Rápidos avances en la electrificación de la maquinaria de construcción y desarrollo diversificado de tecnologías clave

• Descripción general:

En los últimos años, la electrificación de la maquinaria de construcción ha avanzado rápidamente a nivel mundial, caracterizándose por el desarrollo diversificado de tecnologías clave que abarcan múltiples dimensiones, como la innovación en sistemas de energía, la integración de inteligencia y la optimización de la gestión energética.

• Diversificación de las tecnologías de los sistemas de energía

La propulsión totalmente eléctrica domina los escenarios de medio y corto alcance: las baterías de fosfato de hierro y litio se han convertido en la opción predominante, con una densidad energética superior a 280 Wh/kg, una vida útil que supera los 4000 ciclos y una reducción de costes del 42 % desde 2020, hasta los 0,09 USD/Wh. Por ejemplo, la excavadora eléctrica SY195E de SANY yAILISHENG 'sALS20EV La miniexcavadora eléctrica puede funcionar de forma continua durante 8 horas con una carga completa, igualando el rendimiento de los modelos de gasolina. La tecnología de carga rápida de alto voltaje permite alcanzar el 80 % de la carga en 1,5 horas, mejorando significativamente la utilización del equipo.

La potencia híbrida se adapta a condiciones de trabajo complejas: El motor de alta potencia y velocidad de Kaibo Ecotrans, refrigerado por aceite y con rotor en horquilla, integrado con tecnología de control de cambios de transmisión, proporciona soluciones de potencia eficientes para excavadoras y cargadoras, ideales para escenarios con frecuentes ciclos de arranque y parada y altas demandas de par. La cargadora eléctrica 856E-MAX de LiuGong utiliza un motor asíncrono de CA para accionar la bomba de caudal variable, reduciendo el consumo de energía en vacío en un 40 % y ahorrando 9 toneladas de combustible al año.

La tecnología del hidrógeno abre el camino a largo plazo: New Hydrogen Power lanzó un módulo de pila de combustible de hidrógeno de estado sólido con almacenamiento en metal, que aborda los problemas de seguridad y eficiencia en el repostaje de hidrógeno al reemplazar las unidades de almacenamiento ya en uso comercial en el sector de vehículos industriales. La excavadora de 200 kW impulsada por hidrógeno, desarrollada por XCMG en colaboración con la Academia China de Ciencias, ha completado las pruebas a 300 metros de profundidad y se espera su comercialización para 2026. El Grupo Hangcha ha creado un conglomerado de patentes en el sector de las carretillas elevadoras con pila de combustible, con productos exportados a más de 60 países.

• Integración profunda de inteligencia y conectividad

Implementación de operaciones no tripuladas: La excavadora totalmente eléctrica de SANY integra control remoto 5G y reconocimiento visual por IA, mejorando la eficiencia general en un 40 % en entornos mineros y permitiendo operar en zonas desérticas inhabitadas. El camión minero eléctrico XDR80TE de XCMG, equipado con un sistema de conducción autónoma, opera de forma continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en minas chilenas, ahorrando 1,2 millones de RMB anuales en costos de electricidad para ventilación por vehículo.

Operaciones inteligentes y mantenimiento predictivo: La plataforma en la nube inteligente de Zoomlion conecta más de 100.000 dispositivos, logrando una tasa de precisión del 92% en las alertas de fallos; el sistema de diagnóstico inteligente basado en big data de SANY tiene una tasa de falsas alarmas inferior al 5% y puede predecir fallos de componentes con hasta 72 horas de antelación.AILISHENG Utiliza IoT para la monitorización en tiempo real del estado de los equipos, reduciendo el tiempo de respuesta del diagnóstico remoto a menos de 2 horas.

