Desafios na operação de caminhões movidos a hidrogênio em frio extremo

Um dos caminhões Nikola FCEV usados pela AMTA em seus testes em clima frio. (Foto: Associação de Transporte Motorizado de Alberta)

Além de abordar a educação, o treinamento e a defesa dos motoristas, a Associação Canadense de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) possui um braço de pesquisa e inovação. Em um webinar recente da Mission Hydrogen, a AMTA relatou pesquisas realizadas sobre a viabilidade do hidrogênio em caminhões Classe 8 — tanto veículos bicombustíveis a hidrogênio-diesel quanto veículos elétricos a célula de combustível de hidrogênio — nas condições climáticas extremamente frias da província. A AMTA realizou testes com mais de 20 transportadoras usando caminhões bicombustíveis Hydra Energy, veículos elétricos de combustível híbrido Hyzon e veículos elétricos de combustível híbrido Nikola.

Jamie King, que trabalha em pesquisa e desenvolvimento para o grupo de indústria e desenvolvimento da AMTA e é o especialista da organização em caminhões movidos a hidrogênio, abordou questões relacionadas ao abastecimento e à operação do veículo. O Power Progress relatou recentemente os aprendizados da AMTA sobre o abastecimento com hidrogênio em condições de frio extremo. Em relação às operações de caminhões FCEV, King identificou quatro áreas principais de foco.

Antes da viagem

Enfrentar os desafios relacionados à operação de um FCEV em clima extremamente frio começa no momento em que o motorista chega ao veículo, disse King.

“Normalmente, o motorista faz uma vistoria e inspeciona o caminhão antes de ligá-lo e, em seguida, realiza as inspeções pré-viagem assim que o veículo é ligado e aquecido para o dia”, disse ela. “Caminhões a hidrogênio demoram muito mais para esquentar no frio — mais de 20 minutos a meia hora em um dia particularmente frio.”

Isso pressupõe que o caminhão dê partida, disse King. Ela acrescentou que uma temperatura de -20 °C (-4 °F) é o ponto em que os caminhões movidos a hidrogênio tendem a quebrar ou apresentar desempenho inferior.

“Descobrimos que abaixo de -20°C (-4°F) e -25°C (-13°F) — às vezes podemos chegar a isso — é improvável que os caminhões cheguem perto de dar a partida”, disse ela.

Isso não quer dizer que a AMTA não tenha tomado medidas para atenuar esse problema.

“Alguns dos nossos caminhões têm aquecedores de eixo elétrico que precisam ser conectados”, disse King. “Alguns também exigem a conexão de um carregador de baixa potência enquanto o caminhão não estiver em operação durante os meses mais frios. Isso permite que ele se autorregule, como o caminhão Nikola, por exemplo. Ele meio que acorda uma vez por hora para verificar a temperatura e as funções do caminhão e garantir que tudo esteja em uma faixa aceitável. Caso contrário, ele tenta aquecer ou resfriar até atingir essa faixa aceitável.”

King disse que essas estratégias de mitigação exigem que o operador aloque mais tempo para suas atividades pré-viagem, "o que pode impactar não apenas suas horas, mas também as rotas que estão viajando e as cargas que estão transportando".

Risco de escorregamento

A AMTA está preocupada com a segurança dos operadores, e a pesquisa da organização revelou um problema de segurança com a operação de VCEVs nos meses de inverno. King disse que está relacionado ao local de ventilação do caminhão, que normalmente fica embaixo do veículo.

“Nos meses de verão, não encontramos esse problema”, disse ela. “No entanto, nos meses de inverno, se um caminhão ficar parado em marcha lenta por um período considerável, a água se acumulará embaixo do lado do motorista, onde o caminhão está ventilando. Se o caminhão for desligado e ninguém retornar até a manhã seguinte, geralmente há uma camada de gelo que o terceiro motorista terá que observar para entrar no caminhão.”

King acrescentou que, como muitos OEMs de FCEV fabricam seus caminhões em climas mais quentes, essa não tem sido uma consideração prioritária.

