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quinta-feira, 16 de agosto de 2012

As Baterias de Íons de Lítio, o Brasil e a Johnson Controls

Existe uma única empresa instalada atualmente em território brasileiro com expertise tecnológico global suficiente, capaz de lançar a produção de células e de conjuntos de baterias de íons de Lítio para veículos elétricos e híbridos no Brasil. Até existem outras possibilidades mais remotas mas, nenhuma é tão viável quanto a Jonhson Control, empresa que ora se encontra instalada no município de Sorocaba (São Paulo).

A Jonhson Controls tem uma longa história de experiência, mundialmente, no negócio automobilístico e adquiriu nos últimos anos expertise efetiva em baterias de íons de Lítio, produto em que ela se encontra entre os três maiores fabricantes mundiais.

No Brasil, a unidade de Power Solutions da Johnson Controls, está situada na cidade de Sorocaba, SP, com uma planta de 42.000 m2 de área construída, é considerada a maior e mais moderna fábrica de baterias da América do Sul. Mantém uma produção anual de mais de 8 milhões de unidades de baterias para automóveis e motocicletas, atendendo ao Mercado Sulamerciano, México, Caribe e Europa.

Instalações da Johnson Controls em Sorocaba - SP

Todavia, ela é também, uma empresa extremamente conservadora em termos de investimentos e, seus negócios no Brasil se encontram focados apenas na fabricação e comercialização de baterias chumbo ácido das marcas Heliar, Varta e Optima (baterias de alta performance que combina tecnologias AGM e SpiralCell) produzidas nas instalações de Sorocaba que é destacada como um dos seis mais importantes Centros Tecnológicos de Baterias da Johnson Controls.

A tecnologia AGM utiliza-se do mesmo conceito químico das baterias chumbo ácido convencional, porém a solução ácida fica absorvida por separadores de lã de vidro. Já, a tecnologia SpiralCell é caracterizada por placas arranjadas em espirais que resultam numa bateria capaz de suportar aplicações extremas e de alta performance.


A Johnson Controls é um conglomerado baseado em Milwakee, Estados Unidos e tem uma história de experiencia tecnológica muito rica e longa.

A empresa foi fundada em 1885, por Warren Johnson em sociedade com o investidor Willian Plankinton, após a invenção do termostato elétrico de ambiente, que passou a ser usado para controle de temperatura de ambientes internos de edifícios, sendo os primeiros projetos implementados pela empresa a regulação térmica nos prédios da Biblioteca pública e da prefeitura de Milwakee.

Em 1895, a Johnson Electric Service Company patenteou e aperfeiçoou uma série de dispositivos atuadores e sensores para a tecnologia de controle pneumático de temperatura que foi o primeiro sistema de controle de temperatura por zona, para edifícios. Warren Johnson é considerado, hoje em dia, o “avô de todos os sistemas de controle” pela American Society of Mechanical Engineers – ASME.

Ainda no século XIX, a empresa iniciava negócios voltados a eficiência energética e entra também no mundo dos automóveis, fabricando, inclusive, carros e caminhões a vapor, especializando-se em carros de combate a incêndios, enquanto o negócio de buildings efficience continua em crescimento, fornecendo regulação de temperatura em prédios pelo mundo todo, incluindo o Capitólio, a Bolsa de Valores de Nova Iorque, o Palácio Imperial em Tóquio.

Em 1907 experimenta a produção de carros movido a gasolina, fabricando alguns veículos de alto luxo da época e também, posteriormente, fornece as unidades automotivas para o United States Postal Service. Nesta época, com a construção do Singer Tower, o primeiro arranha-céu do mundo em Nova Iorque, a Johnson Service Company o sistema de controle de temperatura do edifício, com pontos de medição em 1200 salas, controlando 1800 válvulas.

Com a morte de Warren Johnson em 1911, a companhia sofre uma grande reestruturação. As construções de edifícios se multiplicam rapidamente e o foco dos negócios é centrado em automação e controle de temperatura de ambientes, enquanto que o negócio de fabricação de veículos e outros fora do foco são encerrado. No entanto, o sucessor de Johnson, Harry Ellis, cria a empresa coligada Globe Electric Company que começa produzindo elétrica automotiva, iluminação pública e depois baterias automotivas.

