TCO e a vida útil de uma máquina elétrica

O custo total de propriedade (TCO) continua sendo uma consideração fundamental ao planejar a compra de um novo veículo industrial ou máquina de trabalho móvel. Isso é ainda mais importante na compra de um veículo elétrico ou híbrido, principalmente quando a máquina é um elemento essencial da renda do proprietário.

O custo básico é uma preocupação primária, mas calcular o TCO pode destacar como o investimento em uma nova máquina deve ser avaliado além do preço de compra inicial.

Na maior parte da União Europeia, a mudança para tecnologias mais sustentáveis faz parte da mudança de política que visa apoiar as metas de proteção ambiental (como no Pacto Ecológico Europeu 2050). Nessas áreas, os fabricantes de máquinas fora de estrada e veículos industriais terão que gerenciar o cumprimento dessas novas regulamentações, optando por um veículo híbrido (motor de combustão interna/bateria-trem de força elétrico) ou um veículo totalmente elétrico.

Baterias de íons de lítio produzidas pela Flash Battery. (Foto: Flash Battery)

A Flash Battery, fabricante italiana de baterias de íons de lítio, realizou uma análise do TCO quando se trata de eletrificação de máquinas de trabalho móveis ou veículos industriais para oferecer ao possível comprador um cenário mais claro de despesas futuras.

Como os fabricantes usaram baterias de chumbo-ácido convencionais ou a química de lítio mais eficiente, a avaliação da Flash Battery compara um veículo ICE com modelos equivalentes usando baterias de chumbo-ácido e outro usando uma solução de bateria de lítio.

Atualmente, a principal diferença de preço entre um veículo movido a bateria de lítio e um modelo ICE ou de chumbo-ácido é o custo da bateria de lítio. Uma análise completa do TCO pode determinar as verdadeiras vantagens financeiras da escolha de baterias de lítio.

De acordo com a Flash Battery, um TCO preciso tem alguns fatores cruciais, incluindo despesas fixas e variáveis, que devem ser considerados:

• preço de compra
• custos de manutenção
• combustível
• impacto dos bônus e do financiamento para a conversão para a eletricidade

Cálculo do TCO

Ao longo dos 12 anos em que a Flash Battery vem produzindo baterias de lítio industriais, a empresa trabalhou com muitos OEMs de diferentes setores na transição para o lítio.

“O custo total de propriedade continuará sendo uma ferramenta vital para acelerar a transição para a energia elétrica.” Marco Righi, fundador e CEO da Flash Battery (Foto: Flash Battery)

Com base em um exemplo real de trabalho com um cliente no segmento de veículos elétricos industriais, onde a Flash Battery orientou o cliente no processo de adaptação de seus veículos movidos a bateria de chumbo com baterias de lítio, a empresa analisou o cenário do caso em detalhes.

A análise do TCO para o mesmo veículo movido a diesel, baterias de chumbo-ácido ou baterias de lítio é mostrada no gráfico correspondente. As informações abrangem um período de 10 anos e incluem o custo inicial do veículo, os custos de manutenção e o balanço energético/custos de combustível.

A seguir, mais detalhes sobre os elementos individuais do caso de custo:

Preço de compra

O preço de compra é o investimento inicial que o cliente tem que fazer ao tomar a decisão de comprar o veículo.

Embora um veículo movido a bateria de lítio tenha um custo inicial mais alto, o gráfico indica que, quando os custos de manutenção e combustível/balanço energético são levados em consideração, o investimento inicial é recuperado dentro do prazo determinado.

Manutenção

O valor que a manutenção acrescenta ao custo total de propriedade é facilmente perceptível: veículos que usam baterias de lítio têm custos operacionais substancialmente mais baixos.

De acordo com a Flash Battery, a menor complexidade técnica de um trem de força elétrico simplifica a manutenção e evita a necessidade de substituição regular de conjuntos inteiros de componentes em um veículo ICE devido ao desgaste.

No caso de baterias de chumbo-ácido, a manutenção de rotina (incluindo recargas de água, manutenção do circuito de carga e manutenção de peças e polos terminais livres de corrosão) representa um dos custos mais elevados. No entanto, existem outros fatores que influenciam o uso de baterias de chumbo-ácido, como o custo de instalações de carregamento internas. Estas exigem um espaço dedicado devido aos gases liberados durante o carregamento, além de um custo adicional para extração e descarte desses gases. As baterias de chumbo-ácido também precisam ser reabastecidas com água desmineralizada, necessitando, portanto, de um sistema de desmineralização de água.

Fonte: Bateria Flash

Balanço energético/combustível

Atualmente, a eletricidade é considerada mais econômica do que o diesel. Veículos elétricos são mais eficientes em termos de energia do que seus equivalentes a combustão interna (80% vs. 30%), enquanto os preços da eletricidade costumam ser menos voláteis do que o preço do petróleo e seus derivados.

Chumbo versus lítio

A vida útil de uma bateria de chumbo é cerca de quatro vezes menor que a de uma bateria de lítio (1.000 ciclos de carga em comparação com 3.500 ciclos). As baterias de chumbo também apresentam baixa eficiência de carga, com uma taxa de retorno de cerca de 75%, em comparação com 96% das baterias de lítio.

Baterias de chumbo também requerem de seis a oito horas para uma carga completa. Em contrapartida, as baterias de lítio suportam carregamento parcial e rápido, permitindo que sejam carregadas várias vezes ao dia e em um período mais curto. Uma bateria de chumbo-ácido descarregada precisa ser trocada e deixada em uma sala especial para carregar após oito horas de uso.

Análise do TCO para um trator industrial ao longo de um período de 10 anos e com um ou dois ciclos de trabalho por dia. Fonte: Flash Battery

As baterias de chumbo também são maiores e mais pesadas do que as de lítio. Isso pode ter um impacto significativo na logística, considerando o tempo de substituição e o risco para os trabalhadores. Todas essas variáveis aumentam os custos operacionais totais.

De acordo com a Flash Battery, a comparação destaca que a eletrificação de máquinas industriais ou veículos com baterias de lítio é uma opção financeiramente viável. Apesar do investimento inicial maior, a análise do TCO revela um resultado final mais vantajoso ao longo do tempo.

“O custo total de propriedade está se tornando uma alavanca importante e continuará sendo uma ferramenta vital para acelerar a transição para a energia elétrica em um número crescente de indústrias”, afirmou Marco Righi, fundador e CEO da Flash Battery. “Ao fornecer uma visão clara e transparente dos benefícios financeiros da mudança para a energia elétrica, a revisão do TCO serve como uma ferramenta estratégica para que os produtores tomem decisões informadas, permitindo uma migração mais rápida para soluções mais sustentáveis com menor impacto ambiental.”

Faturamento recorde da Flash Battery em 2023 A Flash Battery registrou um faturamento de € 34 milhões em 2023, um aumento de 54% em comparação a 2022. Aumento de 36,7% no número de funcionários.

Introdução às baterias de equipamentos elétricos, parte 3: escolhendo a bateria certa Uma tecnologia de bateria e um sistema de carregamento bem combinados otimizarão o potencial de uma frota ao maximizar a produtividade, reduzir a manutenção e eliminar o tempo de inatividade não planejado.