Caminhões pesados ou semi-caminhões com um peso bruto de veículo superior a 26,000 libras, são responsáveis por cerca de 15% do uso total de energia de transporte e emissões de gases de efeito estufa nos Estados Unidos. Eletrificar esses veículos seria um passo significativo para a descarbonização do transporte nos Estados Unidos. No entanto, a oportunidade para veículos elétricos a bateria (VEBs) em caminhões pesados é altamente debatida devido a preocupações sobre a autonomia do veículo, requisitos de carga e pesos da bateria.
Pesquisadores da National Renewable Energia Laboratório (NREL), em colaboração com duas concessionárias de energia elétrica, estudou recentemente uma oportunidade promissora para eletrificação de curto prazo neste segmento através do carregamento de depósitos. Esta pesquisa, que examina diversas operações de transporte rodoviário de curta distância, é detalhada em um artigo recente da Nature Energy. A equipa também explorou o impacto destes veículos na rede, mostrando que na maioria dos casos os sistemas existentes tecnologia pode acomodar o carregamento de caminhões em depósitos.
“Por anos, a indústria de caminhões tem sido cética em relação aos veículos elétricos pesados”, disse Brennan Borlaug do NREL, analista de pesquisa e principal autor do estudo. “Essa percepção está mudando, e nossa pesquisa sugere que certas operações de curta distância podem ser eletrificadas hoje com carregamento de depósito de energia relativamente baixa que não sobrecarregará a rede.”
Caminhões de curta distância representam uma parcela significativa da população total de caminhões
Enquanto a maioria das pessoas imagina caminhões transportando cargas pesadas em longas rodovias, os dados coletados pelo US Census Bureau sugerem que quase 80% dos caminhões pesados operam principalmente dentro de um intervalo de 200 milhas. Esses caminhões respondem por cerca de 50% do uso total de energia de veículos pesados e normalmente são responsáveis pela distribuição de mercadorias entre armazéns e estabelecimentos de varejo próximos. Como resultado, os veículos são frequentemente caracterizados por rotas curtas e previsíveis e períodos fora do turno em locais centrais, como um depósito de veículos, tornando-os candidatos principais para a eletrificação. Idealmente, as frotas poderiam realizar todas as cobranças em seus depósitos, onde fosse conveniente, barato e totalmente controlável.
As operações comerciais de caminhões pesados são motivadas a reduzir os custos operacionais. Um estudo mostra que os custos de combustível para caminhões representam mais da metade de seu custo total de propriedade. A mudança para frotas BEV ofereceria uma redução significativa nos custos de combustível e exigiria menos manutenção de rotina, outra vantagem importante para as frotas.
Simulando carregamento de EV para operações da frota do mundo real
Os pesquisadores do NREL aproveitaram os dados operacionais do mundo real da câmara de compensação do DNA da Frota do NREL para simular a cobrança de EV nos depósitos da frota e disponibilizaram os resultados das cargas de carga ao público para uso de outros pesquisadores. A ferramenta Fleet DNA oferece resumos de dados compostos e visualizações para operações de frotas de serviço médio e pesado no mundo real, úteis para compreender a faixa operacional de veículos comerciais em todas as profissões e classes de peso. Os pesquisadores do NREL simularam várias estratégias de carregamento, incluindo carregamento “inteligente”, em que os BEVs aproveitam ao máximo o tempo gasto no estacionamento para carregar a taxas mais lentas e reduzir a demanda de energia de pico. Este estudo mostra que os requisitos de carregamento podem ser atendidos em níveis de potência em linha com a atual tecnologia de carregamento leve (≤100 kW / veículo) para as frotas estudadas.
Integração de carregamento de veículos elétricos pesados na rede
Um foco final da pesquisa foi avaliar se a rede de distribuição de eletricidade de hoje poderia suportar adequadamente o carregamento de depósitos pesados. O NREL colaborou com duas concessionárias - Southern Company e Oncor Electric Delivery Company, com sede no Texas - para realizar um estudo de integração de carga para 36 subestações e resumir os custos e cronogramas necessários para as atualizações de rede previstas. A equipe descobriu que a maioria (~ 80%) das subestações estudadas poderia fornecer as cargas variáveis de 100 caminhões carregados a 100 kW / veículo sem quaisquer atualizações, e um adicional de 10% das subestações poderiam evitar atualizações se as frotas usassem "inteligente" carregando.
“Esta pesquisa é a única que pinta um quadro mais completo de como seria eletrificar essas frotas”, disse David Woody, gerente sênior de Planejamento de Distribuição da Oncor e co-autor do estudo. “À medida que tecnologias que permitem a eletrificação de frotas pesadas se tornam disponíveis, estudos como este podem ajudar a antecipar e se preparar para os efeitos dessa transição. O envolvimento do cliente com os serviços públicos para revisar os perfis de carga, negócios atuais e futuros e necessidades operacionais e cronogramas de implantação serão fundamentais na transição para a eletrificação. ”
Seguindo em frente, os pesquisadores do NREL estão interessados em estudar como outros veículo segmentos operacionais - como vans de entrega de última milha ou caminhões de longa distância - podem ser eletrificados e integrados à rede em evolução.