Durante a primeira Grande Guerra, os negócios caem e os contratos com o governo são dificultados e reformar os sistema de controle térmico de prédios de prédios mais antigos, ajuda a empresa a se manter. Após a guerra, multiplicam-se as salas públicas de cinema e com elas a oportunidade de negócios de controle para condicionamento de ar, onde ela aposta na eficiência energética e segurança com seu sistema pneumático vantajoso sobre os que usavam combustíveis.

Em 1925 a companhia adquire a patente de um termostato pressostato, um dispositivo especial e inovador, capaz de detectar pela variação de pressão do ar, a presença de pessoas nas salas, economizando energias automaticamente quando as salas ficam vazias. Controles focados em eficiência energética derivados dessa tecnologia e de inovações nos sistemas de refrigeração e controle de unidade, ajudam a empresa a sobreviver e se manter no mercado durante o período da grande depressão econômica, mas não a isenta de ter que passar por medidas recessivas nos meados dos anos 30.

Durante a segunda grande guerra, o governo, as empresas e instituições passar a ter uma visão mais positiva com relação a sistemas de controle, classificando as tecnologias de resultem em eficiência energética como essenciais e os sistemas de controle de temperatura por zona baseados em tecnologia pneumática se consolidam no mercado com o fim da guerra e a Johnson, agora sob a administração do engenheiro Joseph Cutler reorganiza suas vendas e amplia a empresa até 1960.

A companhia, agora com ações abertas ao mercado de capitais, experimenta um período de elevado investimento em treinamento e qualificação de seus funcionários. O Johnson Technical Institute é criado em Nova Iorque e as vendas crescem de US$ 3 milhões em 1938 para US$ 67,3 em 1960. No Prédio das Nações Unidas a Johnson instala o sistema com 3600 termostatos e controladores auxiliares. Os laboratórios de produção de vacinas da Lilly adotam os sistemas da Johnson para salas limpas e climatizadas. A empresa cresce, enquanto os prédios ficam maiores e os sistemas de controle ficam mais complexos.

Nos anos '60 a Jonhson participa do programa espacial Apolo, entra em parceria com a NASA e expande os negócios também ao mercado europeu. Com a aquisição da Penn Controls visa o mercado de refrigeração comercial. Nos anos '70 desenvolve um histórico sistema computadorizado para controle de edifícios, o JC/80 e em seguida realiza uma fusão com a Globe-Union e se tornam o maior fabricante de baterias automotivas do mundo com as vendas ultrapassando US$ 1 bilhão, realiza uma evolução na tecnologia de baterias ao adotar caixas de polipropileno de espessura fina e de alta resistência mecânica e química. A empresa expande também sua atuação no segmento de assentos automotivos.

Com o avanço das técnicas digitais e da microeletrônica nos anos 80 a vendas da Johnson se multiplicam e na área de baterias e assentos automotivos grandes clientes, como a Honda, GM, Mazda, Toyota, Ford e outros, são conquistados e inicia um ciclo de fóruns sobre eficiência energética atraindo famosos palestrantes.

Em 1990 lança o Metasys, um revolucionário sistema de controle de instalações que integra todas as funções tradicionais de controles de prédios: climatização ambiental, gerenciamento de energia, controle de iluminação, gerenciamento de prevenção de incêndios e segurança. Também o negócio de automotivos na Europa é expandido, alcançando a marca marca de vendas globais de US$ 5.2 bilhões, ainda em 1992.

Em 2002 a Johnson adquire a divisão de baterias automotivas Varta e a Borg Instruments, ambas alemãs e em 2004 ganha um contrato para o desenvolvimentos de baterias de íons de Lítio para o Consórcio Avançado de Baterias dos EUA (USABC). Na área de condicionamento de ar e climatização, faz a importante aquisição da York International e na área do negócio global de baterias automotivas, a Delphi é adquirida e inicia a produção de baterias seladas na China.

Johnson Controls na Era dos Atuais Veículos Elétricos:

Johnson Controls estabeleceu uma parceria com a francesas Saft, da qual surgiu a Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions (JCS). A joint venture entre a Johnson Controls e a empresa francesa de bateria Saft Groupe, criada oficialmente em janeiro de 2006.

