Revolucionando Construção e Mineração: Equipamentos Pesados Elétricos e Autônomos

Com a eletrificação de carros, ônibus, caminhões e outros veículos de transporte em desenvolvimento há anos, é natural que equipamentos de construção finalmente estejam prontos para aderir. Metas de zero emissões, economia de combustível, menor ruído, além de melhor sensação e manuseio com potência comparável, levaram empresas como a GM a anunciar o ambicioso desejo de tornar-se totalmente elétrica até 2035, eliminando motores a gás e diesel.

Na Volvo, também estamos comprometidos em fornecer soluções sustentáveis — na verdade, trabalhamos há décadas no projeto de equipamentos de construção elétricos que não apenas transformam canteiros atuais, mas também abrem possibilidades para aplicações totalmente novas para equipamentos pesados. Soluções autônomas ampliam ainda mais essas possibilidades.

Se você busca estar na vanguarda da posse e operação de equipamentos elétricos, atualmente aceitamos pré-encomendas para nossos modelos compactos de escavadeira elétrica ECR25 e carregadeira de rodas elétrica L25, com lançamento previsto para este verão — mas esses modelos compactos são apenas o começo. Confira os projetos de nossa escavadeira elétrica de médio porte EX03 e caminhonete autônoma TA15 para ver para onde o futuro de equipamentos de construção e mineração está caminhando.

CONCEITO DE ESCAVADEIRA DE MÉDIO PORTE EX03: SEGURANÇA NO CENTRO

O EX03 é uma escavadeira de rodas elétrica a bateria — a primeira em nossa gama de máquinas de médio porte. Como máquina conceito de laboratório, ainda faz parte de um projeto de pesquisa e não está disponível comercialmente no momento. Seu objetivo é demonstrar como um trem de força elétrico pode alimentar máquinas de médio porte com tecnologia de bateria eficiente e robusta.

O trem de força elétrico do EX03 é projetado para entregar o mesmo desempenho de uma máquina a diesel de 14 toneladas, mas com zero emissões, maior eficiência, menores níveis de ruído e custo total de propriedade reduzido. O menor ruído torna esta máquina mais adequada para projetos como construção de ruas e preparação de canteiros em áreas urbanas densamente populosas ou à noite.

O motor a combustão normalmente usado em máquinas deste porte foi substituído por baterias de íon-lítio. Atualmente, o EX03 é capaz de operar por um dia inteiro de trabalho (dependendo do ciclo de trabalho da máquina) com uma recarga rápida de uma hora durante o almoço. Nosso objetivo é alcançar um dia inteiro de operação sem recarga rápida no futuro.

Como o conceito de escavadeira elétrica EX03 coloca a segurança em primeiro lugar?

Como em todo conceito Volvo, a segurança está no centro do projeto. Por exemplo, um recurso opcional para o EX03 é uma tela de vídeo fixada na traseira da máquina. Ela pode ser configurada de três formas:

• Transmissão de vídeo em tempo real da frente da máquina para permitir que carros atrás vejam claramente à frente, ideal para uso em rodovias públicas
• Tela de segurança baseada em texto para alertar trabalhadores no canteiro sobre movimentos à esquerda, direita ou ré
• Transmissão ao vivo de comunicação de segurança onde o operador pode fazer contato visual com pedestres e trabalhadores para minimizar mal-entendidos (ex.: a mensagem do operador na tela para pedestres pode dizer: "Pararei para que você possa atravessar a rua à minha frente")

A escavadeira de médio porte EX03 adapta-se a quaisquer condições de canteiro e possui potência e durabilidade para trabalhar em diversos tipos de obra. Graças às suas zero emissões de escape, é uma parceira perfeita para trabalhos em centros urbanos ou áreas onde regulamentações de emissão impõem restrições à construção. É capaz de receber uma variedade de implementos diferentes para total versatilidade de aplicação.

Estamos entusiasmados com o enorme potencial do conceito EX03, pois representa o futuro para canteiros de construção mais seguros e ambientalmente responsáveis em maior escala.

CONCEITO DE CAMINHONETA AUTÔNOMA TA15: REPENSANDO COMO PEDREIRAS OPERAM

O TA15 é resultado do desenvolvimento contínuo de modelos conceito anteriores. A máquina agora faz parte da solução de transporte autônomo TARA, que consiste em vários componentes — os veículos base (múltiplos TA15s), mais infraestrutura necessária como estações de recarga, torre de controle, soluções de nuvem conectada projetadas para atender requisitos operacionais do cliente, suporte de manutenção e reparo, e a configuração operacional prática que varia de canteiro para canteiro.

