos para diferentes modos de transporte. É dada especial atenção aos setores ferroviário e de construção. As condições básicas, como regulamentos e subsídios políticos esperados, são avaliadas. Como parte do projeto, a Universidade de Tecnologia de Graz desenvolveu o programa de cálculo CalCAS (Calculation of Comparison for Alternative Solutions), que é fundamentado em dados de várias máquinas de trabalho em vias.

Dipl.-Ing. Dr.techn. Matthias Landgraf
TU Graz



Dipl.-Ing. BSc Martina Zeiner
TU Graz

Análise intersetorial: estudo aprofundado dos setores ferroviário e de construção

Fatores como a tecnologia atualmente disponível, infraestrutura insuficiente, falta de regulamentações ou subsídios, bem como custos mais elevados devido à escalabilidade limitam a aceitação do mercado de sistemas alternativos de propulsão. Comparado a outros modos de transporte, o setor de transporte rodoviário, especialmente o automotivo, é o mais avançado em matéria de sistemas de propulsão alternativos. Embora não haja objetivos concretos nos setores ferroviário e de construção e a demanda ainda seja baixa, as partes interessadas estão cientes da necessidade de reduzir os impactos ambientais. Com o avanço da tecnologia, a demanda por sistemas de propulsão alternativos aumentará em ambos os setores.

Os sistemas de propulsão alternativos para máquinas de trabalho em vias ainda são pouco explorados. A análise de mercado mostra que os conceitos tecnológicos utilizados no setor de construção também podem ser aplicados às tecnologias de propulsão de máquinas de trabalho em vias. No que diz respeito à fonte de energia primária, as máquinas de trabalho em vias são fortemente influenciadas pelas tendências do mercado no setor ferroviário, já que a implementação de soluções alternativas depende da infraestrutura de fornecimento de energia (por exemplo, carregamento de baterias ou reabastecimento de tanques de hidrogênio).

Em comparação com o setor ferroviário, a tecnologia somente de bateria é muito mais difundida no setor de construção e limitada a máquinas de construção elétrica, dispositivos portáteis ou máquinas menores. Em contraste, a tecnologia de célula de combustível ainda está em um estágio muito inicial de desenvolvimento (com exceção de empilhadeiras). Existem poucos modelos de máquinas de trabalho em vias com sistemas de propulsão alternativos (foi possível identificar seis fabricantes). Para máquinas de trabalho em vias, soluções híbridas (principalmente baterias diesel) são utilizadas, em vez de soluções autônomas. Isso corresponde à tendência visível em todo o setor ferroviário. Máquinas puramente operadas por bateria, como máquinas menores e mais leves (por exemplo, socadoras manuais) são uma exceção.

Um programa de cálculo específico da máquina para índices baseados em cenários

Os resultados do CalCAS mostram que as tecnologias de bateria a bordo são a solução preferida para máquinas de trabalho em vias com uma demanda abaixo de 300 kWh. Em contraste, a tecnologia de célula de combustível de hidrogênio é adequada para máquinas com uma demanda de mais de 800 kWh. Para máquinas com necessidades de energia intermediárias, por razões de peso, é necessário um maior desenvolvimento na tecnologia de bateria ou é necessário dar preferência à tecnologia de célula de combustível. Apesar das vantagens dos sistemas de propulsão alternativos (por exemplo, redução das emissões de gases de efeito estufa e poluição sonora, maior eficiência), um sistema de propulsão alternativo não significa automaticamente dispensar de modo completo o uso de combustíveis fósseis ou atingir emissões zero. O potencial de combustíveis líquidos alternativos é limitado (grandes necessidades de energia primária, dados contraditórios sobre emissões, preocupações com combustíveis produzidos sinteticamente etc.). As aplicações de bateria e de hidrogênio dependem da mistura de eletricidade, bem como do processo de produção e da vida útil de seus componentes. No entanto, são considerados como tendo um grande potencial de redução do impacto ambiental.

As descobertas do estudo da FFF ajudam a Plasser & Theurer a avaliar tecnologias de propulsão alternativas para máquinas de trabalho em vias e a ponderar oportunidades e riscos associados. As informações obtidas oferecem a possibilidade de avaliar melhor a evolução futura do mercado, especialmente nos setores ferroviário e de construção. Além disso, o programa de cálculo permite avaliar os requisitos básicos de cada tipo de máquina em relação a sistemas de propulsão alternativos e incluí-los nas decisões estratégicas da empresa.

Cooperação:
Dipl.-Ing. Bernhard Antony, chefe do Centro de Tecnologia em Purkersdorf, Plasser & Theurer
Dipl.-Ing. MSc Víctor Barrena Cárdenas, Plasser & Theurer