Pesquisa da Universidade Federal do Ceará

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em construção!

Os Custo das Baterias de Íon de Lítio e a Irrealidade Brasileira

A postagem de hoje, infelizmente, não é sobre tecnologias (da forma como eu sempre prefiro que seja) mas é sobre economia e política (fatores que afetam os empreendimentos e, conseguintemente, as tecnologias, seja para o bem, quando é para o bem ou seja para o mal, quando é para o mal).

Se por um lado o custo das baterias de íons de Lítio é um dos maiores empecilhos para uma maior adoção de VEs, por outro, a baixa demanda dos compradores destes carros poderá se tornar um fator que tenda a atrasar a queda nos preços das baterias.

O Departamento de Energia dos Estados Unidos estabeleceu a meta de reduzir o custo do pacote de bateria para US$ 300 por quilowatt/hora até 2014 mas, preços, não se podem ajustar apenas por desejo e mesmo decretos de governo, só o podem fazer, por um tempo, debaixo de forte contingência.

O conjunto de bateria de 23 kW.h usado no Focus Electric, primeiro carro elétrico da Ford a ser lançado, por exemplo, pode custar entre US$ 12 mil e US$ 15 mil (preço para a montadora), afirmou o seu presidente-executivo, Alan Mulally, em uma conferência em abril. Isso sugere que a Ford está pagando até US$ 652 por quilowatt/hora.

Volumes maiores de produção é o principal fator na queda dos preços das baterias, afirmam os consultores da McKinsey. Os preços também podem cair se os fabricantes de baterias aprimorarem seus processos de manufatura e usarem equipamentos padronizados.

Os custos das baterias também podem cair conforme a indústria de bens eletrônicos de consumo continuam a fazer avanços no aumento da carga e da potência das baterias de íon de lítio, segundo o estudo.

Ao longo do tempo, essas melhorias serão aproveitadas na indústria automotiva, afirma o consultor John Newman, da McKinsey, que também é autor da pesquisa. As baterias no setor de produtos eletrônicos de consumo são disponíveis hoje em dia por cerca de US$ 300 o kW.h. "É a indústria de eletrônicos de consumo que está empurrando os custos para baixo", afirmou Newman.

De fato, todos os fatores anteriormente mencionados, estarão ocontecendo de forma concorente nos próximos 10 ou 12 anos, de modo que existe uma forte expectativa de que, o custo das baterias de íons de Lítio usadas em VEs possa cair em algo mais do que 70% até 2025, ainda que possa vir a ter todos os seus parâmetros qualificativos melhorados, dobrados, até lá.

O principal motivo propulsor disso: a realidade da economia mundial, no que concerne a mobilidade, baseada em uma fonte não sustentável de energia: economia baseadas em alta do preço do petróleo e os padrões rigorosos de economia de combustível continuarão sendo o principal incentivo para que as montadoras fabriquem mais carros com a tecnologia, enquanto que os governos dos países que tem poder, continuarão sustentando incentivos por um longo período (na verdade investindo em mais poder no futuro).

As questões ligadas a fabricação dessas baterias, em uma escala maior, representará algo perto de um terço da potencial redução de preço até 2025, afirma a empresa de pesquisa de mercado McKinsey no estudo. A esperada entrada de mais e novas companhias no setor, assim como a tecnologia nova herdada de fabricantes de produtos eletrônicos como Apple também podem ajudar a reduzir o custo das baterias de íon de lítio, acrescentou a consultoria.

"Baterias mais baratas podem proporcionar uma maior adoção de veículos elétricos, o que potencialmente afetará os setores de transporte, energia e petróleo", declarou a McKinsey.

A consultoria previu que o preço de um conjunto completo de bateria de íon de lítio cairá de US$ 550 a US$ 650 por kW.h atuais para cerca de US$ 200 em 2020 e US$ 160 até 2025.

Se o preço da gasolina ficar em torno de US$ 3,50 por galão (3,8 litros), ou acima disso, montadoras que compram baterias por US$ 250 por kW.h poderão oferecer veículos elétricos a um custo muito mais competitivo do que o que já é atual (e eu não estou falando de Brasil, onde o preço atual é só uma fantasia uma vez que o mercado é inexistente), significativamente mais baratos, o que tenderá a acelerar o fim da era dos carros a combustível, entre 2025 e 2035.

Aqui no Brasil, andaremos sempre bastante defasados, por que a legislação brasileira não favorece carros elétricos. Não há nenhum incentivo tributário à produção, comercialização e licenciamento de veículos elétricos aqui, o que acontece em outros lugares do mundo – graças ao conceito ambiental ligado aos carros elétricos, que não prejudica tanto o meio ambiente.

Montadoras como a Nissan, Renault, Mitsubishi e General Motors tentam pressionar o governo brasileiro a conceder benefícios para os modelos elétricos e híbridos, mas o que acontece é o absurdo de uma situação completamente inversa: os elétricos pagam 25% de Imposto sobre Produtos Industrializados (IPI), porque nossa legislação não prevê carros sem motores a pistão. O Brasil continua sendo o pais da anedota criminosa: Isso significa que o governo enquadra o VE da mesma forma que um superesportivo com motor V12. A legislação brasileira compara os elétricos como ‘carros para ricos’.

A carga tributária brasileira agregada ao preço final do produto é desproporcional e torna inviável, por exemplo, a comercialização do Nissan LEAF. O IPI de veículos elétricos é o mesmo dos veículos mais poluidores a combustão: 25%. A contribuição ao Programa de Integração Social (PIS) e Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social (Cofins) é de 11,6%. O ICMS varia entre 18% e 19% dependendo do estado, enquanto o IPVA, apesar da isenção em sete estados, pode atingir até 4% em outros.

