Veículos elétricos: a humanidade ainda chega lá?

Os tipos mais usuais desse tipo de veículos são:

• Trólebus – energia vem da rede elétrica ao longo do trajeto;
• Elétrico a bateria – energia da rede elétrica (ou outra fonte externa) é armazenada na bateria do veículo;
• Variante: Elétrico a bateria com extensor de autonomia;
• Elétrico híbrido – energia é gerada a bordo por motor de combustão interna + gerador;
• Elétrico híbrido plug-in – energia da rede elétrica armazenada na bateria e também gerada a bordo por motor de combustão interna + gerador;
• Célula a combustível – energia é gerada a bordo em uma célula a combustível a partir do hidrogênio.

Enquanto um veículo com motor a gasolina usa apenas 17,5 % da energia gerada por combustão, um veículo elétrico chega a aproveitar 90 % da energia consumida, sem barulho e sem poluição do ar. Por estas e outras razões, num contexto mundial de busca de alternativas energéticas mais eficientes, econômicas e adequadas ambientalmente, as pesquisas para o desenvolvimento do carro elétrico ganharam grande impulso. O Brasil ainda não se lançou na corrida por esse desenvolvimento tecnológico, mas tem um cenário bastante favorável, que inclui uma ampla rede de distribuição de energia, com 87% de fontes limpas (80% hidráulica, 4% bagaço de cana, 2% nuclear, 1% eólica).
Esses dados e outros aspectos são do engenheiro Marcelo Schwob, da área de energia do Instituto Nacional de Tecnologia (INT), que ressalta a importância de o país investir na solução do uso da propulsão elétrica nos automóveis e, sobretudo em veículos de transporte coletivo. As pesquisas com a propulsão elétrica de veículos já existem desde o final do século XIX, quando se desenvolviam também os sistemas de motores de combustão interna e a vapor.
Como os combustíveis líquidos do petróleo tinham um preço muito acessível e a infra-estrutura de distribuição da energia elétrica ainda era precária, o seu uso em automóveis e demais veículos rodoviários não foi desenvolvido em escala industrial, ficando restrito a transportes como bondes, trens e metrôs. Somente com as crises do petróleo na década de 70 e com a conscientização ambiental ocorrida a partir dos anos 80, a solução elétrica voltou a ser considerada para os veículos leves.
Além de ser uma fonte limpa, o motor elétrico tem outras vantagens, apontadas por Marcelo Schwob, como o consumo nulo em “marcha lenta” e a possibilidade de emprego de freios regenerativos, que recuperam a energia gasta na frenagem e desaceleração. Outro ponto crucial nos modelos elétricos, destaca o engenheiro, é o ganho de espaço: compacto, o motor pode funcionar junto à suspensão ou mesmo no espaço das rodas.
Em países como os EUA e na Europa, os programas para a promoção do uso da propulsão elétrica em veículos leves já envolvem investimentos da ordem de bilhões de dólares no prazo até 2020, ano em que a participação do carro elétrico, segundo previsões do setor automotivo, deve chegar a representar de 2 a 10 por cento do mercado. Um estudo dos funcionários do BNDES, Bernardo Hauch Ribeiro de Castro e Tiago Toledo Ferreira, intitulado “Veículos elétricos: aspectos básicos, perspectivas e oportunidades”, revelou que as questões energética e ambiental, aliadas ao desenvolvimento tecnológico de componentes e ação direta dos governos, têm promovido uma inserção cada vez maior dos veículos elétricos nas vendas. Ainda que atualmente ocupem um percentual reduzido das vendas, é clara a aposta dos governos como parte de sua estratégia quanto a questões energética e ambiental.
A análise realizada permitiu identificar que, mesmo que não represente a superação do padrão atual, baseado em veículos propulsionados por motores a combustão, a indústria automotiva deverá sofrer um profundo rearranjo. A eletrificação veicular irá modificar a base técnica de parte dos componentes, incorporando empresas de outros setores da indústria automotiva.