O uso pretendido do TA15 é transportar material em fluxos repetitivos em ambientes fora de estrada confinados como pedreiras. O número de máquinas e respectivas estações de recarga dependerá fortemente dos volumes alvo de produção/transporte e do ciclo de transporte. Pode começar como uma frota pequena de 3-4 máquinas e chegar a frotas maiores de 15-20 máquinas operando de forma coordenada no canteiro. A frota de máquinas TA15 interagirá de perto com os respectivos equipamentos de carregamento no canteiro (ex.: carregadeiras de rodas ou escavadeiras) e será supervisionada e controlada a partir de uma sala de controle central no local.

As máquinas TA15 são projetadas para recarga de oportunidade de alta potência, que é parte natural do ciclo de transporte. Isso significa que as máquinas podem, em princípio, ser recarregadas a cada ciclo com a quantidade de energia necessária para executar o próximo ciclo. O processo de recarga é totalmente autônomo, usando um carregador de alta potência de 150 kW que se conecta via pantógrafo no solo a um captador na parte inferior do TA15. O tempo de recarga varia de aproximadamente um a três minutos, dependendo da energia necessária.

Quais são os benefícios de uma solução de transporte autônomo?

Os principais benefícios que os clientes experimentarão incluem:

• Aumento da eficiência energética devido ao trem de força elétrico e design inovador da máquina base
• Menores emissões (zero emissões locais) devido ao trem de força a bateria
• Aumento da segurança
• Aumento geral da produtividade do processo devido à combinação de automação, eletrificação e conectividade

O conceito TA15 teve desempenho muito bom como protótipo durante o projeto Electric Site, validando claramente seus benefícios e potencial. Nossos próximos passos são melhorar a estabilidade, disponibilidade e desempenho geral do sistema para atingir os níveis necessários para mover o conceito de protótipo para uma solução comercialmente viável.

A segurança, que sempre foi um dos valores fundamentais da Volvo, está na vanguarda da solução TARA também. Começa com uma área cercada/confinada para operação autônoma. Há também um sistema redundante de parada de emergência que pode garantir uma parada segura do sistema completo a todo momento, além de um sistema de gerenciamento de tráfego que rastreia continuamente a posição de todas as máquinas para garantir o fluxo correto. Por fim, um sistema de detecção de obstáculos nas máquinas TA15 consiste em uma combinação de sensores LIDAR e RADAR que ajuda a máquina a detectar obstáculos no caminho de condução pretendido.

O que o sistema TARA significa para máquinas convencionais a diesel?

A maior mudança ao passar de soluções de transporte convencionais para o sistema TARA é a abordagem de pensamento sistêmico. Não se trata apenas de trocar o equipamento atual por algo novo — trata-se de mudar a forma como os canteiros funcionam para aproveitar totalmente as vantagens da eletrificação, automação e conectividade.

Vemos a solução TARA como uma extensão da oferta atual de soluções de transporte do Grupo Volvo. Ela ajudará a transformar a indústria de transporte rumo a soluções mais sustentáveis. O sistema, no entanto, pode não se adequar a todos os ambientes e processos de clientes, então também veremos caminhões a diesel ou combustíveis renováveis em paralelo por um bom tempo.

Também prevemos algumas mudanças na forma como canteiros de pedreiras e outras aplicações de clientes serão operados no futuro. Isso exigirá diferentes empregos e novas competências, e teremos que trabalhar estreitamente com nossos clientes e parceiros envolvidos para ajudar a fazer essas mudanças acontecerem.

Enquanto isso, nosso foco e principais prioridades são finalizar nosso processo de desenvolvimento, verificação e validação para garantir uma introdução bem-sucedida da solução TARA para clientes selecionados. Isso começará na última parte de 2021, com fortes ambições de escalar a solução nos próximos anos. À medida que trabalhamos para trazer esta solução ao mercado, continuaremos trabalhando em muitas outras soluções autônomas empolgantes que ajudarão a tornar canteiros futuros mais produtivos, eficientes e seguros. Fique atento — o futuro promete ser muito empolgante!

Você pode ler mais sobre nosso impulso para a eletromobilidade e soluções autônomas Volvo adicionais para ver o que mais está reservado para o futuro de máquinas elétricas e autônomas.

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Hakyong Yang: Hakyong ingressou na equipe da Volvo CE em 1998 como engenheiro de controle de desempenho de motor e instalação de sistema de motor. Atualmente trabalha como diretor da plataforma de escavadeiras de médio porte no escritório de Changwon, Coreia.

Uwe Müller: Uwe iniciou sua carreira na Volvo Construction Equipment (Volvo CE) em 2006, onde liderou vários projetos de pesquisa desenvolvendo novas tecnologias, máquinas conceito e sistemas de canteiro, incluindo o estudo inovador Electric Site. Atualmente atua como Chefe de Vendas e Marketing para Soluções Off-road na Volvo Automated Solutions, especializando-se em automação e eletrificação de equipamentos de construção.