E ai, Tia Dilma?? Pense, mulher: Eu mesmo seria o primeiro a comprar um carro elétrico, se ele estivesse ao meu alcance. Mas não deixo de pensar na coletividade e no meio ambiente, quando eu olho para o cenário no qual o contexto dos VEs está inserido no Brasil, por uma óticas conturbante, porém bem sincera:

• O Brasil possui uma alta capacidade de produção energética, tanto instalada como latente. Porém para construção de mais hidroelétricas, teríamos que invadir o eco sistema e prejudicar o meio ambiente. Por outro lado, quando falamos em emissão de gases poluentes, o carro elétrico fica de fora da culpa poluidora. A Petrobrás que não é boba, já deu passos largos para investimentos na produção alternativa de energia não poluidora, de olho no futuro do carro elétrico desembarcado aqui.  Quando a política enxergar os fatos, já será tarde e, como sempre, vamos receber presentes de grego, ou seja: os carros elétricos quando aportarem por aqui, comercialmente viável, já estarão fora de moda nos países que saíram na frente 10 anos atrás (isso já aconteceu com outros produtos antes).

• Quanto à coletividade, sempre teremos os pobres babões com vontade de ter um carrão, à gasolina é óbvio: enquanto a minoria rica é subsidiada pelo governo em caminhonetes à diesel, circulando vazias nas cidades, poluindo e afrontando a burguesia, bem como atiçando a cobiça dos donos de ferrovelho, alimentando a indústria do crime de assaltos seguidos de mortes, cada vez mais frequentes nas super caminhonetas das cidades, que deveriam estar na roça trabalhando, já que foram financiadas com ajuda do governo para tal finalidade. Pode prestar atenção e me dizer, se não é assim que está o tal negócio. A coisa toda tá, continua "maus", como sempre foi!

• Pobre, que é o que nunca faltou no nosso país, tem carro à gasolina, em geral velho, que também pode rodar a gás de cozinha (adaptado com botijão junto ao motor), sem segurança, sem regulamentação e sujeito à apreensão, ou a explodir tudo a qualquer momento ou, então, ele tem uma moto de baixa cilindrada que vive derrubando-o no trânsito caótico das grandes cidades, quando não vai parar numa fila de espera eterna numa unidade do SUS que já está na UTI há décadas. E querem criar (não, recriar) mais um imposto pra mesma saúde, que eles, políticos corruptos EM MAIORIA, já deixaram em frangalhos com a mal aplicada, desviada e roubada CPMF. No que diz respeito a isso tudo, muitos de nós também vêm se tornando bastante favoráveis a uma outra máquina movida a energia elétrica, só que esta, sem rodas ou motor e, que deveria estar instalada em todas as unidades prisionais do Brasil, mesmo que até o presente momento não exista um poder executivo e judiciário com culhão o bastante, para colocar o público alvo a devidamente encarcerado ali.

Eu disse, e está dito! Só que tem um pequeno grande detalhe: Mesmo que o governo brasileiro deixasse de andar na contra mão e passasse a fizer a parte dele direito, mesmo assim, nós continuaríamos não tendo acesso aos VEs aqui pois, não há investidores nacionais REALMENTE disposto a produzi-los no pais, há um monte de "historinhas", algumas até que bem intencionadas mas, é só isso, nem mesmo para produzir baterias adequadas tem investidor aqui e as grandes montadoras detentora das tecnologias, por uma série de motivos, não se interessarão, tão cedo, em vir produzi-los aqui.

Nem mesmo empresas multinacionais já instaladas aqui e detentoras de tecnologia, produzirão aqui para exportação, seja VEs, ou mesmo só baterias e nem mesmo apenas eletroeletrônica embarcada. Esquece isso! Estamos fora da rota de interesses.

De modo que, teremos simplesmente que, fazer o de sempre: esperar a boa vontade de alguma grande montadora que venha a ser a pioneira em VE no Brasil pois, toda a produção dos VEs nestes próximos primeiros anos, que será muito limitada (menor que a demanda reprimida), será toda, apenas para atender mercados do primeiro mundo (do qual nós estamos ainda muito longe de fazer parte). E, quando houver algum salto tecnológico, seja em baterias ou em carregadores embarcados, nós poderemos, se tivermos sorte, receber aqui um pouco dos rejeitos industriais do primeiro mundo.

Quem sabe até o dia que isso venha a acontecer, o governo brasileiro retire a sua mão absurdamente pesada em tributação contra os VEs e, assim, a gente consiga até mesmo adquirir alguns bons obsoletos. C'est lá vie, my friend! Dura ...

Carros Elétricos - Um Pouco Além da Bateria!

Muitos cabos vão conduzir a eletrificação do automóvel!

Desafio do carro elétrico vai além da bateria, envolve arquitetura de tensão relativamente alta para o contexto dos automóveis, dispositivos de recarga adequados que tornam o VE compatível para receber a energia elétrica tanto em CC quanto em CA, e agora, até mesmo a geração de som. De maneira geral, a arquitetura eletroeletrônica vai, com o tempo, ficando mais complexa para qualquer tipo carro mas, com os VEs, ela tende a ficar ainda mais complexa, e bem mais rapidamente.

Fonte: adaptado de Automotive Business

Desenvolver baterias maior capacidade energética e duráveis é só uma parte do desafio para viabilizar os VEs. A eletrificação traz para o veículo todo um ambiente de distribuição de tensão relativamente alta, com tensões de 300 a 400 volts. Isso muda completamente a arquitetura eletroeletrônica automotiva, que até então era toda baseada nos limites de 12V (exceto na hora de produzir os impulsos elétricos da ignição da combustão, que envolve um pulso de milhares de volts). Assim, os VEs passaram a ser dotados de cabos condutores de grosso calibre, em geral blindados, conectando transformadores, 

inversores de frequência, conversores CC-CC, conexões especiais, unidades de controle e monitoramento, além de sistemas de recarga.

