Como as tecnologias de carregamento estão se desenvolvendo na mineração?

Grande parte do futuro eletrificado da indústria de mineração depende de avanços nas tecnologias de carregamento.

Os desenvolvimentos em soluções de carregamento rápido, dinâmico e híbrido estão permitindo que veículos elétricos a bateria (VEBs) se tornem cada vez mais comuns em minas subterrâneas e de superfície. A GlobalData , empresa controladora da Mining Technology , observa que há quase 400 VEBs de mineração em operação globalmente no primeiro trimestre de 2025.

Para abastecer essas frotas, as principais mineradoras estão explorando tecnologias de carregamento inovadoras para eficiência operacional e redução de emissões de carbono.

No entanto, a interoperabilidade entre os tipos de veículos e a infraestrutura de carregamento ainda não foi alcançada em larga escala. Se as soluções de carregamento forem padronizadas, operações totalmente eletrificadas em toda a indústria de mineração global podem se tornar realidade.

À medida que os veículos de mineração deixam de ser movidos a diesel e se tornam eletrificados, a velocidade operacional continua sendo uma prioridade para os mineradores atingirem ou superarem as metas de produção e evitarem o tempo de inatividade de ativos críticos — uma necessidade que é atendida pelo carregamento rápido.

Ben Ting, diretor comercial da Echion Technologies, confirma que "o padrão da indústria para carregamento rápido é uma hora em um dia de 24 horas". A Echion é uma spin-out da Universidade de Cambridge e fornece materiais de ânodo à base de nióbio com o apoio da investidora estratégica CBMM , a maior mineradora de nióbio do mundo.

Pesquisas mostram que o carregamento rápido, a tecnologia mais comumente usada em minas subterrâneas, permite melhorias na produtividade ao otimizar o tempo dos períodos de carregamento, como quando os trabalhadores estão em intervalos de turno.

No entanto, uma falha na eficiência da tecnologia de carregamento rápido é que os BEVs geralmente permanecem parados durante o processo de carregamento.

“Os BEVs de ultraclasse na mineração têm baterias equivalentes a mais de um megawatt-hora (MWh), e há muita preparação envolvida no carregamento deles – estacionar o caminhão, pegar um cabo grande, conectá-lo e desconectá-lo com segurança”, explica Ting.

“Tudo isso somado toma muito tempo em ambientes de mineração dinâmicos, onde é importante estar em movimento o tempo todo.”

Outro método comum é a troca de baterias, que consiste na troca de uma bateria descarregada por uma totalmente carregada. No entanto, isso ainda requer estações dedicadas e alinhamento cuidadoso do estacionamento.

É aqui que entra o carregamento dinâmico, que carrega veículos elétricos a bateria enquanto estão em operação. Isso normalmente é feito conectando caminhões a uma catenária, a melhor das quais atualmente pode fornecer de 6 a 8 MWh de energia, de acordo com Ting.

A eficiência de carregamento também varia entre os tamanhos de BEV. Bruce Warner, gerente global do segmento de transporte da Hitachi Energy, disse anteriormente à Mining Technology que a tecnologia de carregamento está bastante madura para veículos menores, mas para caminhões maiores "levará tempo e investimento para chegar a um estágio em que possa ser amplamente utilizada", citando o carregamento dinâmico como uma solução promissora.

O gerente global de soluções de mineração eMine da ABB, Nic Beutler, disse à Mining Technology que "embora os custos de capital não possam ser ignorados, eles estão se tornando mais fáceis de justificar.

Modularidade e escalabilidade são benefícios negligenciados, pois as minas não precisarão reformar tudo de uma vez. Elas podem começar pequenas, comprovar o conceito e escalar gradativamente à medida que a frota se eletrifica.

De fato, as soluções de carregamento emergentes atualmente representam um risco de investimento inicial, mas há esforços para desenvolver e padronizar soluções para a eletrificação da indústria atacadista.

Uma barreira fundamental para o aumento da adoção pela indústria é a falta de interoperabilidade entre tecnologias de carregamento, infraestrutura e tipos de veículos.

A associação Charging Interface Initiative (CharIN), que promove um sistema de carregamento combinado como um padrão global para veículos elétricos (VEs), tem colaborado com o Conselho Internacional de Mineração e Metais (ICMM) nesse gargalo.

“O resultado é um roteiro claro estruturado em torno de três tecnologias complementares”, explica Daniela Soler, gerente de projetos técnicos da CharIN.

Estes são o Sistema de Carregamento Megawatt Ruggedised ( R-MCS ) para carregamento estático de alta potência; a Interface de Carregamento Dinâmico ( DCI ), que suporta carregamento em movimento; e o Sistema de Carregamento Megawatt Extreme ( X-MCS ), voltado para carregamento ultrarrápido independente do fabricante do equipamento original (OEM) para caminhões de grande porte.

Com esses avanços, a CharIN visa "automação, durabilidade e escalabilidade", mas a interoperabilidade continua sendo a principal prioridade, afirma Soler. "As frotas de mineração são diversificadas, frequentemente com equipamentos de vários OEMs, operando em diferentes locais e em diferentes climas. Se cada OEM ou local exigir seu próprio sistema de carregamento proprietário, o custo, a complexidade e o risco aumentam significativamente."