A Varta estabeleceu e abrigou um centro de desenvolvimento da JCS em sua sede alemã, após a criação da Varta-SAFT joint venture.

Em 31 de Janeiro de 2008 a Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions havia anunciado ea abertura oficial da sua nova fábrica de baterias automotivas de íons de Lítio, sediada em Nersac, França, para fabricar baterias de íons lítio para veículos híbridos plug-in e outros produtos.

Johnson Controls-Saft inicialmente investiu 15 milhões de euros na instalação, que está a produzir baterias para clientes globais de automóveis. Foi construído para ser escalável, de modo que o aumento da demanda pode aumentar a capacidade de produção para atender demandas dos clientes e do mercado.

A Johnson Controls esteve produzindo células de íons de Lítio pasra baterias de veículos híbridos na França sob a joint venture com a Saft e além da fábrica em Nersac, a Johnson Controls - Saft possuíam centros de pesquisa e desenvolvimento em Milwaukee (Minnesota) e Bordeaux (França), bem como engenharia de sistemas de testes e centros de integração em Milwaukee (Minnesota) e Hanover (Alemanha), onde os Conjuntos de bateria eram montados e Xangai (China).

Durante a parceria com a Saft, a Johnson Controls esteve apresentando um conceito de plug-in híbrido chamado de RE3, que incorporava as tecnologias que a empresa podia oferecer para as montadoras. Por outro lado, a Johnson Controls manteve também uma participação acionária na empresa canadense Azure Dynamics (especializada em tecnologia proprietária e híbrida de acionamento elétrico para veículos comerciais utilitários e pesados).

Em 2010, a Johnson alegou que as baterias de íons de Lítio empregadas nos veículos híbridos e veículos elétricos atuais e do futuro estariam a melhorar gradualmente, mas que o custo iria continuar sendo o desafio para a demanda da tecnologia por algum tempo.

Steve Roell, CEO da Johnson Controls considerou que alcançar economias de escala será um desafio grande. "O setor é um mercado muito imaturo, ela não tem escala e carece de normas", disse à Reuters Roell. "O que nós vamos ver ao longo do tempo é que vamos ver a química e o formato das células e até mesmo os sistemas de gestão das baterias começar a formar padrões, mas isso vai levar algum tempo."

Roell ainda tinha uma projeção relativamente otimista para o sucesso inicial de veículos híbridos e elétricos, dizendo que eles poderiam fazer-se tanto quanto 12% a 15% do mercado automobilístico dos EUA em 2020. Em 2010 as vendas de híbridos no EUA permaneceu próxima a 2% do mercado de automóveis novos.

Em agosto de 2009, o Departamento de Energia havia anunciado um montante de US$ 2,4 bilhões em doações para acelerar o desenvolvimento de veículos elétricos e suas baterias.

Até meados de 2010, US $ 1 bilhão daquele dinheiro havia sido concedido a empresas como a Johnson Controls, a A123 e a LG Chem. A Johnson Controls recebeu a maior parte da doação, US$ 299 milhões para construir uma fábrica de bateria híbrida em Michigan, com inauguração prevista para 2011.

No mesmo ano de 2011 a Johnson tomou medidas legais na Chancelaria do Tribunal de Delaware a fim de dissolver a empresa de parceria Johnson Controls - Saft.

Na ocasião, Alex Molinaroli, presidente da divisão de soluções de energia JC, afirmou que:
a Johnson Controls e a Saft tinham um desacordo fundamental sobre o futuro e sobre o escopo apropriado da parceria, alegando que a indústria estava evoluindo rapidamente e os investimentos necessários para alcançar liderança de mercado os obrigavam a fazer mais do que a joint venture tinha feito ou podia fazer e que aquela ação reafirmava o compromisso estratégico da companhia para a indústria de baterias avançadas.

A Saft bem que tentou opor medidas legais a JC destinada a afirmando que não via motivos legítimos para a dissolução da parceria. Fato é que a Saft detinha um maior expertise na tecnologia foco da parceria, quando esta foi estabelecida, cinco anos antes, o que fazia a parceria com  a Saft boa, principalmente para a JC.