Os fornecedores desses componentes já estão atentos a essa nova realidade, com altos investimentos em engenharia para criação de novas soluções. “Já gastamos vários milhões com isso”, confirma Erich Edmund, gerente de desenvolvimento de eletromobilidade da divisão de arquitetura eletroeletrônica da Delphi Europa. Ele coordena as pesquisas da empresa nesse campo no centro tecnológico de Wuppertal, na Alemanha, onde já foram desenvolvidos diversos projetos para atender à demanda dos carros elétricos. 

Para se ter ideia de com quantos cabos se faz a eletrificação de um VE, a Delphi tem o seguinte cálculo: os chicotes elétricos correspondem a 6% da massa de um carro convencional com motor a combustão, enquanto que nos diversos tipos de modelos híbridos este índice dobra para 12%, chegando a 24% em um automóvel totalmente elétrico (VE puro) – quatro vezes mais eletroeletrônica nos automóveis, comparativamente, do carro de motor a combustão interna para um VE puro.

“Vários fatores atualmente nos empurram para a eletromobilidade e nós aqui nos preparamos para isso”, afirma Edmund, citando entre as principais motivações o aumento da poluição e restrição da mobilidade nas grandes cidades, a dependência indesejável de países produtores de petróleo politicamente instáveis, a disponibilidade de terras-raras (conjunto de minerais metálicos fundamentais alta tecnologia e fabricação de baterias e magnetos de motores elétricos, com grandes reservas na China) em países do BRIC (sigla que se refere a Brasil, Rússia, Índia, China, que se destacam no cenário mundial como países em desenvolvimento), além da legislações extremamente apertadas para redução de emissões de CO2, especialmente na Europa, Estados Unidos e Japão.

Janela de Oportunidade:

Carro elétrico impõe o desenvolvimento da arquitetura eletroeletrônica de tensão elevada, com diversos novos cabos, conetores, centrais de controle e sistemas de recarga das baterias.

Esse conjunto de fatores está empurrando para cima as projeções de vendas de VEs principalmente na Europa – o que abre novas possibilidades de fornecimento de componentes. Este ano os europeus devem comprar 200 mil elétricos, mas em 2020 a projeção é de 1,7 milhão de unidades; em 2010 a previsão girava em torno de 1,3 milhão. A Europa será, sem dúvidas, o mais forte mercado impulsionador da economia dos VEs nos próximos 10 anos.

A eletrificação dos automóveis é uma forma de evitar as pesadas taxas que começarão a ser aplicadas pela União Europeia aos fabricantes que ultrapassarem os limites de emissão de CO2, impostos sobre a média da frota fabricada de cada montadora – e os carros elétricos ajudam a reduzir essa média, estabelecida em 130 gramas por quilômetro entre 2012 e 2015 e em apenas 95 g/km a partir de 2020. 

Junto com os carros elétricos abre-se uma janela de oportunidade para alguns fornecedores. Só na Europa, esse mercado, hoje de menos de € 10 bilhões/ano, pode superar os € 20 bilhões a partir de 2020, segundo estimativas da consultoria McKinsey. No caso da arquitetura eletroeletrônica, Edmund explica que a oportunidade trazida pela eletrificação dos veículos envolve “tanto microcabos quanto megacabos para transmitir energia de tração, além de uma série de conectores e centrais de controle”. 

Para driblar o alto preço do cobre e atender a necessidade de redução de peso, a Delphi aposta no alumínio como material principal dos cabos de alta tensão, com calibres de 50 a 100 milímetros, que deverão se integrar aos quase 4 quilômetros de fios condutores hoje presentes em muitos automóveis. A complexidade envolvida é grande: todas as conexões precisam ser à prova de choques elétricos – que nessa amplitude de tensão pode causar acidentes fatais –, todo o sistema precisa resistir a colisões sem causar curtos-circuitos e incêndios. Além disso, todos os fios são blindados com uma capa extra de metal, para evitar interferências eletromagnéticas nos diversos equipamentos eletrônicos embarcados, que são em número cada vez maior nos veículos. 

“O grande desafio da arquitetura eletroeletrônica dos VEs está no se reduzir tamanho, reduzir peso e se aumentar capacidade de potência”, explica Ole Mende, diretor de inovação global da Delphi Electrical Electrocic Architectures, também sediado em Wuppertal, na Alemanha. “Existem grandes oportunidades para cortar peso e aumentar a autonomia dos elétricos”, completa. Alias, convenhamos, reduzir tamanho, reduzir peso e se aumentar capacidade de potência e exatamente o que vem sendo feito, desde sempre mas, eu creio que ainda não chegamos ao limites disso no âmbito da eletroeletrônica de potência e avanços tecnológicos serão impulsionados pela economia dos VEs.

Inovação na Recarga:

Opções de recarga da bateria: o carregador portátil (à esquerda) e o sem fio (à direita), que funciona por indução eletromagnética entre duas placas (foto menor), uma no veículo e outra no chão do estacionamento.

Outra oportunidade está na oferta de sistemas de recarga das baterias, que poderão ser oferecidos em um pacote pelas montadoras junto com a compra do carro elétrico, mas também como acessórios que podem ser comprados no mercado de reposição. A Delphi desenvolveu duas soluções para isso: um recarregador portátil e outro sem fio.

O recarregador portátil é composto por um cabo enrolado em um suporte que pode ser fixado à parede da garagem. Uma extremidade do cabo tem uma tomada comum, que pode ser ligada à rede elétrica da casa, e a outra ponta tem um conector próprio para ser plugado no carro, que propositadamente lembra os bicos de abastecimento de combustíveis líquidos. O suporte já vem com indicadores luminosos para monitorar o operação de recarga.