“Recomendamos às nossas transportadoras participantes dos nossos testes de inverno que adicionem esse cuidado à sua lista de verificação pré-viagem”, disse ela.

Planejando a Rota

Depois que a inspeção pré-viagem for concluída e o caminhão for ligado e aquecido, King disse que há outros fatores que o operador deve considerar para uma viagem bem-sucedida.

“Nossos caminhões trabalham mais arduamente em condições extremas para regular e manter uma linha de base para operar com eficiência”, disse ela. “Isso significa que o hidrogênio pode ser consumido a uma taxa quase 1,2 vez mais rápida do que em uma rota semelhante com cargas semelhantes nos meses de verão.”

Embora os operadores que viajam na mesma rota todos os dias com cargas semelhantes possam pensar que sabem quando precisam reabastecer, operar durante os meses extremamente frios do inverno significa se acostumar a uma cadência de abastecimento totalmente nova.

“Como o combustível não está prontamente disponível, nossos motoristas planejam suas rotas com cuidado e método para que tenham tempo e distância suficientes para chegar ao posto de abastecimento mais próximo”, disse King. “Quando o hidrogênio está sendo consumido em uma taxa maior do que o normal, eles precisam fazer certas concessões para que possam completar as rotas designadas e não fiquem presos.”

Ficar preso em um veículo movido a hidrogênio é um pouco mais sério do que em um caminhão movido a diesel tradicional.

“Não temos a possibilidade de simplesmente levar um posto de abastecimento móvel até o caminhão na beira da estrada para fornecer hidrogênio”, disse King. “Não é como ficar sem gasolina no carro, onde você pode simplesmente ligar para uma associação e eles lhe trarão combustível. É fundamental que os motoristas planejem suas rotas para que tenham hidrogênio suficiente para completar a viagem e também levem em consideração a distância até o posto de abastecimento mais próximo.”

Frenagem Regenerativa

Nas estradas geladas de inverno de Alberta, a frenagem regenerativa em caminhões movidos a células de combustível de hidrogênio Classe 8 é um desafio particular para os operadores.

“Como isso funciona de forma tão diferente de simplesmente aplicar os freios de maneira convencional, os motoristas precisam estar realmente atentos às condições da estrada”, disse King. “Não há como fazer algo como acionar os freios.”

Ela disse que os motoristas precisam se adaptar à sensação do caminhão para garantir o uso adequado da frenagem regenerativa. Esse desafio é agravado pelas transmissões automáticas usadas em muitos caminhões elétricos com célula de combustível.

“Muitos motoristas nos deram feedback e reclamaram que não conseguem realmente sentir e dirigir o caminhão como fariam com uma transmissão padrão”, disse King.

Dirigir ladeira abaixo em estradas com gelo é um desafio particular. King descreveu isso como "uma condição em que uma transmissão de tendência padrão lhes daria a capacidade de manipular o caminhão de forma favorável para responder à estrada. Eles não conseguem fazer isso com a frenagem regenerativa".

King disse que com a prática os motoristas podem se sentir mais confortáveis com o sistema e entender qual nível de frenagem regenerativa precisam usar.

Embora o hidrogênio apresente alguns desafios em condições extremamente frias, King disse que a pesquisa que a AMTA está fazendo é valiosa para os OEMs.

“É para isso que servem os ensaios”, disse ela. “Estamos tentando identificar os problemas, identificar esses limites e melhorá-los. Então, levando essas informações valiosas de volta para empresas como a Nikola, elas podem trabalhar para aprimorar esses detalhes. E obter os testes em condições reais — é simplesmente imbatível. Não há outra maneira de obter essas informações.”

Desafios no abastecimento de caminhões movidos a hidrogênio em frio extremo A Associação de Transporte Motorizado de Alberta, no Canadá, relatou uma pesquisa que realizou sobre o abastecimento de caminhões de combustível duplo hidrogênio-diesel e FCEVs em condições extremamente frias.