Um guia básico para APU elétrica: suporte a cargas de hotéis em transporte rodoviário sem motores de combustão interna

Entre os vários desafios de custo e eficiência de combustível que as frotas de caminhões rodoviários enfrentam está a redução da marcha lenta. Em seu website, o Conselho Norte-Americano para Eficiência de Frete (NACFE) afirmou que, historicamente, para caminhões com cabine leito, uma grande parte do tempo de operação — 45% ou mais — era gasta com o motor em marcha lenta. Isso geralmente ocorre para acomodar cargas de hotéis — energia elétrica necessária durante os períodos em que o operador não está dirigindo o caminhão. Entre eles, o ar-condicionado, que está entre as cargas que mais consomem energia, mas frequentemente é necessário para o conforto do operador.

No entanto, a busca pela sustentabilidade tornou a marcha lenta do motor um alvo de regulamentação em muitos estados dos EUA. Em março de 2023, o Instituto Americano de Pesquisa em Transporte (ATRI) publicou um compêndio de regulamentações sobre marcha lenta que afirmava que 30 estados nos EUA continentais — além do Distrito de Columbia — as aplicavam, com multas por descumprimento que variavam de menos de US$ 100 a vários milhares de dólares.

Para ajudar a lidar com a sustentabilidade, bem como com as questões de custo e eficiência de combustível, algumas frotas estão recorrendo a unidades de energia alternativa (APU) elétricas a bateria. As APUs fornecem a energia necessária para as cargas dos hotéis.

Três táticas de mitigação de ociosidade

Wade Seaburg, diretor de receita da Dragonfly Energy, sediada em Reno, Nevada, que fabrica sistemas de energia de íons de lítio para caminhões comerciais por meio de sua marca Battle Born Batteries, disse que quando a empresa conversa com frotas sobre suas APUs elétricas, a conversa abrange as três abordagens de mitigação de marcha lenta existentes em uso hoje.

Uma unidade auxiliar de energia (APU) da Battle Born Batteries instalada em um caminhão pesado. (Foto: Dragonfly Energy/Battle Born Batteries)

“Basta simplesmente acionar um sistema de partida e parada automática”, disse ele. “Temos uma temperatura ambiente definida dentro da cabine ou dentro do leito, e o motor diesel principal, usado para movimentar a carga, liga e desliga automaticamente com base em algumas restrições de temperatura, mais ou menos uma faixa.”

Seaburg esclareceu que, se a temperatura da cabine estiver predefinida em 21°C, o motor dará partida se a temperatura ultrapassar 23°C e alimentará o ar-condicionado até que ela caia para menos de 19°C. Em seguida, o motor parará.

Ele acrescentou que, em uma situação de partida/parada automática, o motor diesel do caminhão consome cerca de galões de diesel por hora, além de causar desgaste em outros componentes do motor.

“O próximo passo é uma APU a diesel”, disse Seaburg. “Isso vai consumir pouco diesel. Então, você vai queimar cerca de 1,5 litro por hora.”

Embora uma APU a diesel seja uma melhoria em relação à parada/partida automática, ele disse que há desvantagens.

“Ele tem uma tendência a apresentar muitas falhas mecânicas após cerca de dois anos, como qualquer tipo de motor diesel pequeno pode apresentar, então se torna um ponto problemático na manutenção.”

A terceira abordagem, de acordo com Seaburg, é a APU elétrica a bateria. Ele disse que o operador liga a APU, e ela alimentará o ar-condicionado e outras cargas do hotel no ônibus "até que a voltagem da bateria atinja um determinado ponto ou o estado de carga da bateria atinja um determinado ponto, e então o motor será reiniciado" para recarregar a bateria.

Uma exceção observada por Seaburg ocorreu em temperaturas extremas.

“As frotas sempre ligam o motor se a temperatura externa estiver acima de 32°C”, disse ele, “porque o ar-condicionado de 12 volts não é capaz de resfriá-lo de 32°C ou 38°C para confortáveis 21°C para o motorista. Então, eles ainda vão manter o motor em marcha lenta e operar os dois sistemas enquanto estiverem nessa temperatura extremamente alta, e também farão isso quando estiverem em temperaturas congelantes, para manter todos os fluidos do motor funcionando sem problemas.”

Muitos estados com regulamentações para o funcionamento em marcha lenta do motor publicaram exceções de temperatura em suas regulamentações. Atlanta, Geórgia, por exemplo, restringe o funcionamento em marcha lenta do motor a 15 minutos, mas estende esse tempo para 25 minutos se a temperatura estiver abaixo de 0 °C.