Desenvolvido no centro tecnológico da Delphi em Wuppertal, o carregador sem fio é uma inovação bastante prática. O recarregamento é feito por indução eletromagnética. Uma placa fica instalada embaixo do veículo e outra no chão do ponto de estacionamento, ligada à corrente elétrica. Basta estacionar o carro em cima (um sensor orienta o motorista sobre a posição correta) para a recarga começar. As placas ficam a uma distância entre 28 e 30 centímetros e a recarga demora quase o mesmo tempo que a feita com o dispositivo tradicional, em torno de oito horas, à taxa de 3,3 kw/h.

Para alimentar os carregadores sem fio, uma possibilidade interessante aberta é a instalação de captadores domésticos de energia solar, uma fonte limpa e econômica. Enquanto não estiver sendo usada para recarregar as baterias do carro, a eletricidade gerada pode ser vendida à rede pública, compensando parte da conta de luz. 

Para saber sobre a opinião deste blog sobre carregamento sem fio de VEs, siga o link da postagem correlata: http://automoveiseletricos.blogspot.com.br/2012/07/carregamento-de-ve-wireless-sem-fio.html

Barulho Elétrico:

Pode parecer uma contradição mas, os VEs são carros tão silenciosos, que isso acabou virando um "defeito" de projeto deles. A falta de "barulho" na condução de um VE pode torna-lo algo perigoso quanto a riscos de acidentes, principalmente com relação aos pedestres. O gerador de som serve, então, para alertar pedestres sobre a aproximação de um carro elétrico, que não tem o barulho do motor a combustão.

A eletrificação traz problemas inusitados ao mundo automotivo. Todas as montadoras sempre se esforçaram para reduzir o ruído interno e externo dos carros provocado pelo motor a combustão. Nos silenciosos modelos elétricos ocorre exatamente o oposto: é preciso criar algum barulho por uma questão de segurança, principalmente para alertar pedestres sobre a aproximação do automóvel. É mais um exemplo em que um desafio vira oportunidade de negócio, com o desenvolvimento do “gerador de som veicular”, já pronto para fornecimento no caso da Delphi e que deve entrar em produção comercial no próximo ano. 

“A redução de ruídos aumenta a qualidade de vida, mas é perigoso um pedestre não escutar a aproximação de um carro”, pondera Thorsten Rozenthal, engenheiro de sistemas da Delphi responsável pelo projeto do VSG (Vehicle Sound Generator). Ele explica que o dispositivo aumenta o “som de rodagem” do carro elétrico conforme a velocidade aumenta. “O VSG também abre a oportunidade para que cada fabricante crie o seu próprio áudio, como uma assinatura própria. Assim as pessoas poderão perceber não só que um veículo está vindo, mas qual a marca do modelo”, diz Rozenthal.

Além do ruído de rodagem para modelos híbridos e elétricos, o VSG também pode ser programado para emitir outros sons úteis, como alerta de ré, áudio de saudação quando o motorista aciona a abertura de portas na chave e aviso sonoro de conexão/desconexão da tomada de recarga. Essa possibilidade de combinação de funções, entre item de segurança e de comodidade, me parece que pode tornar esse equipamento algo de real valor de utilidade para ser aplicado nos VEs de modo mesmo padronizado (item de segurança obrigatória) e caminhado para ser um gerador de sons complexos ou mesmo de voz (VEs com sons sinalizantes diversos ou mesmo falantes).

O VSG da Delphi é bastante compacto e leve, integrado a uma caixa acústica quadrada de 10 centímetros que pesa 450 gramas. O consumo elétrico é baixo: menos de 2 amperes. “Criamos uma solução três vezes mais leve e três vezes mais barata que os nossos concorrentes”, garante Rozenthal, informando ainda que já trabalha na próxima geração do VSG.

Se o carro elétrico ainda é um desafio sem solução definitiva para a engenharia automotiva, também é fato que o desenvolvimento da eletromobilidade abre novas possibilidades e oportunidades de inovação e negócios. Para isso o fio condutor da eletrificação precisa de altos investimentos, incentivos governamentais e uma boa dose de antecipação às necessidades de um futuro bem próximo.

Veja Também:

Carregamento de Veículo Elétrico Wireless (sem fio)

Sons de Alerta em Veículos Elétricos (Parte 1/2)

Crenças e Valores do Autor / Publicador deste Blog:

Eu acredito que os Veículos Elétricos - VEs - são algo mais do que simplesmente "mais um tipo de carro"!

Eu acredito que os VEs nos darão a oportunidade, não apenas de poder dirigir um carro com emissão zero de Carbono, mas também a de poder desfrutar de mobilidade com um veículo silencioso, limpo, divertido, além deles serem muito mais simples e fáceis de se fabricar e, ainda, de menores custos de manutenção.

Eu creio que o desenvolvimento e a aplicação das tecnologias relacionadas aos carros elétricos podem prover uma real oportunidade de países emergentes, como o Brasil e outros, de poder empreender e entrar num novo mercado competitivo de indústria automobilística. (China e Índia já saíram na frente ... e estão bem na frente).

Eu creio que o advento dos VEs provê ainda, uma oportunidade rara das sociedades humanas poderem reorganizar todo o seu perfil de aproveitamento e de consumo de energia em suas várias formas.

Por causa da competição natural, inerente aos mercados e aos seus mecanismos, o sucesso dos VEs é algo absolutamente indesejado, por algumas pessoas, associações, entidades, empresas e governos, os quais, especificamente, estejam comprometidos com o comércio de outras formas e fontes de energia, não associadas ao perfil de consumo dos VEs puros.

