Crescimento explosivo na eletrificação de máquinas de construção: como os motores podem alcançar avanços tecnológicos?​

É relatado que a taxa de eletrificação global para máquinas de construção ainda estava abaixo de 2% em 2025. No entanto, as previsões da indústria sugerem que, após alcançar avanços tecnológicos e reduções substanciais de custos, esta taxa de penetração deverá exceder 30%. Desde túneis de alta altitude até minas em águas profundas, os sistemas de acionamento elétrico estão se tornando a principal força motriz por trás da transformação verde das máquinas de construção. Grandes mercados como a China, os Estados Unidos e a União Europeia identificaram a electrificação como a futura direcção estratégica para o sector da maquinaria de construção, sinalizando uma transformação de mercado no valor de biliões.

​I. A onda da indústria​

A eletrificação de máquinas de construção não é mais uma ideia conceitual, mas uma realidade em desenvolvimento. Desde 2024, a China lançou recentemente 20 normas nacionais relacionadas com máquinas de construção, estando mais 13 em desenvolvimento, todas focadas na transição para a eletrificação, inteligência e desenvolvimento verde. Esta série de normas abrange toda a cadeia industrial, desde a terminologia e máquinas completas até testes de consumo de energia e segurança de baterias de energia, fornecendo suporte técnico para o desenvolvimento de alta qualidade da indústria. A padronização não só reduz o risco de falhas, mas também promove a concentração de recursos em empresas líderes.

​II. Desafios de desempenho​

O principal desafio para a eletrificação de máquinas de construção reside no cumprimento dos requisitos de desempenho sob condições operacionais extremas. Em comparação com os sistemas tradicionais movidos a combustível, os sistemas eletrificados devem superar três obstáculos principais: eficiência de conversão de energia, duração operacional (alcance) e custo da bateria. Os motores profissionais devem suportar as severas flutuações de carga, vibrações intensas e fortes impactos característicos das máquinas de construção. A adaptabilidade de tensão também se tornou uma métrica crítica. Os produtos de máquinas de construção eletrificadas precisam cobrir uma faixa de potência de 20 kW a 200 kW, com tensão de entrada adaptando-se a uma ampla faixa de 270 a 850 V. A questão da atenuação de energia em ambientes de alta altitude também requer soluções específicas. Os sistemas de refrigeração são outro foco importante da tecnologia. O sistema de resfriamento deve incorporar um projeto de isolamento de alta resistência para garantir que a eficiência do motor atenda aos requisitos de eficiência energética de Grau 2 especificados na norma GB30254-2013.

​III. Avanços Tecnológicos​

O desenvolvimento da tecnologia de eletrificação para máquinas de construção apresenta etapas distintas. A primeira etapa envolveu principalmente a substituição do sistema de energia movido a combustível por um elétrico, mantendo a tradicional arquitetura hidráulica centralizada.

A segunda etapa passou a substituir parcialmente a transmissão hidráulica por sistemas de acionamento elétrico.

A terceira geração de tecnologia está avançando em direção a uma direção altamente integrada.

A tecnologia de motor de acionamento direto com ímã permanente de baixa velocidade e alto torque emergiu como um avanço significativo. Esses motores acionam diretamente a carga sem a necessidade de redutor, o que pode reduzir substancialmente o consumo de energia do sistema de acionamento e aumentar a confiabilidade dos equipamentos mecânicos.

O avanço dos sistemas de controle inteligentes também abre novas possibilidades para a eletrificação de máquinas de construção.

​4. Aplicativos​

A aplicação da eletrificação em máquinas de construção expandiu-se em vários cenários. No setor de mineração, produtos como escavadeiras elétricas e caminhões elétricos de mineração alcançaram aplicação comercial.

O campo da construção de infra-estruturas também está a registar a penetração da electrificação. Os produtos de maquinaria eléctrica de construção foram rapidamente adoptados em grandes projectos nacionais, como o caminho-de-ferro Sichuan-Tibete, abordando com sucesso questões como o declínio da produção de energia em ambientes de grande altitude e os elevados custos de transporte de peças sobressalentes essenciais e combustível.

Em projetos de construção urbana, produtos como caminhões betoneiras elétricos e caminhões-bomba elétricos estão gradualmente ganhando popularidade. É relatado que em julho de 2024, a taxa de penetração doméstica de carregadeiras elétricas de rodas atingiu 15,7%, um aumento anual de 11,1 pontos percentuais. As taxas de penetração de novos caminhões misturadores de energia, caminhões de mineração e caminhões pesados ​​também estão aumentando continuamente. Em termos de expansão do mercado externo, os produtos de máquinas elétricas de construção da China entraram com sucesso no mercado internacional de alta qualidade com base nas suas vantagens tecnológicas. O caminhão betoneira elétrico puro da Zoomlion, em conformidade com os padrões de certificação CE da UE, entrou com sucesso no mercado alemão.

​V. Oportunidades Duplas​

O desenvolvimento futuro da eletrificação de máquinas de construção é impulsionado por duas forças principais: redução de custos e iteração tecnológica.

As baterias de lítio representam até 40% da repartição dos custos das máquinas eléctricas de construção. Portanto, a redução dos custos das baterias de lítio é fundamental para aumentar a competitividade das máquinas de construção eletrificadas. A China possui a cadeia industrial de baterias de lítio mais abrangente e avançada do mundo. O custo das baterias de fosfato de ferro-lítio (LFP) é 17% menor do que na Coreia do Sul e 40% menor do que nos Estados Unidos, proporcionando à eletrificação de máquinas de construção da China uma vantagem de custo significativa. No que diz respeito à iteração tecnológica, melhorar a eficiência dos sistemas de acionamento elétrico e aumentar a densidade de energia das baterias serão as principais direções. Os actuais principais factores que impedem o aumento da taxa de electrificação das máquinas de construção são os elevados custos das baterias e a duração operacional limitada (alcance) resultante da eficiência relativamente baixa de conversão de energia dos sistemas hidráulicos. À medida que a estratégia de duplo carbono avança, a eletrificação das máquinas de construção tornar-se-á um complemento crucial.um componente da construção global de minas verdes.