Tecnologia de células de combustível da Linde Material Handling
Let’s go hidrogénio
A gestão de energia é, cada vez mais, um fator de sucesso para as empresas. Isto é particularmente verdade na intralogística. Se os equipamentos de movimentação de cargas estão equipados com o sistema de acionamento correto, tal tem efeitos imediatos no desempenho, controlo de custos e sustentabilidade. Por esse motivo, na Linde Material Handling, temos à disposição uma vasta gama de soluções energéticas adequadas às necessidades. Dela fazem parte também equipamentos de movimentação de cargas movidos a hidrogénio com um sistema híbrido de célula de combustível e bateria de iões de lítio.
O hidrogénio é, sem dúvida, uma componente importante do mix energético do futuro, mesmo que a sua utilização esteja limitada a um âmbito de aplicação restrito. Dada a sua densidade de energia relativa à massa, o hidrogénio fornece cerca do triplo da energia da gasolina. Os sistemas de células de combustível possibilitam, além disso, um abastecimento rápido que assegura a máxima disponibilidade dos equipamentos. Adicionalmente, se estes forem abastecidos com hidrogénio verde, as células de combustível funcionam completamente sem emissões e reduzem a pegada de carbono.
O prodígio do hidrogénio: energia a partir da célula de combustível
Equipamentos com um sistema híbrido composto por célula de combustível e bateria são essencialmente equipamentos elétricos que utilizam o hidrogénio como fonte de energia. Com isto, a eletricidade é produzida diretamente no equipamento de movimentação de cargas. Todos os componentes necessários estão incluídos no chamado Battery Replacement Module (BRM – módulo de substituição de bateria) cujas dimensões correspondem a um compartimento da bateria padrão.
Nas pilhas da célula de combustível, o hidrogénio reage com o oxigénio do ar ambiente e produz eletricidade, água e calor (combustão a frio). A energia produzida carrega uma bateria de iões de lítio integrada. Esta serve de acumulador de armazenamento, abastece o equipamento no funcionamento normal com potência elétrica e guarda a eletricidade que é reaproveitada através da chamada recuperação durante a travagem. Se aplicações intensivas exigem uma potência particularmente elevada, as pilhas podem fornecer energia adicional diretamente ao equipamento.
Uma vez que os equipamentos com células de combustível não são carregados, mas sim abastecidos, não se verificam os períodos de inatividade junto a carregadores ou tomadas, habituais nos equipamentos elétricos.
Na utilização diária, os equipamentos podem ser manipulados como equipamentos de combustão clássicos: após alguns minutos na coluna de abastecimento, estão de novo inteiramente operacionais. Consoante o tipo de equipamento, um depósito cheio basta para um turno completo.
Síntese das vantagens
Em que casos compensa utilizar hidrogénio?
Apesar das suas inúmeras vantagens, a tecnologia do hidrogénio nem sempre é a solução mais adequada para todos os casos de aplicação. Certos requisitos têm de ser satisfeitos para garantir uma utilização economicamente viável. Deles fazem parte, entre outros, uma determinada dimensão da frota e um certo número de horas de serviço.
A seguinte síntese mostra quando os sistemas de células de combustível são particularmente vantajosos e que setores podem beneficiar mais.
Elevada taxa de utilização
Os equipamentos de movimentação de cargas movidos a hidrogénio são particularmente eficientes e duráveis se estiverem permanentemente em operação, pois ligar e desligar frequentemente causa uma degradação mais rápida das células de combustível. Idealmente, os utilizadores exploram a tecnologia na operação em dois ou vários turnos. Em aplicações com menos de 1200 horas de serviço anuais, a utilização de sistemas de células de combustível faz menos sentido do ponto de vista técnico e económico. Já em aplicações com utilização vinte e quatro horas por dia, como é o caso das indústrias automóveis e fornecedoras, estes sistemas provam ser uma alternativa viável aos equipamentos de combustão e equipamentos de movimentação de cargas elétricos com baterias de chumbo-ácido.
Padrões de higiene rigorosos
Em comparação com as baterias de chumbo-ácido, nas células de combustível não ocorre contaminação por ácidos ou outros produtos químicos. A tecnologia pode mesmo ser utilizada como alternativa limpa em setores com requisitos de higiene rigorosos, como as indústrias alimentar e farmacêutica.
Número mínimo de equipamentos
Regra geral, a utilização de equipamentos movidos a hidrogénio compensa a partir de uma dimensão de frota com mais de 20 equipamentos em utilização intensiva. Tal não se deve apenas aos custos de investimento relativamente altos. A implementação de uma solução de hidrogénio não envolve apenas a aquisição dos equipamentos correspondentes, mas também o investimento na infraestrutura necessária. Quanto maior a frota, maior o desempenho por equipamento ao ano, logo, mais depressa a utilização de hidrogénio compensa.
Infraestrutura existente
A disponibilidade de hidrogénio no local é decisiva para a utilização eficiente da tecnologia. Em geral, os equipamentos de movimentação de cargas com sistema de células de combustível compensam mais quando já existe hidrogénio (e a respetiva infraestrutura necessária) disponível. Por exemplo, porque o hidrogénio é gerado como subproduto necessário para o processo de produção ou porque a central de cogeração e a frota de camiões são operadas com hidrogénio. Em todos estes casos, as condições para uma utilização economicamente viável dos equipamentos de movimentação de cargas movidos a hidrogénio são ideais. Caso a infraestrutura de hidrogénio tenha de ser criada, a rentabilidade tem de ser verificada caso a caso.