Sobremaneira relevante, ainda, tem sido a força opositora imposta aos VEs, promovida por agentes ligados aos interesses econômicos de se manter uma permanente dependência do petróleo, como fonte de energia para a mobilidade.

Como já ocorreu no passado, tais pessoas, associações, entidades, empresas e governos, farão de tudo para, mais uma vez, tentar impedir o desenvolvimento do mercado dos VEs, pois ele resultará, fatalmente, na gradual substituição, em larga escala,  dos automóveis e do seu perfil de consumo, afetando amplamente toda a cadeia de abastecimento hoje estabelecida.

Em sua estupidez, os agentes de tais interesses tradicionais não são capazes de vislumbrar que, após a reestruturação de perfis de consumo resultante do advento dos VEs, haverá ainda um amplo espaço de comercialização para todas as formas e fontes de energia, mesmo àquelas reconhecidamente poluentes, pouco eficientes e não renováveis, se a humanidade assim o permitir, pois os desejos do coração do homem por consumo, no aqui e no agora, ao que parece, é deveras insaciável.

Nos 10 anos em que permaneceu no seu exílio, as tecnologias dos VEs, de modo algum, deixaram de ser, continuamente desenvolvidas (e testadas ... está ai o Leaf, da Nissan, para confirmar o que eu digo) e ele não retornou a competição do mercado, sem que fosse pelas mãos de quem, de fato, acreditou e trabalhou firme, para que não haja chance de, desta vez, "dar errado". São aqueles que além de apresentar real interesse ambientalista, nutrem verdadeira paixão pela semiótica dos VEs. Os VEs retornaram prontos para vencer! (para nossa alegria!)

Aqui eu vou priorizar falar sobre as tecnologias dos VEs pois, tecnologia é a minha praia e eu aprecio, continuamente, aprender e falar falar sobre ela! Mas eu não deixarei de falar de tudo que se relacione a cadeia de valor da indústria dos VEs. Se precisar, eu falarei até de política, coisa que Deus sabe que eu não curto! Sejam todos bem vindos e façam um blogueiro feliz: vez em quando, comentem!

Eu sou muito grato por tudo o que o motor a combustão interna tem feito pela humanidade mas, a hora e a vez dele como protagonista na mobilidade, mais cedo ou mais tarde, terá que ter um termo (e quanto mais cedo, melhor). Daqui para frente ele tenderá a se tornar apenas coadjuvante (e olhe lá). O futuro imediato é dos VEs.

Se cada qual fizer a sua parte, no seu próprio campo de força especifico, dentro do contexto da criação inovadora das tecnologias e da economia para os VEs (ver diagrama abaixo - uma imagem vale mais do que mil palavras), creio que poderemos, muito em breve, dar um basta de queimar petróleo sobre quatro rodas!

Baterias de Íons de Lítio – Tecnologias e Bases de Custos (Parte 1/3)

Qual será o impacto do desenvolvimento e os custos que os vários tipos de baterias têm no mercado emergente para os veículos elétricos? Que progressos podemos esperar ver até o fim desta década? Quais as barreiras críticas que precisam ser superadas ao longo do caminho?

A busca da indústria automotiva para limitar o seu impacto sobre o meio ambiente e transformar a mobilidade automotiva em um modo sustentável de transporte prossegue, e continuará prosseguindo, em alta intensidade, apesar de qualquer crise econômica atual, até por que, um vez conhecidas e analisadas as vantagens e desvantagens técnicas das alternativas de tecnologias propulsoras, vislumbra-se que que nisso reside, boa parte da solução das próprias crises.

Assim, abordamos aqui as duas principais variáveis do mercado de desenvolvimento de carros elétricos: os atributos técnicos e os custos de baterias de íons de lítio para aplicações em Veículos Elétricos (VEs).

A avaliação dessas variáveis, está baseada em extensa obra do “The Boston Consulting Group” com as montadoras e fornecedores ao redor do mundo, cuijo documento original se encontra publicamente disponível na Internet, pelo site da Associação Brasileira do Veículo Elétrico (ABVE) em: http://www.abve.org.br/downloads/BCG_-_Batteries_for_Electric_Vehicles.pdf

O estudo original trata-se de uma análise detalhada da paisagem da propriedade intelectual relevante, onde foram realizadas mais 50 entrevistas com fornecedores de baterias, com as montadoras, com investigadores universitários, com empresas iniciando empreendimentos, sobre tecnologias de baterias de ponta e agências governamentais em toda a Ásia, EUA e Zona do Euro.

Isso resultou na criação de um modelo de custo da bateria para VEs, que nos permite projetar custos futuros. As cinco principais questões exploradas foram:

• Quais são os desafios tecnológicos que devem ser superados para que as baterias de íons de lítio atendam a critérios fundamentais de mercado?
• Como as tecnologias de baterias atingem a maturidade?
• Como poderia se representar os seus perfis de custos?
• A que montantes os Custos Total de Propriedade ¹ (TCO) dos veículos elétricos irão chegar?
• Qual será o provável alinhamento de posições dos participantes da indústria na evolução desse mercado?

O Estado Atual da Tecnologia da Baterias para Veículos Elétricos:

A cadeia de valor das baterias dos carros elétricos é composto por sete etapas (Ver figura 1):

• Produção de componentes (incluindo matérias-primas);
• Produção de células;
• Produção dos Módulo;
• Montagem de módulos ao pacote da bateria (incluindo uma unidade de controle eletrônico e um sistema de refrigeração ou ventilação);
• Integração do pacote de bateria ao veículo;
• Uso durante a vida útil do veículo, e;
• Reutilização e reciclagem.

Neste relatório é focado as quatro primeiras etapas, que compõem a fabricação de baterias para uso pelas montadoras.

