Protótipo de caminhão elétrico movido a célula de combustível é lançado na exposição inaugural de inovação da AMTA

Ao abordar a transição energética para o transporte rodoviário de cargas no Canadá, a Associação de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) tem demonstrado particular interesse no papel que o hidrogênio pode desempenhar. Na primeira edição da AMTA Industry Innovations Expo, em setembro, a organização dedicou grande atenção ao seu trabalho com veículos elétricos a célula de combustível de hidrogênio (FCEV). Isso incluiu o lançamento oficial do caminhão Classe 8 da Alberta Zero Emissions Truck Electrification Collaboration (AZETEC).

O caminhão AZETEC em exposição na AMTA Industry Innovations Expo em setembro de 2024. (Foto: AMTA)

“Esta iniciativa de CA$ 22 milhões, apoiada por CA$ 7,3 milhões em financiamento inicial da Emissions Reduction Alberta, representa um esforço colaborativo de 15 parceiros diversos nos setores de energia, tecnologia e transporte”, disse Tim Bennett, presidente do conselho da AMTA, na abertura da exposição.

Benefícios da carga útil canadense

Além do sistema de energia movido a hidrogênio, Bennett disse que o caminhão AZETEC também é único em termos de carga útil.

“O caminhão AZETEC inova como o primeiro veículo pesado movido a célula de combustível de hidrogênio projetado globalmente para suportar pesos canadenses”, disse Bennett. “Os veículos movidos a célula de combustível existentes, construídos de acordo com as especificações dos EUA, exigem que as frotas canadenses reduzam suas cargas em até 41%. Os caminhões AZETEC resolvem esse problema. Eles permitem o transporte de carga em plena capacidade com pesos canadenses, além de serem projetados para lidar com os desafios do inverno e de longas distâncias.”

David Layzell, professor da Universidade de Calgary e diretor da iniciativa Canadian Energy Systems Analysis Research (CESAR), afirmou que caminhões elétricos a bateria (BE) tendem a ter um peso bruto total (PBV) maior do que seus equivalentes FCEV. No entanto, o caminhão AZETEC deve mudar isso.

“É isso que torna o caminhão AZETEC diferente”, disse ele. “Basicamente, o caminhão AZETEC tem cerca de 63,5 toneladas de peso bruto e está realmente começando a se aproximar do que Alberta [precisa] e do que precisamos no Canadá, que são veículos que podem rodar centenas e centenas de quilômetros entre reabastecimentos.”

FCEVs abordam obstáculos

Layzell observou que caminhões Classe 8 movidos a diesel no Canadá são responsáveis por 5% das emissões de gases de efeito estufa (GEE) do país e 19% do total de emissões do transporte. Para mitigar isso, são necessárias alternativas que, segundo ele, devem ser confiáveis, convincentes e capazes de cumprir a tarefa.

“Veículos elétricos movidos a células de combustível de hidrogênio têm o potencial de enfrentar esse desafio, especialmente em uma província como Alberta e em um país como o Canadá”, disse Layzell.

Citando benefícios gerais que os tornam possíveis, como a produção canadense de células de combustível, bem como a produção de hidrogênio a partir de gás natural e eletrólise, Layzell disse que há fortes argumentos a favor dos FCEVs como alternativas ao diesel.

“Veículos elétricos a célula de combustível são mais eficientes do que motores de combustão interna na conversão de combustível em movimento do veículo”, disse Layzell. “Além disso, em uma economia de hidrogênio madura, deve ser possível fornecer transporte de carga com emissão zero a um custo semelhante ou até potencialmente inferior ao custo do transporte de carga atual.”

Design de folha limpa

Ao discutir as origens do caminhão AZETEC em 2019, Jeff Grant, vice-presidente de soluções de transporte da fornecedora canadense de soluções de energia de hidrogênio HTEC, disse que os colaboradores tiveram que começar do zero.

“Não tínhamos fabricantes de equipamentos originais dispostos a trabalhar com o ciclo de trabalho e os pesos para os quais este caminhão foi projetado”, disse ele. “Então, logo no início, tivemos que criar a equipe do veículo, o projeto do zero. Tivemos que criar uma infraestrutura aproveitando alguns dos ativos que tínhamos. Foi realmente uma espécie de 'começar do zero'.”

Grant chamou o projeto AZETEC de um catalisador para o transporte de hidrogênio nas rodovias de Alberta.

“Como conseguimos ganhar algum impulso, conseguimos algum apoio do governo — conseguimos implementar alguma infraestrutura inicial”, disse ele.