Gemelo digital y construcción de precisión: China Railway Construction Group aplica BIM + sistemas de pavimentación inteligentes, aumentando las tasas de calificación de planitud del pavimento al 98%. Las excavadoras eléctricas de Sunward Intelligent, que utilizan algoritmos LiDAR y SLAM, logran una precisión de posicionamiento a nivel milimétrico, adecuadas para trabajos de precisión como la renovación de redes de tuberías urbanas.

• Innovaciones en gestión energética y tecnologías de aligeramiento

Recuperación de energía y distribución inteligente: La bomba de engranajes helicoidales ultrasilenciosa de Hefei Changyuan Hydraulic, combinada con el sistema de accionamiento eléctrico, permite la recuperación de energía cinética durante el frenado y el descenso, mejorando la eficiencia en un 15 %. Las baterías de la serie Tianxing de CATL, gracias a la innovación en su sistema de materiales, admiten carga ultrarrápida y descarga profunda, con una densidad energética del sistema de 180 Wh/kg.

Aplicación de materiales ligeros: El uso de materiales compuestos de fibra de carbono en las plumas de las grúas y los bastidores de las cargadoras reduce el peso estructural en un 30 % y, al mismo tiempo, mejora la resistencia a la corrosión. La grúa todoterreno XCA160L7 de XCMG utiliza una plataforma giratoria de aleación de aluminio, lo que reduce el peso en 12 toneladas y mejora la estabilidad.

• Progreso del mercado y panorama regional

Penetración significativamente mayor: Se prevé que el mercado mundial de maquinaria eléctrica para la construcción supere los 3 billones de RMB en 2025, con China aportando más del 40 % de la cuota de mercado. Las tasas de penetración de cargadoras y excavadoras eléctricas han alcanzado el 25 % y el 15 %, respectivamente, y las tasas de sustitución de equipos superan el 60 % en entornos cerrados como puertos y minas. Impulsados ​​por los objetivos de neutralidad de carbono, mercados europeos como Alemania y Francia exigen cero emisiones para los nuevos equipos de ingeniería municipal a partir de 2025, con una tasa de electrificación prevista del 35 %.

Segmentación diferenciada: La tasa de electrificación de equipos pequeños (<5 toneladas) alcanza el 65%, y las miniexcavadoras representan más del 50% en ingeniería municipal. Los equipos medianos y grandes (>20 toneladas) siguen utilizando principalmente sistemas híbridos, pero los camiones mineros con pilas de combustible de hidrógeno están entrando en fase de demostración en países ricos en recursos como Australia y Chile.

• Las empresas chinas lideran la competencia global

Empresas líderes en tecnología: líderes como SANY, XCMG, LiuGong yAILISHENG Posee el 76% de la cuota de mercado nacional de excavadoras eléctricas, con productos exportados a más de 180 países. Los ingresos de SANY por productos eléctricos crecieron un 200% interanual en 2024, y la miniexcavadora SY19E ha sido líder mundial en ventas durante tres años consecutivos.

Cadena de suministro autocontrolada: Empresas como CATL y BYD han desarrollado competitividad global en el sector de las baterías de potencia, y se prevé que los sistemas de baterías nacionales representen el 78% para 2025. El rendimiento de los sistemas de propulsión eléctrica de Kaibo Ecotrans e Inovance iguala al de las marcas internacionales, con costes un 20% inferiores.

• Impulsores políticos e innovación en modelos de negocio

La combinación de políticas de China: El "Plan de Acción para el Desarrollo de la Electrificación de la Maquinaria de Construcción" exige la eliminación gradual de los equipos diésel anteriores a la Fase IV de China antes de 2026, lo que genera una demanda para la sustitución de aproximadamente 120.000 unidades. Gobiernos locales como Pekín y Shanghái otorgan prioridad vial a los equipos eléctricos que operan dentro de los límites de la ciudad.