As baterias de íons lítio compreendem uma família de compostos químicos da bateria, que empregam várias combinações de materiais de ânodo e de cátodo. Cada combinação tem suas vantagens e desvantagens em termos de segurança, desempenho, custo e outros parâmetros.

Muito embora a tecnologia mais empregada em aplicações de consumo seja, ainda, a de Óxido de Lítio Cobalto (LCO - LiCoO₂), ela é geralmente considerada inadequada para aplicações em automóveis por causa dos seus riscos de segurança inerentes. As tecnologias mais importantes para aplicações automotivas são:

• Oxido de Lítio Níquel revestido de Cobalto e Alumínio (NCA) - Li(NiCoAl)O₂;
• Óxido de Lítio Níquel Manganês e Cobalto (NMC) - LiNiMnCoO₂;
• Espinela 2 de Lítio Manganês (LMO) - LiMn₂O₄ (LiMnO₂);
• Titanato de Lítio (LTO) – Li₄Ti₅O₁₂ (Li₂TiO₃);
• Fosfato de Ferro Lítio (LFP) - LiFePO₄;

Todos estes tipos de baterias automotivas exigem um acompanhamento elaborado, balanceamento e sistemas de refrigeração para controlar a liberação de sua energia química, evitando fuga térmica, e garantindo uma vida razoavelmente longa para as células.

1. O TCO (Total Cost of Ownership) ou Custo Total da Propriedade (ou de posse), é uma estimativa financeira, projetada para que consumidores e gestores possam avaliar, de modo consistente, os custos diretos e indiretos relacionados à aquisição de todo um investimento importante, além dos gastos extra, inerentes a tais produtos, para mantê-los em funcionamento, ou seja, os gastos para que se continue proprietário daquilo que foi adquirido, oferecendo, idealmente, uma indicação final que reflete não somente o custo de compra mas, de todos os aspectos adicionais da utilização e manutenção do equipamento, do dispositivo, ou do sistema considerado. Isto inclui os custos de infraestrutura e de espaço de instalação, de consumo de energia, de mão de obra da manutenção, de treinamento aos usuários e ainda aqueles associados com possíveis falhas ou de eventuais indisponibilidades (planejadas ou não), que incidam em tempo de espera ou em diminuição de desempenho. Em casos de projetos, somam-se ainda custos do desenvolvimento, de testes, de qualidade assegurada e de de prevenção contra desastres e quebras de segurança, de recuperação, de expansão, de atualização e de desativação do equipamento. O TCO é referido, às vezes, como Custo Total de Operação e fornece uma base do custo, determinando o valor econômico de um dado investimento.

2. O termo “espinela” (ou espinélios) refere-se a disposição tridimensional dos átomos interligados dos materiais que se cristalizam em sistema cúbico, com hábito octaédrico. Neste caso, o catodo integra elementos ativos, por meio dos quais os íons de Lítio se movem quando a bateria recebe ou libera cargas elétricas, e também elementos inativos, que ajudam a estabilizar o material ativo ampliando a vida útil da bateria.

No relatório do “The Boston Consulting Group”, não foi abordado o impacto de novos compostos químicas da bateria, sejam a base de lítio ou de outra substância qualquer, porque nenhum dos interlocutores entrevistados demonstraram acreditaram que baterias baseadas em algum novo produto químico possam vir a estar disponíveis para a produção em escala algo significativa até 2020.

No entanto, há cada vez mais interesse e atividade, especialmente entre universidade laboratórios de pesquisa, em prosseguir explorar novos mecanismos eletroquímicos que posam impulsionar a energia específica ³ e o desempenho das baterias futuras.

Fatos são que, os pedidos de patentes relacionados, especificamente, com o armazenamento de energia aumentaram 17% entre os anos de 1999 e 2008, o que é duas vezes mais do que o crescimento que ocorreu durante os dez anos anteriores e cerca de 10% maior do que o crescimento global de pedidos de patente durante o mesmo período.

Das patentes de armazenamento de energia registrados na China, Japão, Estados Unidos e Europa Ocidental em 2008, as tecnologias de íons de Lítio foram responsáveis por 62%, tendo crescido em 26% ao ano entre 2005 e 2008.

Patentes de íons de lítio relativos à química dos eletrodos, dos eletrolitos e dos outros materiais, foram apresentadas principalmente por universidades, enquanto as relativas às estruturas de embalagem, do resfriamento e do controle foram apresentadas principalmente por montadoras e fornecedores.

A tecnologia LFP tem sido o foco de, pelo menos, duas vezes mais atividades de patentes do que a tecnologia LTO e quatro vezes mais do que a a tecnologia NMC, provavelmente por causa das características promissoras da LFP, em termos de segurança e maior capacidade utilizável.

A recente explosão de inovação é impulsionada pela necessidade de quebrar alguns paradigmas fundamentais na tecnologia das baterias. No lado técnico, as tecnologias de íons Lítio concorrentes podem ser comparadas ao longo de seis dimensões:

• Segurança (principalmente em ser isenta de causar incêndios incidentais);
• Tempo de Vida (medido em termos de número de ciclos de carga e descarga da bateria e da idade global);
• Performance (potência de pico a baixas temperaturas, estado de carga de medição e gestão termicamente);
• Densidade de Energia (quanta energia da bateria pode armazenar por quilograma de peso);
• Potência específica (o quanto de energia a bateria pode armazenar por quilograma de massa);
• Custo. (Ver Quadro 2).

No lado do negócio, os altos custos permanecem como o maior obstáculo. O desafio será reduzir custos de fabricação através da produção em escala e efeitos de experiência, como volumes do mercado de expansão. Um outro aspecto, é o tempo de carga, que não varia substancialmente entre as várias tecnologias de baterias atuais, mas que continua sendo um desafio de desempenho significativo para todos elas.