Seaburg acrescentou que, devido a essas realidades relacionadas à temperatura, o ponto ideal para APUs elétricas a bateria é de 20° a 90°F, período durante o qual não há "absolutamente nenhuma necessidade de ligar o motor".

As baterias certas

Algumas APUs elétricas a bateria usam baterias de manta de vidro absorvida (AGM), disse Seaburg, acrescentando que elas nem sempre são a melhor escolha.

“Os AGMs são bons em duas tarefas”, disse ele. “Eles são bons em dar partida e são bons em ciclo profundo, mas não são excelentes em nenhuma delas. Eles exigem pouca manutenção — e têm algumas vantagens. Mas estão sendo substituídos após 18 a 24 meses devido à rapidez com que se degradam.”

Estados nos EUA continentais com regulamentações para motores a diesel em marcha lenta, destacados em vermelho. (Dados: Instituto Americano de Pesquisa em Transporte. Gráfico: Mapchar.net)

De acordo com Seaburg, apenas cerca de 15% dos caminhões são encomendados com uma APU elétrica porque muitos que os experimentaram ficaram decepcionados com o tempo operacional devido ao uso de baterias AGM.

"Prometem-lhes 10 horas", disse ele. "Eles só recebem quatro, e à medida que avançam, vão recebendo cada vez menos."

Baterias de chumbo-ácido inundadas, embora não sejam uma opção para APUs elétricas, são melhores para dar partida no motor do que as baterias AGM, disse Seaburg. Elas também são mais baratas.

Ao implementar a solução Battle Born APU, Seaburg disse que a Dragonfly aproveita seu conhecimento sobre carregamento de bateria para permitir o uso de ambas as químicas de bateria no caminhão, bem como íons de lítio, garantindo que todas possam ser carregadas usando um único alternador.

“O que fazemos é dedicar aquele banco frontal de, digamos, três baterias inundadas para dar partida no motor”, disse Seaburg. “Instalamos um isolador ali que permite o isolamento dos dois bancos, mas também permite o carregamento adequado do nosso sistema. E então instalamos um sistema de lítio para alimentar todos aqueles mesmos aparelhos de ar-condicionado, inversor e outros que encontramos nas APUs elétricas hoje em dia.”

De acordo com Seaburg, a solução de íons de lítio da Dragonfly pode fornecer energia consistentemente durante um período de descanso de 10 horas.

“Conseguimos passar por reinicializações de 34 horas quando a temperatura ambiente estava adequada, como no Texas em outubro, e não estamos usando o devorador de energia — que é o ar-condicionado — não estamos usando tanto”, disse ele. “Não há um banco de baterias AGM que consiga passar por um período de reinicialização de 34 horas.”

Valor favorável ao diesel

Em termos de sustentabilidade e redução do desgaste, Seaburg disse que a APU Battle Born é uma “amiga do motor diesel”.

“Acreditamos que [o motor a diesel] deve ser ligado para transportar cargas onde necessário e desligado em todos os outros casos”, disse ele. “Ele não precisa mais ficar em marcha lenta para manter o conforto do motorista.”

E embora isso possa ajudar a indústria a superar obstáculos regulatórios, Seaburg disse que as APUs de bateria da empresa oferecem valor adicional.

“Mesmo o obstáculo regulatório de 'não deixar em marcha lenta' significa 'não deixar em marcha lenta seu motor, em grande parte a diesel'”, disse Seaburg. “E em algumas dessas jurisdições, você ainda pode deixar em marcha lenta aquela pequena APU a diesel. Mas nossa mensagem é: nem isso. Vamos simplesmente desligar o motor completamente. Eliminar os gases de escape que talvez o motorista esteja inalando. Vamos acabar com o zumbido — vamos criar um ambiente silencioso onde eles possam dormir e não sejam acordados.”

Uma APU elétrica também ajuda a mitigar a manutenção do motor diesel, de acordo com Seaburg, porque quando o motor fica em marcha lenta, "estamos operando todos os outros dispositivos que estão conectados" a ele, incluindo a bomba d'água, a bomba de combustível e as vedações relacionadas, que sofrerão desgaste indevido.

Por fim, Seaburg notou melhorias significativas na eficiência de combustível com o uso da APU Battle Born.

“Estamos vendo um aumento de 10 a 15 por cento em milhas por galão em frotas que implementaram isso”, disse ele, acrescentando que outras táticas para lidar com a economia de combustível, como saias laterais, produzem apenas uma fração dessa economia.

“Digamos que você fique parado de 4 a 5 horas por noite”, disse Seaburg. “Quando você economiza de 18 a 20 litros por noite sem precisar mais queimar, isso é dinheiro de verdade.”