Alimentação elétrica limitada
O hidrogénio pode ser facilmente transportado e utilizado em locais onde a alimentação elétrica chega com dificuldade ou não chega de todo. Pode, por exemplo, ocorrer que a infraestrutura energética de uma empresa não seja suficiente para converter a frota de equipamentos completa para acionamentos de iões de lítio (perigo de picos de carga durante os processos de carregamento). Neste caso, o hidrogénio apresenta-se como uma alternativa potente, com baixas emissões e de utilização flexível.
Subsídios
Devido aos elevados investimentos na infraestrutura, até agora, a utilização de equipamentos com célula de combustível praticamente só compensa com os subsídios correspondentes. Ao nível europeu, nacional e regional existem inúmeros programas de incentivo. Consoante o programa, são elegíveis para apoio os equipamentos ou a própria infraestrutura de H2. O foco reside no volume das emissões de CO2 evitadas. Quanto maiores as reduções, maior a probabilidade de um suplemento de financiamento.
Tudo a H2: soluções da Linde
Já em 2000 tínhamos desenvolvido o primeiro empilhador totalmente operacional com acionamento por células de combustível na Linde. Passados cerca de 10 anos, fomos o primeiro fabricante europeu a produzir em série equipamentos a hidrogénio. Hoje, 80% das nossas séries estão disponíveis a pedido com acionamento de hidrogénio. Entre elas:
- Porta-paletes
- Stackers de dois níveis
- Stackers
- Preparadores de encomendas
- Tratores de reboque
- Empilhador retrátil
- Empilhadores contrapesados
Sistema de células de combustível “Linde HyPower”
Até mesmo com a tecnologia de hidrogénio, a Linde oferece soluções completas. Os nossos clientes recebem equipamentos, sistemas de células de combustível e a respetiva assistência técnica a partir de um único fornecedor. No centro de desenvolvimento da Linde em Aschaffenburg, desenvolvemos o sistema híbrido de células de combustível de 24 V Linde HyPower, que oferece ao utilizador inúmeras melhorias:
- Pilhas potentes e bateria de iões de lítio de grandes dimensões
- Nível de potência elevado constante
- Energia máxima durante picos de carga
- Operacionalidade imediata sem arranque
- Longa vida útil de todo o sistema
- Operação particularmente silenciosa
- Integração perfeita nos equipamentos Linde
A nova célula de combustível de 24 V HyPower da Linde está disponível para variados porta-paletes e stackers, stackers de dois níveis, preparadores de encomendas e tratores de reboque.
Sem ela, nada funciona
Uma questão de infraestrutura
Os equipamentos a hidrogénio oferecem muitas vantagens, mas também colocam muitas exigências à infraestrutura. O hidrogénio necessário é fornecido através de camião-cisterna ou conduta ou produzido pela empresa diretamente nas instalações da empresa. Caso as empresas queiram produzir o seu próprio hidrogénio, é necessária energia adicional para a operação da unidade de eletrólise.
Só para o transporte e armazenamento têm de estar disponíveis certos componentes como, por exemplo, depósitos, tubagens ou acumuladores de alta pressão.
Para economizar custos e reduzir as próprias emissões de CO₂ pode ser utilizada a eletricidade de turbinas eólicas ou instalações fotovoltaicas. Essencialmente, uma infraestrutura de hidrogénio própria está associada a medidas e investimentos extensivos. Os equipamentos de movimentação de cargas com célula de combustível compensam, por isso, principalmente quando a empresa já utiliza hidrogénio para outros fins ou o hidrogénio ocorre como subproduto do processo de produção.
Desde a geração até ao abastecimento: a Linde opera uma infraestrutura de hidrogénio própria
Desde maio de 2023, a Linde opera uma infraestrutura de hidrogénio própria na filial de Aschaffenburg. No recinto da fábrica é produzido hidrogénio por eletrólise a partir de energia verde certificada. A infraestrutura da Linde fornece hidrogénio para o abastecimento de 21 empilhadores com acionamento híbrido de células de combustível. Desta forma, a Linde expande o seu conhecimento técnico sobre a tecnologia do futuro – a do hidrogénio.
Tecnologia do hidrogénio na prática
Estudo conjunto com o grupo BMW confirma a rentabilidade
Já em 2013 testámos o potencial económico e técnico da tecnologia de células de combustível em conjunto com o BMW Group e o Departamento de tecnologia de transporte, fluxo de materiais e logística da Universidade Técnica de Munique. Para esse efeito, equipamentos de movimentação de cargas movidos a hidrogénio completaram mais de 20 000 horas de serviço na linha de produção de carroçarias da BMW em Leipzig.
Como resultado, o acionamento de H2 convence com a sua elevada disponibilidade e impacto ambiental reduzido. Já nessa altura era evidente a tecnologia é comercializável e rentável mediante certas condições.
Logística de fábrica eficiente na Mercedes-Benz
Sob o lema «Daimler Goes Green», a Mercedes-Benz está a testar a utilização de empilhadores com propulsão por meio de células de combustível. O palco do ensaio é a maior fábrica de Sprinter do mundo, em Düsseldorf. As tão populares carrinhas são aqui produzidas no âmbito de um funcionamento em três turnos.
Com a ajuda da tecnologia do hidrogénio é possível economizar tempo e encargos com pessoal para a substituição de baterias. Em apenas três minutos a célula de combustível fica reabastecida de hidrogénio e o empilhador disponível. Esta tecnologia cria, assim, as condições ideais para uma mudança de turno sem falhas.