Grant acrescentou: “Você pode ver que Edmonton [Alberta] se tornou um polo de atividade de hidrogênio para transporte. E gosto de pensar que este projeto AZETEC contribuiu para que isso acontecesse tão rapidamente.”

Dois eixos necessários

Um dos parceiros de colaboração nos projetos AZETEC foi a fabricante de sistemas de transmissão Dana. Steve Slesinski, diretor de planejamento global de produtos da Dana, disse que a principal contribuição da empresa para o caminhão AZETEC foi o sistema de propulsão elétrica.

Colaboradores do projeto AZETEC são fotografados em frente ao protótipo na AMTA Industry Innovations Expo. (Foto: AMTA)

“Nós o chamamos de eixo elétrico Zero-8”, disse ele. “Embaixo do caminhão, você pode ver o grande eixo elétrico que impulsiona este veículo. Também temos os motores, os inversores, os controladores e um segundo eixo motriz, o que é único.”

Slesinski explicou que os dois eixos eram necessários para atender aos requisitos de peso necessários para o sucesso do projeto. Ele acrescentou que um desafio específico era a integração dos eixos elétricos, já que um deles é um eixo de três velocidades e o outro é um eixo de velocidade zero.

Esse não foi o único desafio, disse Slesinski, ecoando Grant ao dizer que o projeto exigiu um pensamento original significativo.

“Na verdade, tivemos que inventar muitas coisas na hora, à medida que avançávamos”, disse Slesinski. “Conseguimos comissionar um sistema de célula de combustível de alta energia no veículo. E realizamos muitas coisas técnicas, como instalar dois eixos motrizes em um veículo e coordenar a resposta desses eixos em termos do controle eletrônico de estabilidade e dos sistemas APS, tudo isso atendendo aos requisitos canadenses de sistemas de segurança veicular para um veículo não convencional.”

O caminhão AZETEC é alimentado por quatro módulos de energia de célula de combustível FCMove-HD de 70 kW fornecidos pela Ballard Power Systems.

“No início deste projeto, ele estava em desenvolvimento para uso em aplicações de ônibus”, disse Cara Startek, vice-presidente de soluções tecnológicas e gerenciamento de programas da Ballard. Ela acrescentou: “Quando contatados por esta equipe e diante do incrível desafio de desenvolver algo para um caminhão, pegamos o produto em seu estágio de desenvolvimento atual e o implementamos em um caminhão. Agora fazemos isso — não no mesmo nível ou na mesma magnitude que este veículo — mas já foi comprovado para aplicações em caminhões.”

Obstáculos adicionais à comercialização

Jamie Ally, CEO da Elemental Trucks, fabricante de caminhões elétricos a hidrogênio, sediada em Toronto, Ontário, trabalhou anteriormente na Almon Equipment, também de Toronto. Enquanto estava na Almon, Ally trabalhou com Ballard para construir e integrar os extensores de autonomia a hidrogênio no caminhão AZETEC. Ele afirmou que a Elemental Trucks está pronta para começar a construir FCEVs comerciais.

“À medida que as informações sobre o projeto AZETEC começaram a se espalhar, começamos a ser procurados por empresas que buscavam caminhões de emissão zero de 63,5 toneladas”, disse Ally. “E fomos os únicos envolvidos na construção deles como parte desta equipe. Foi por isso que lançamos a Elemental Trucks.”

Ele acrescentou que o ritmo lento de comercialização de veículos com emissão zero na América do Norte é um obstáculo que a indústria precisa superar.

“No Canadá, temos uma liderança tecnológica incrível”, disse Ally. “Somos líderes tecnológicos globalmente reconhecidos em células de combustível e hidrogênio, mas a aceitação tem sido relativamente baixa, então precisamos encontrar uma maneira de resolver esse problema.”

De acordo com a Ally, 3.000 caminhões movidos a células de combustível foram fabricados na China em 2023, enquanto na América do Norte esse número está na casa das dezenas.

“Para manter nossa liderança tecnológica, precisaremos encontrar uma maneira de aumentar a demanda e a produção de forma massiva”, disse ele. “E um aspecto que sempre surge quando se fala em comercialização é o custo — o custo total de propriedade do caminhão e o custo de aquisição do veículo. O custo ainda é um pouco alto, e é nosso trabalho como indústria reduzi-lo.”

Recology testa primeiro veículo de coleta de lixo FCEV na América do Norte O teste tem como objetivo confirmar que veículos com emissão zero têm a potência e o alcance necessários para concluir rotas de coleta e transportar cargas pesadas.

Motor de célula de combustível de alta resistência da Ballard apresentado na ACT Expo, o FCmove-XD fica no compartimento do motor