O que eu creio que ocorreu, de fato (e me perdoem se eu estiver errado), foi que o desafio criado pela inclusão da JC no programa de incentivo do governo federal norte-americano, deve ter criado dificuldades sérias para ela pudesse continuar a operar uma parceria comercial internacional no âmbito do desenvolvimento e produção de baterias de íons Lítio, uma vez que a JC passou a ser conduzida pelo desafio do governo da sua sede, para a necessidade premente de apresentar resultados, gerar dividendos e empregos em território dos EUA, em contrapartida ao capital estatal que foi recebido.

Essa é uma questão circunstancial plenamente compreensível e, ao que me parece, a ação da Johnson foi baseada em ética plenamente justificada. O programa de incentivo do governo não poderia ter sido previsto com antecedência, de modo a evitar o início da parceria.

No final, Johnson Controls Inc. e Saft chegaram a um acordo para terminar a sua joint venture. Sob os termos do acordo, a Johnson Controls adquiriu a partes da Saft na empresa por US$ 145 milhões (que representa menos da metade da primeira parcela dos incentivo recebido do governo Obama). O acordo incluiu um pagamento pela Johnson Controls de royalties up-front para a Saft em troca de uma licença ampliada para a Johnson Controls usar a tecnologia de íons de lítio em todos os mercados.

Todos os ativos da joint venture foram retidos pela Johnson Controls, com exceção da fábrica em Nersac, França, que ficará apenas com a Saft a partir do final de 2012, disseram as companhias em comunicado conjunto feito na ocasião. Eu penso que foi lamentável o final da parceria, e torço para que aquilo não signifique o fim do projeto RE3, um veículo híbrido plug-in com desenho de aparência bastante atrativa ( bem mais atrativa do que a do iE:3 apesar deste ser um desejável VE elétrico puro).

Em 2011 a JC recebeu a visita do presidente Barack Obama sua nova planta de baterias em Holland (Michigan), ocasião em que a empresa anunciou planos de m ais uma nova planta para a produção de células de íons de Lítio e sistemas para veículos híbridos e elétricos. Em sua visita à fábrica da JC de Michigan, Obama elogiou os investimentos do país em energia limpa e anunciou rigorosos padrões de economia de combustível nos veículos a partir do ano modelo 2017, exigindo das montadoras a média de 54,5 milhas por galão (23,2 km/l).

A Johnson Controls Inc., com sede em Milwaukee ocupa atualmente o segundo lugar no ranque global de produção de baterias de íons de Lítio automotivas, focada principalmente em carros híbridos e ainda mantém forte proeminência global no mercado de baterias de chumbo ácido, que é, inclusive, o principal negócio dela no Brasil.

A empresa fornece baterias de íon de lítio para Mercedes, BMW, Ford e outros, mas não tem procurado com maior agressivamente sua participação neste mercado. A Johnson Controls não ganhou, por exemplo, o contrato de bateria para o Chevy Volt, o que é lamentável pois, as baterias escolhidas para ser empregadas neste veículo vem apresentando problemas quanto a segurança.

Na onda do sucesso tenológico do Nissan Leaf (no que concerne ao método de controle térmico da operação de baterias Li-íons), na virada do ano de 2012, a Johnson Electric lançou uma nova linha de produtos de ventiladores para veículos híbridos e elétricos. O módulo de ventilador de arrefecimento (sigla em inglês CFM EV) foi projetado para ter vida útil extremamente longa e continuamente controlar a temperatura da bateria durante a operação e ciclos de recarga em EV e HEV.

O CFM EV foi lançado sob a marca GATE e projetado para maximizar o fluxo de ar variável, com tamanho compacto, baixo peso e um funcionamento silencioso. A linha de produtos CFM EV proporciona um desempenho de fluxo de ar que variam de 30 a 70 litros por segundo, com pressão de ar até 600 Pa.

Este desempenho abrange os requisitos de um híbrido leves, híbrido completo e VEs. O fluxo de ar é variável para proporcionar o arrefecimento necessário para a gestão de temperatura da bateria controlado pela ECU veículo. A interface do CFM EV e a rotina de diagnóstico pode ser personalizada para qualquer plataforma de veículo.