A diretora de inovação do ICMM, Bryony Clear Hill, acrescenta que “a padronização apoia a implantação de carregadores de alta potência e sistemas dinâmicos de transferência de energia essenciais para grandes veículos de mineração, especialmente em ambientes exigentes”.

A digitalização é outro fator importante. Como Beutler destaca: “Atualmente, muitos sistemas de carregamento são reativos – basta conectar, carregar e seguir em frente. O que é necessário é uma infraestrutura mais inteligente que esteja ciente da programação da frota, das cargas da rede elétrica e de uma combinação de fornecimento, mesmo com insumos de energia renovável.”

À medida que mais soluções de cobrança, tanto digitais quanto físicas, se tornam disponíveis para os mineradores, há uma chance maior de supersaturação no mercado. Ting afirma que "a padronização deve vir depois da experimentação. Apesar de a indústria de mineração desejar um alto nível de certeza, muitas abordagens diferentes devem ser testadas para então definir o que deve ser o padrão".

Além de iniciativas mais amplas, grandes mineradoras têm buscado projetos piloto e o carregamento rápido continua sendo uma opção popular.

Ting destaca a gigante australiana de mineração Fortescue como líder nessa área. No final de 2024, a empresa recebeu uma doação de A$ 10 milhões (US$ 6,48 milhões) da Agência Australiana de Energia Renovável para desenvolver carregadores rápidos de 6 MW para veículos elétricos a bateria (BEVs) pesados, com base em seus protótipos anteriores.

Do outro lado do Pacífico, no Canadá, a mina de ouro Borden da Newmont está se transformando na primeira mina subterrânea totalmente elétrica do mundo — uma missão possibilitada por estações de carregamento rápido e sistemas de interligação de energia com linhas de energia adicionais e um fornecimento de um quilovolt.

Soluções híbridas também estão surgindo, permitindo que os mineradores colham os benefícios combinados do carregamento rápido e dinâmico. A CEO da Elonroad, Karin Ebbinghaus, afirma que, com um carregamento melhor, "há menos necessidade de baterias grandes e, portanto, os veículos de mineração ficarão mais baratos, já que as baterias costumam ser a parte mais cara de um veículo". A empresa oferece estações de carregamento dinâmico para mineradores e estima que a eletrificação do setor seja de apenas 0,5%.

O carregamento híbrido é "uma novidade para a mineração", comenta Ting. "Há muito interesse em testes, principalmente por parte de mineradores menores, para que possam ser os segundos a se movimentar."

Enquanto isso, os principais fabricantes de equipamentos originais (OEMs) continuam a lançar mais soluções de carregamento no mercado. Mais recentemente, na MINExpo 2024 , a Caterpillar revelou seu sistema de Transferência Dinâmica de Energia, que inclui um módulo de potência, um sistema de trilhos eletrificados e um sistema de máquina para transferir energia para um caminhão em operação.

Também na MINExpo 2024, a Komatsu apresentou seu primeiro caminhão basculante de carga e descarga elétrico a bateria com recursos de troca de bateria no nível do solo e sua colaboração com a ABB no dispositivo de conexão automatizada do robô eMine™, que conecta e desconecta automaticamente veículos elétricos de mineração às estações de carregamento.

“É uma nova maneira de pensar com novas tecnologias, então testes em diferentes ambientes são cruciais”, diz Ebbinghaus. “Em um ecossistema amplo, os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e as empresas de rede elétrica também precisam se envolver. Trata-se de reunir novas pessoas para debater, o que pode ser um desafio.”

Hill enfatiza que “o sucesso no desenvolvimento de tecnologias de carregamento depende da colaboração entre as partes interessadas para promover a eletrificação da mineração”.

O avanço do carregamento na mineração está em uma trajetória ascendente, com Ting afirmando que as soluções híbridas em particular são extremamente promissoras.

“A maioria das minas operará com um sistema híbrido com carregamento a bordo”, afirma. “Há uma oportunidade real para novos empreendimentos projetarem e planejarem a mina com infraestrutura de carregamento em mente desde o primeiro dia.”

Ebbinghaus concorda, instando as partes interessadas a continuarem a desenvolver o progresso alcançado até agora. "O setor já investiu muito dinheiro em pesquisas sobre operações autônomas e eletrificadas, e agora é hora de combiná-las e focar na infraestrutura de carregamento."

É claro que as soluções de carregamento são apenas uma peça do quebra-cabeça maior da eletrificação da mineração e devem se desenvolver junto com outras soluções de mineração de energia limpa, como baterias e fontes de energia renováveis ​​de microrredes locais.

“As minas dependerão cada vez mais de cronogramas de carregamento preditivos, roteamento com consciência energética e coordenação com fornecimento renovável”, confirma Beutler.

O progresso da indústria na cobrança também pode servir de modelo para outros setores, como portos e ferrovias pesadas, como destaca Soler.

A CharIN espera que os sistemas R-MCS e DCI sejam implantados em minas no curto prazo, enquanto o X-MCS deverá ser implantado em um prazo mais longo, o que poderá rivalizar ou até mesmo superar o reabastecimento de diesel em diferentes setores.

“No final das contas, a cobrança deixará de ser um desafio técnico para se tornar uma vantagem estratégica, que aumenta a produtividade, reduz as emissões e prepara as operações de mineração para o futuro”, conclui Soler.