Las regulaciones internacionales fuerzan la transición: El "Plan Industrial del Pacto Verde" de la UE exige una reducción adicional del 50% en las emisiones de carbono de la maquinaria no vial en comparación con la Fase IV; la "Ley de Infraestructura" de EE. UU. destina 7.500 millones de dólares para apoyar la adquisición de maquinaria de construcción eléctrica, impulsando el crecimiento anual en el mercado norteamericano a más del 30%.

• La innovación en el modelo de negocio reduce las barreras

Modelos de separación y arrendamiento de vehículos y baterías: SANY y XCMG ofrecen soluciones de "arrendamiento de chasis + batería", reduciendo los costos de compra iniciales en un 40%. Los usuarios pagan tarifas por el uso de la batería según sea necesario y reciben servicios de mantenimiento; los casos típicos muestran ahorros en el costo del ciclo de vida que superan el millón de RMB en cinco años.

Estación integrada de almacenamiento, carga e intercambio de energía fotovoltaica: State Grid instaló una estación integrada de almacenamiento, carga e intercambio de energía fotovoltaica de nivel megavatio en una zona minera de Mongolia Interior, lo que permite el funcionamiento de los equipos las 24 horas del día, los 7 días de la semana, utilizando almacenamiento de energía solar, reduciendo el costo de la electricidad a menos de 0,5 RMB/kWh, un ahorro del 70 % en comparación con el diésel.

• Desafíos y tendencias futuras

Cuellos de botella técnicos: Los costes de las baterías para equipos grandes siguen siendo elevados, situándose en 1200 RMB/kWh, y la producción en masa de baterías de estado sólido está rezagada; las válvulas hidráulicas de alta gama y los módulos IGBT dependen de las importaciones, con una tasa de localización inferior al 30%.

Deficiencias de infraestructura: La densidad global de puntos de recarga es un 90% inferior a la de las gasolineras; la cobertura de la red de recarga en zonas mineras y rurales es inferior al 40%; los estándares de intercambio de baterías aún no están unificados.

Riesgos de la cadena de suministro: La dependencia externa de los recursos de litio alcanza el 65%; los materiales de imanes permanentes de tierras raras se ven afectados por los controles de exportación; las fluctuaciones del precio del litio en 2024 provocaron un aumento del 18% en los costos de las baterías.

• Perspectivas de tendencias futuras

Convergencia de rutas tecnológicas: Después de 2027, las baterías de estado sólido (450 Wh/kg) y las pilas de combustible de hidrógeno (eficiencia >60%) reemplazarán gradualmente a las baterías de litio, lo que permitirá que las excavadoras de clase 30 toneladas superen las 12 horas de funcionamiento y que los camiones mineros logren un transporte de larga distancia con cero emisiones.

Actualización inteligente integral: la tecnología 5G + posicionamiento de alta precisión BeiDou (error <2 cm) y la tecnología de gemelo digital permitirán la colaboración de múltiples máquinas en la construcción; se espera que los escenarios de operación no tripulada representen el 25 % para 2030.

Auge de la economía circular: Con la maduración de las tecnologías de utilización y reciclaje de baterías de potencia, se prevé que el mercado de reciclaje de baterías supere los 50.000 millones de RMB para 2030; las cadenas de suministro de ciclo cerrado reducirán las emisiones de carbono del ciclo de vida en un 40%.

• Conclusión

La electrificación de la maquinaria de construcción ha pasado de estar impulsada por políticas a una etapa de doble impulso: «tecnología + mercado». La diversificación de las tecnologías genera una competencia diferenciada en distintos escenarios. En los próximos cinco años, gracias a los avances en baterías de estado sólido y tecnología de hidrógeno, junto con las mejoras en infraestructura, los equipos eléctricos superarán ampliamente a los modelos de combustión en rendimiento y coste. El sector está entrando en una nueva fase caracterizada por la profunda integración de la inteligencia artificial y las tecnologías sostenibles. Las empresas deben seguir invirtiendo en I+D de tecnologías clave, presencia global e innovación en sus modelos de negocio para afrontar la creciente competencia del mercado y la transformación industrial.