A JC atualmente faz parte da lista Fortune das 100 maiores empresas americanas. A empresa possui cerca de 130.000 trabalhadores em seis continentes.

Na corrida pelo desenvolvimento de VEs brasileiros, a Johnson Controls tem sido menciona, atualmente, em associação com grupo VEZ do Brasil, em uma parceria para o desenvolvimento de uma tecnologia de bateria que está sendo chamada de "bateria de fluxo" ou  "baterias ECOPOWER", a qual é referida como não sendo baseada em tecnologia de íons de Lítio. A VEZ do Brasil alega que não está desenvolvendo veículos elétricos, mas sim veículos superleves. 

Segundo a empresa a tecnologia de VEs, somente irá deslanchar no mercado quando os carros tiverem um preço acessível e isto só ocorrerá quando a indústria conseguir utilizar baterias que não sejam de íon de Lítio. A  VEZ do Brasil busca por investidores, prevendo uma valorização de 200% no biênio entre 2013 e 2014, acredita que o Lítio utilizado na bateria pode até ser reciclado, porém a custos não permissíveis.


Obviamente que as restrições de oferta potencial de materiais devem ser considerados antes de embarcar em qualquer programa ambicioso de desenvolvimento de qualquer nova tecnologia. No entanto, a falta de previsão têm sido muitas vezes sem uma exploração adequada ou sem a consideração de incentivos à oferta que um aumento dos preços pode proporcionar. Por exemplo, em 1972, o Clube de Roma advertiu que o mundo iria acabar sem ouro em 1981, sem mercúrio e prata em 1985; sem estanho em 1987, e sem petróleo, cobre, chumbo e gás natural até 1992.

No caso de materiais para baterias de íon Lítio, parece que até mesmo um programa agressivo de veículos com acionamento elétrico pode vir a ser apoiado por décadas com as fontes de Lítio conhecidas, se a reciclagem for instituída. Vale lembrar que as baterias vendidas de 2010 até hoje só precisarão ser recicladas em 8 ou 10 anos e, é claro que, para os veículos maiores, com autonomias maiores, exige-se mais material e, que uma dependência tão pesada em tração elétrica pura poderia eventualmente forçar o fornecimento de lítio e cobalto.

É necessário mais trabalho para examinar a reciclagem dos elementos da bateria de íons de Lítio em mais pormenores, para determinar a quantidade de materiais que podem ser recuperados com os processos correntes ou com processo melhorados. Impactos ambientais de ambos, tanto processos de produção, quanto de reciclagem devem ser também quantificados.


11 comentários:

  1. Olá! Possuo um moto eltetrica com bateria de chumbo, gostaria de saber se tem uma bateria de lítio que possa adaptar nela, ela tem potencia nominal de 2000W e tensão nominal de 48V. Agradeceria se pudessem me dar maiores informações.
    Marcos Kloeppel (marcoskloeppel@yahoo.com.br)

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  2. Marcos, estou respondendo aqui e também para o seu endereço de e-mail.

    Não existe ainda NENHUM fabricante nacional de baterias de Li-íons mas, se você deseja mesmo mudar já a sua moto para a tecnologia de baterias de Li-íons sugiro que você faça uma cuidadosa investigação junto a ofertantes de kit para bicicleta elétrica. Estes kits têm vindo, em sua grande maioria, importados da Ásia, dotados de baterias de íons de Lítio de 48V 1000W.

    Obviamente que haverá duas dificuldades: a primeira é que tais ofertantes estarão, a princípio, desejosos fornecer o kit completo (da forma como eles o adquirem), e não apenas a bateria (e o carregador, se for o caso). Mas no fundo eles vão querer vender e vender e, portanto, sua proposta a eles poderá estar ajudando a desenvolver um esquema de rede de fornecimento.

    A segunda é que, será preciso um pequeno estudo de engenharia, a fim de que você possa trabalhar com (ao menos) duas dessas baterias associadas em paralelo (uma vez que elas já têm a tensão correta (48V), porém, apenas metade da potência necessária).

    Você poderá, também. aproveitar o carregador que acompanha cada uma dessas baterias mas, para isso, você deve considerar que elas terão que ser recarregadas individualmente (um carregador para uma bateria). Ao negociar a adquisição de duas peças, você deve tentar e poderá conseguir um bom desconto no preço final.