Atualmente, como mostra o Quadro 2, nenhuma tecnologia se destaca, substancialmente, ao longo de todas as seis dimensões. Escolhendo uma tecnologia que otimiza performance ao longo de uma dimensão, pode significar, inevitavelmente, comprometer algumas das outra dimensões.

A tecnologia NCA, por exemplo, é uma solução de desempenho bastante elevada, mas apresenta desafios de segurança, ao passo que a tecnologia LFP é mais segura, ao nível da célula, mas fornece uma energia específica baixa. Entrevistas, realizadas durante o curso deste estudo sugerem que vários produtos químicos tendem a coexistir por algum tempo, enquanto as tecnologias evoluem e a propriedade intelectual fica resolvida.

Qualquer um dos concorrentes que conseguir quebrar alguns dos paradigmas inerentes entre as tecnologias atuais irá ganhar uma vantagem competitiva significativa no mercado. Enquanto isso, todos as montadoras e fornecedores terão de administrar as compensações entre os seis principais parâmetros de desempenho.

3. Em análises de armazenamento de energia, a densidade de energia é a razão entre quantidade máxima de energia que pode ser armazenada, seguramente, em um corpo de elemento armazenador de energia e o volume daquele corpo. Quanto mais alta a densidade de energia, que pode ser quantificada em W.h/l (watt.hora por litro) ou em MJ/l (megajoule por litro), mais energia pode ser armazenada ou transportada por aquele corpo, com o mesmo volume. Já, quanto a energia específica, ela relaciona, também a quantidade máxima de energia que pode ser armazenada, só que com a massa do corpo do elemento armazenador, e pode ser quantifica em W.h/kg (watt-hora por kilograma). A energia especifica é a grandeza mais comumente utilizada quando se trata das baterias dos veículos elétricos e, ainda, a densidade de energia pode se tornar enganosa quando se trata de combustíveis em estado não sólido, que sofrem alteração de volume quando submetidos a variação a pressão. Por sua vez, a potência específica, relaciona a potência com a massa.

A Segurança:

A segurança é o critério mais importante para o carro elétrico a baterias. Mesmo um incêndio em uma única bateria poderia fazer a opinião pública voltar-se contra a mobilidade elétrica e atrasar o desenvolvimento da indústria em meses ou anos. A principal preocupação nesta área é evitar a fuga térmica, um ciclo de realimentação positivo pelo qual as reações químicas desencadeadas na célula exacerbar a liberação de calor, potencialmente, resultando em um incêndio. A fuga térmica pode ser causada por uma bateria sobrecarregada, ou por uma taxa de descarga demasiado elevada, ou um curto-circuito.

Químicas que são propensas a fuga térmica, tais como NCA, NMC, e LMO, devem ser utilizadas em conjunção com medidas de nível de segurança do sistema que, quer contenham as células ou controlem o seu comportamento. Essas medidas incluem uma caixa de bateria robusta, um sistema de arrefecimento muito eficiente (para evitar as fases iniciais da fuga térmica), e monitorização estado exato de carga e equilíbrio de descarga das células.

As montadoras e os fornecedores precisam decidir o que é preferível: as químicas inerentemente mais seguras, tais como a LFP e a LID, ou as químicas que oferecem energia mais elevada, mas são menos seguras, tais como NCA, que deve ser usada em conjunção com sistemas de segurança rigorosos.

Embora a segurança da bateria seja, indiscutivelmente, uma preocupação válida, é bom que se coloque esta preocupação no devido contexto, recordando os significativos desafios de segurança, originalmente associado ao motor combustão interna e com o armazenamento de gasolina, que foram largamente ultrapassados através de melhorias no projeto e na engenharia.

“Segundo dados recentes, o mercado de VEs foi o segmento que mais cresceu na indústria automobilística dos EUA no primeiro trimestre deste ano (2012), com um aumento de 3,4% em comparação com o crescimento ocorrido no mesmo período do ano anterior que foi de 2,6%.

Em reconhecimento a esse rápido crescimento do segmento de VEs nos EUA, várias instituições, tais como a NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration), cuja missão institucional é salvar vidas, prevenir lesões e ajudando a reduzir inconformidades que geram demandas com relação a saúde e outros custos econômicos relacionados a mobilidade automotiva, vem buscando canalizar atenção no aumento da segurança da bateria de íons de Lítio, trazendo as partes interessadas para compartilhar informações sobre o estado das atividades de segurança relacionadas com o uso de baterias de íons de Lítio para VEs, bem como promover e desenvolver padrões da indústria no que diz respeito a tais baterias.

Enquanto o mercado de EV está crescendo, especialistas do setor automotivo (incluindo os defensores dos VEs) consideram a questão em torno da segurança dos VEs como sendo uma das principais razões (juntamente com um maior custo de entrada), que fazem com que os consumidores ainda hesitem em fazer a troca de carros convencionais movidos a gasolina por VEs, impedindo um maior crescimento.

Os veículos elétricos e híbridos plug-in são alimentados por baterias de alta tensão de até 400 volts e dispositivos ou sistemas de máxima prevenção contra incêndios necessários e estão sendo exigidos em boa parte dos países em que eles já são, efetivamente, comercializados.

O Chevy Volt é um híbrido e não um EV puro e tem estado envolvido em alguns casos de incêndios reportado nos EUA, como o que  aparece na foto. Nestes casos de incêndio, alguns iniciados após uma batida do veículo, ao menos um simplesmente rodando e um outro parado na garagem, estão todos sob investigação ainda, mas o vazamento do refrigerante já é apontado como maior suspeito (ou a instalação elétrica da garagem, no caso do que estava estacionado). Ainda não foi reportado, até o momento, nenhum caso de incêndio ocorrendo com  o Nissan LEAF, que é atualmente o EV puro mais vendido naquele país."