Uma grande difusão dos veículos elétricos híbridos pode constituir ainda uma oportunidade para o bioetanol brasileiro. Na medida em que é esperada uma redução na demanda por combustíveis fósseis, consequente do menor consumo dos veículos híbridos, a adoção do bioetanol em escala global se tornaria mais atrativa.
Importante dizer que os veículos híbridos são assim chamados por combinarem um motor de combustão interna com um gerador, uma bateria e um ou mais motores elétricos. Sua função é reduzir o gasto de energia associado à ineficiência dos processos mecânicos se comparados aos sistemas elétricos. Boa parte da ineficiência energética vem da geração de calor causada principalmente pelo atrito entre as partes móveis do motor de combustão interna. Estima-se que apenas 15% da energia potencial de um combustível em um automóvel são efetivamente utilizadas para movimentação. Em um veículo híbrido, há quatro fatores que ajudam a aumentar a sua eficiência:
• Assistência do motor elétrico ao de combustão interna: a menor variação em sua operação permite atingir um nível de eficiência muito mais elevado pela adoção de motores com menor perda, como os do ciclo Atkinson-Miller em vez do difundido ciclo Otto.
• Desligamento automático: um sistema híbrido pode desligar automaticamente o motor em caso de parada, enquanto no veículo convencional o motor a combustível continua funcionando.
• Tecnologias de recarga da bateria, como frenagem regenerativa: no caso dos motores a combustível, embora a aplicação seja possível, a armazenagem da energia gerada para fins de movimentação não acaba ficando restrita ao consumo de periféricos (como ar condicionado, luzes etc.).
• Otimização da transmissão: o paradigma mecânico permite apenas um número limitado de combinação de rotação e potência, que limitam a eficácia do conjunto. Já com os sistemas eletrônicos, as possibilidades de combinações são muito maiores. A Toyota, por exemplo, desenvolveu um sistema de transmissão eletrônica que permite um número infinito de combinações. Seu sistema é extensivamente patenteado, o que leva os competidores a licenciar essa tecnologia ou a utilizar sistemas menos eficientes, baseados em combinações amplas, mas não infinitas.
Os veículos puramente elétricos não têm um motor a combustão. São integralmente movidos por energia elétrica, seja provida por baterias, por células de combustível, por placas fotovoltaicas (energia solar) ou ligados à rede elétrica, como os trólebus. Entre esses, a maioria dos lançamentos das grandes montadoras tem se concentrado em veículos movidos a bateria.
Em resumo, os veículos elétricos trazem algumas mudanças, ao substituir o paradigma mecânico pelo eletrônico. Assim, alguns sistemas eletroeletrônicos já presentes nos veículos com motor a combustão tendem a mudar, assumindo uma importância mais central no veículo elétrico. Podem-se esperar mudanças na cadeia de suprimentos de veículos automotores, como já ocorre com a entrada de competidores na área de baterias.
Porém, o desenvolvimento de componentes ainda é um desafio para uma ampla difusão dos veículos elétricos, pois o padrão dominante ainda é uma incerteza. Há muitas variantes, desde indefinições quanto ao tipo de bateria e motor elétrico a utilizar até a própria arquitetura dos modelos. Dois modelos podem trazer diferenças substanciais entre si. O desenvolvimento de fornecedores em trabalho conjunto com as montadoras pode acelerar o estabelecimento de alguns padrões que, por sua vez, podem permitir o surgimento de novos fornecedores relevantes globalmente
Um modelo disponível no Brasil é o Mercedes S400 Hybrid, que usa uma bateria de íons de lítio, instalada no cofre do motor, não ocasionando a perda de espaço no porta-malas, ao contrário das demais que equipam os veículos híbridos. Possui dois motores, um elétrico, de 20 cv, e outro a combustão e com potência de 279 cv. Durante as acelerações, o motor elétrico é acionado, proporcionando economia de combustível de até 20% em relação ao veículo convencional. Graças a essa tecnologia, produz apenas 186 gramas de CO2 por quilômetro rodado. Mesmo pesando quase duas toneladas e com cinco metros de comprimento, acelera de 0 a 100 km/h em 7,2 segundos.