    Aqui vão os links para o site de dois desses fornecedores (um de Curitiba e outro de São Paulo) e, através deles, você poderá ainda localizar outros mais.

    http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-455078795-bateria-lithium-ion-life-48v-10-amp-bicicleta-eletrica-_JM

    http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-454824170-kit-bicicleta-eletrica-1000w-48v-bateria-de-lithiun-litio-_JM

    Boa sorte!

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  3. Olá, meu nome é Gabriel e gostaria de saber se existe alguma oficina nacional que seja parceira de vocês e que realize a conversão de carros elétrico. Gostaria de converter um tigra pra elétrico.
    Atenciosamente,
    Gabriel
    Cruzcarneiro@gmail.com

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  4. Olá, Gabriel! Não, não existe oficina nacional alguma que realize a conversão de carros elétricos com quem eu tenha parcerias.

    Todavia, se você me disser em que Estado ou região você se encontre, talvez eu possa te ajudar com alguma sugestão (alguma indicação), dentre aquelas que eu tenho avaliado, exclusivamente por aquilo que elas tem postado na Internet. Sim, existem algumas.

    Mas quando você precisar da estação de carregamento instalada na sua garagem, ai sim, eu poderei de ajudar mais diretamente, pois esse é o negócio no qual eu estou me envolvendo.

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    1. olá Andre Luis gostaria que me informe um poco mas detalhadamente sobre o seu projeto de estações de recarga estou planejando abrir uma oficina de conversão na minha cidade que já possui algumas proprias da companhia fornecedora de energia AMPLA (CIDADE INTELIGENTE BUZIOS) ,mas seria ótimo poder oferecer este serviço pra quem fizer a conversão

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  5. Eu devo te lembrar que ainda está complicado a questão da bateria, mesmo para esse pessoal que já está praticando a conversão e já realizou alguns trabalhos. Ainda ninguém me reportou ter conseguido adquirir baterias de íons de lítio, que é a mais recomendada para essa aplicação. Na verdade eles estão "quebrando o galho" com o que aparece de melhor em termos de baterias mas, não é a íons de lítio, ainda, até o presente momento.

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  6. Ola, meu nome e Sidnei, gostaria de fazer uma pergunta , eu adquiri recentemente sem uso, uma motocycleta eletrica (importada dos USA) . esta moto usa bateria de lithium, a bateria e bem grande pesa "completa "em torno 47KG, pelo que sobe, sao mais de 100 celuas de ion lithium encapsuladas, por esta motocicleta nunca ter sido usada e ter ficado parada quase que 2 anos a bateria descarregou e nao pega mais carga . Como esta moto e importada, precisaria saber se e possivel fazer a substituicao das celulas, e alguem pode indicar pessoa gabaritada para esta acao. obrigado.

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  7. Ola, meu nome e Sidnei, gostaria de fazer uma pergunta , eu adquiri recentemente sem uso, uma motocycleta eletrica (importada dos USA) . esta moto usa bateria de lithium, a bateria e bem grande pesa "completa "em torno 47KG, pelo que sobe, sao mais de 100 celuas de ion lithium encapsuladas, por esta motocicleta nunca ter sido usada e ter ficado parada quase que 2 anos a bateria descarregou e nao pega mais carga . Como esta moto e importada, precisaria saber se e possivel fazer a substituicao das celulas, e alguem pode indicar pessoa gabaritada para esta acao. obrigado.

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    1. Olá, Sidnei Prado. Muito prazer em receber seu comentário. Comecei a responder ao seu questionamento em uma nova postagem, que comecei a escrever hoje e que se encontra no endereço:

      http://automoveiseletricos.blogspot.com.br/2013/11/como-despertar-baterias-li-ion.html

      Espero, enfim, poder ajudar.

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  8. olá amigos do Blog. Agora existe no Brasil uma fábrica de baterias de lítio para VE.
    www.ion-baterias.com.br vejam lá!

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Este trabalho de André Luis Lenz, foi licenciado com uma Licença Creative Commons - Atribuição - NãoComercial - CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada.