Gigafábricas: o segredo da sua construção em tempo recorde

• A construção de fábricas de baterias de íons de lítio – ou gigafábricas – está liderando o setor em rapidez e eficiência.
• A velocidade da construção de gigafábricas é alcançada graças aos processos de pré-fabricação e planejamento digital.
• Com o aumento da procura por veículos elétricos, todos os fabricantes de automóveis podem se beneficiar desses métodos.

Hoje a construção de gigafábricas é incrivelmente rápida: a maioria das construções leva anos para ser concluída, mas é possível construir uma fábrica de baterias de íons de lítio em apenas alguns meses.

O termo gigafábrica, criado por Elon Musk, fundador da Tesla, vem de giga, unidade de medida que corresponde a bilhões. Gigafábricas são fábricas que produzem baterias para veículos elétricos (EVs), como a Tesla Gigafábrica 4, que está sendo construída na Alemanha. O meio mais rápido de reduzir o custo dos veículos elétricos é economizar na fabricação das baterias.

“O desenvolvimento das baterias e suas células custa bilhões de dólares”, comenta Stefan Reindl, CEO do IfA, um instituto alemão de pesquisa automotiva, em entrevista ao Spiegel Online. “Por isso, os fabricantes têm que produzir o maior número possível de unidades para cada centavo investido.” Os fabricantes precisam, portanto, produzir baterias para veículos elétricos em termos de gigawatt‑hora, em vez de quilowatt‑hora ou megawatt‑hora. É uma tarefa de proporções gigantescas.

Para atender à futura procura mundial por veículos movidos a bateria, inúmeras gigafábricas estão sendo construídas no mundo todo. Existem hoje, por exemplo, mais de 20 gigafábricas na Europa.

Só na Alemanha, a Volkswagen e a Northvolt estão construindo uma fábrica de baterias de íons de lítio na cidade de Salzgitter, localizada na região norte do país. A empresa chinesa de alta tecnologia Svolt elegeu o estado alemão de Saarland, no sudoeste do país, como local de fabricação. Já a Tesla e outras empresas estão construindo fábricas na região nordeste de Berlim‑Brandemburgo. O Öko‑Institut, uma instituição alemã de pesquisa e consultoria, estima que a procura mundial chegará a 220 gigafábricas já em 2050.

Experiência automotiva alemã favorece a fabricação de baterias

Em virtude dos custos elevados de transporte e armazenamento das baterias, os especialistas responsáveis pelo planejamento das fábricas de baterias sempre procuram locais próximos às fábricas de automóveis. A experiência dos engenheiros, presentes em grande número nas regiões em que se encontram as fábricas automotivas na Alemanha, estabelece uma base excelente para a construção e operação das fábricas de baterias. Além disso, os níveis elevados de financiamento governamental estão impulsionando o setor de baterias do país.

Essas condições, aliadas à localização central da Alemanha no continente europeu, oferecem aos fabricantes bons motivos para investir no país.

Gigafábrica tornou‑se o jargão do momento. O termo se refere às fábricas de baterias não apenas da Tesla, mas também de outros fabricantes, e até mesmo às fábricas de veículos elétricos (EVs). O termo está relacionado a todos os aspectos do badalado setor de veículos elétricos.

A velocidade com que as fábricas estão sendo construídas tem chamado a atenção. Outros edifícios levam anos para serem concluídos, e as gigafábricas são construídas em apenas alguns meses. Elon Musk é um pioneiro nessa área. Está ditando o ritmo não apenas para o setor automotivo, mas também para o setor de construção civil. A intenção de Musk é que a Tesla Gigafábrica 4, de Berlim‑Brandemburgo, seja a fábrica construída em menor tempo no mundo. A construção começou em julho de 2020 e está programada para terminar este ano.

Giga Berlin progress pic.twitter.com/ekpG5qcbUi

— Elon Musk (@elonmusk) 1 de fevereiro de 2021

Quem está construindo a Tesla Gigafábrica 4

O projeto Tesla Gigafábrica 4 conta com a participação de muitas empresas alemãs de construção civil, como a GOLDBECK, uma empresa de construção e incorporação imobiliária. A GOLDBECK constrói estacionamentos, instalações de logística, fábricas e escritórios para grandes empresas de renome internacional, com a BMW, a Siemens e a fabricante de doces Haribo. A construtora também edifica escolas e prédios residenciais.

O projeto mais recente da empresa é a Tesla Gigafábrica 4. Jörg Strohmeier, diretor‑executivo da GOLDBECK International, conduziu pessoalmente as negociações com Musk e sua equipe. O fato de Strohmeier também ter crescido na África do Sul, não muito longe da cidade natal de Musk, talvez tenha facilitado o processo.

“Em 2019, Musk ditou o ritmo quando anunciou sua intenção de construir a Gigafábrica 4 na Alemanha em um tempo menor do que a Gigafábrica 3 de Xangai”, lembra Strohmeier. Para alcançar essa meta, foi necessário recorrer ao planejamento digital e à pré‑fabricação – duas áreas prioritárias para a GOLDBECK. “A única maneira de criar uma fábrica desse porte em um prazo tão curto é usar componentes padronizados e produção em série escalável”, observa.

Para a GOLDBECK, todo edifício é um produto – essa perspectiva também é adotada pelo setor automotivo. Os fabricantes de veículos sempre produzem os automóveis no prazo, exceto nos casos de atraso inesperado. E a GOLDBECK espera obter o mesmo desempenho no canteiro de obras. Os elementos essenciais são pré‑moldados. É necessário fazer apenas a montagem no canteiro de obras. Outro fator determinante da construção acelerada é o projeto da gigafábrica como um edifício multifuncional, em vez de uma fábrica construída sob medida. “Algum dia talvez elas vão produzir foguetes, em vez de veículos elétricos”, sugere Strohmeier em tom de brincadeira. “Essa fábrica poderia perfeitamente servir a essa finalidade.”

A GOLDBECK também utiliza um processo de planejamento automatizado e digitalizado. Isso implica compartilhar informações por meio de um modelo BIM (Modelagem de Informações da Construção) na nuvem com o Autodesk BIM 360. “A diferença de fuso horário entre os Estados Unidos e a Europa praticamente tornaria inviável o planejamento nessa velocidade, não fossem as ferramentas digitais”, comenta Strohmeier, ao revelar que em 2020, quando a pandemia eclodiu, 30 engenheiros da Tesla tiveram que sair da Alemanha de um dia para o outro e ir trabalhar nos Estados Unidos. Strohmeier acredita na capacidade das tecnologias digitais de reduzir em um terço o tempo necessário para construir uma gigafábrica.

Construção rápida, eficiente e econômica com trabalho na nuvem

A execução de um projeto de construção em larga escala, como uma gigafábrica, requer a participação de muitas pessoas. “As equipes dependem muito umas das outras, principalmente no que diz respeito à coordenação do planejamento e dos processos”, observa Johann Braun, membro do conselho supervisor e diretor da Divisão Central de Construção de Edifícios da gigante alemã da construção civil Max Bögl. “Cada pessoa que participa do projeto deve garantir que as informações estejam sempre atualizadas em toda a cadeia de valor.”

Braun parte do princípio de que os funcionários precisam passar dois terços da jornada de trabalho reunindo e atualizando informações. Esse tempo poderia ser mais bem investido no aprimoramento da qualidade. “Para reduzir esse desperdício, usamos o processo BIM como uma importante fonte de informações”, explica Braun. “Criamos um gêmeo digital dos nossos projetos de construção assim que iniciamos o planejamento e, então, adicionamos todas as informações pertinentes ao projeto.”

Com um ponto de acesso central para o modelo de dados do edifício, todos que participam do empreendimento podem verificar o andamento do projeto a qualquer momento, em qualquer continente ou fuso horário. “Os dados do modelo também são utilizados para controlar equipamentos como as soldadoras de malha e as dobradeiras de reforço nas nossas fábricas”, acrescenta Braun. Os fluxos de trabalho na nuvem e uma abordagem de construção industrializada proporcionam à Max Bögl rapidez, eficiência e economia nas construções.

Ao mesmo tempo, a empresa de arquitetura Kohlbecker Gesamtplan, que participa da construção da Tesla Gigafábrica 4, está seguindo uma estratégia digital semelhante. “A Tesla tem uma compreensão clara e progressista da Indústria 4.0”, comenta Andreas Tomaschewski, diretor digital da Kohlbecker. “Por isso, a fábrica precisa ser construída com métodos de construção modernos, interligados e digitalizados para alcançar seu propósito.”

A Kohlbecker trabalha na nuvem com o BIM 360, que Tomaschewski descreve como um “meio rápido e preciso de comunicação” e um divisor de águas para uma melhor cooperação entre as partes interessadas do projeto. “A relação simples entre cliente e empreiteira já não existe mais”, comenta Benedikt Gondolf, diretor de filial da Kohlbecker. “Há cada vez mais trabalho em equipe de igual para igual, porque todos colaboram no mesmo modelo.”

A Kohlbecker tem experiência na construção de fábricas para montagem de baterias e fabricação de componentes de bateria. A empresa participou do planejamento de duas fábricas de baterias da Mercedes‑Benz e de uma fábrica da BASF que produz materiais catódicos para fabricação de baterias. A GOLDBECK também é especializada na construção de fábricas de baterias e participa da construção da fábrica de vans elétricas em Hanover, Alemanha, em um empreendimento conjunto do grupo chinês CATL e da Volkswagen.

Como especialista em construção modular, Braun reconhece a grandiosidade da construção de uma gigafábrica. Ele explica que a quantidade necessária de peças de concreto pré‑moldado é muito maior do que em uma “fábrica normal” e que, embora cada coluna de concreto pré‑moldado de uma fábrica normal pese cerca de 10 toneladas, uma única coluna de uma gigafábrica pode chegar a pesar 70 toneladas.

Não é de se admirar que as empresas de construção civil estejam recebendo consultas dos diretores de projeto das maiores empresas alemãs do setor automotivo. Uma das perguntas mais frequentes é: como é possível construir uma gigafábrica em apenas alguns meses? A resposta é simples: com pré‑fabricação e planejamento digital.