Tempo de Vida:

Há duas maneiras de se medir a vida útil da bateria: pela estabilidade do ciclo e pela idade em geral. Estabilidade do ciclo é o número de vezes que uma bateria pode ser totalmente carregada e descarregada antes de ser degradada para 80% de sua capacidade original com carga completa. Idade em geral é o número de anos que pode ser esperado para uma bateria permanecem útil. As baterias de hoje fazem cumprir os requisitos do ciclo de estabilidade dos gatos elétricos sob condições de teste.

Durante toda a idade, no entanto, continua a ser um obstáculo, em parte porque o envelhecimento acelera sob temperaturas ambientes mais elevadas. É ainda incerto quão rápido de vários tipos de baterias vai idade através de uma gama de condições específicas de temperatura automóvel.

Para gerenciar essas incertezas, as montadoras estão especificando baterias de porte suficiente para atender às necessidades de armazenamento de energia dos carros elétricos ao longo da vida típica de um veículo (algo ≥10 anos).

A maioria dos fabricantes de automóveis estão a planear para um período de dez anos a vida da bateria, incluindo a degradação esperada. Por exemplo, uma montadora, cujo carro elétrico requer um nominalmente 12 kW.h, a bateria pode ser especificada para 20 kW.h , de modo que, depois de dez anos ela possa ter sofrido uma degradação de desempenho 40% e, ainda assim a bateria terá capacidade de energia suficiente para a operação normal. Naturalmente, esta abordagem aumenta o tamanho, o peso e custo da bateria, que afeta adversamente a questão comercial dos carros elétricos.

As montadoras podem considerar outras opções, como por exemplo, eles poderiam optar por instalar baterias menores, com uma vida útil mais curta, e um plano para substituí-las a cada cinco a sete anos, possivelmente sob alguma forma de programa de garantia.

Esta abordagem permitiria as montadoras usarem baterias menores, inicialmente, e ir atualizando-as na medida em que a tecnologia continue avançando. Modelos de negócio de locação de baterias, como os propostos pela Think, um fabricante de pequenos carros urbanos, ou melhor dizendo, um provedor de inicialização de infraestrutura da bateria, também admitem, sem problemas, baterias de vida mais curta.

Estes modelos permitirão desacoplar a vida útil da bateria da vida útil do veículo e, principalmente, removem parte dos custos iniciais da bateria. As montadoras podem optar por instalar baterias menores com uma vida útil mais curta e substituí-los a cada cinco ou sete anos.

“Recentemente, na Inglaterra, tanto usuários de VEs, quanto agentes de companhias seguradoras, mesmo as especialistas dedicadas a “clientela verde”, têm relatado que estão encontrando algumas dificuldades em oferecer cobertura de seguro para os VEs cujos proprietários obtiverem a bateria por meio de modelos de negócio de locação de baterias, como os propostos pela Think e outros fornecedores. As questões se encontram, atualmente, ainda sob estudos e negociações.”

Performance:

A expectativa de que o proprietário de um VE deve ser capaz de conduzi-lo, tanto em temperaturas de um verão incrivelmente quente, quanto nas de um inverno, à temperaturas abaixo de zero, coloca desafios de engenharia substanciais. As baterias podem ser optimizadas tanto para temperaturas altas quanto baixas, mas é difícil de obter uma engenharia que as faça funcionar numa larga gama de temperaturas, sem incorrer em degradação do desempenho.

Uma solução seria as montadoras prescreverem baterias para climas específicos. Por exemplo, as baterias otimizadas para desempenho e resistência em climas frios iria contar com aquecimento e isolamento, enquanto que aquelas projetadas para climas quentes usaria eletrólitos e materiais que permitissem o armazenamento à alta temperaturas.

As diferenças entre estes dois modelos de bateria seria algo mais substancial do que a atual distinção entre, por exemplo, pneus de clima frio e de clima quente. Mas esta abordagem resultará em baterias com maior funcionalidade, embora sob condições limitadas. No entanto, devido aos climas específicos, as baterias iriam dificultar a mobilidade dos veículos em todas as regiões e, as montadoras estão propensas a preferir uma desvantagem desempenho ou aumento dos custos gerais do sistema, a fim de evitar tais restrições.

“O VE Nissan LEAF se encontra atualmente em testes no Brasil, sob um convênio entre a montadora do carro, governo e empresas de frotas de táxis. É de conhecimento público a alegação deste fabricante de que obteve exito em desenvolver uma bateria altamente segura e que parece não requer climatização específica. O pacote de baterias do Nissan LEAF não possui sistema de arrefecimento, apenas ventilação simples. Para o consumidor local seria algo desejável, que no próximo verão brasileiro (2012-2013) já houvessem algumas centenas desses carros rodando em testes por aqui, espalhados principalmente nas regiões mais quentes do nordeste, para sabermos se o estado da arte em qualidade dessa bateria é mesmo tão bom.”

Energia Específica e Potência Específica:

Comparativamente, a Energia Específica das baterias ainda é apenas algo inferior a 2% da energia específica de gasolina. A menos que haja um grande avanço, mesmo as baterias de melhor desempenho vão continuar a limitar o intervalo de condução de VEs, nas melhores estimativas, em cerca de 250 a 300 Km (cerca de 160 a 190 milhas) entre operações de carregamentos completos.

As células da bateria de hoje podem chegar a densidades de energia nominais de 140 a 170 Wh.kg , o que pode parecer, realmente, muito pouco, em comparação com 13800 W.h/kg da gasolina ou com os 14900 W.h/kg do GNV. Ver quadro comparativo entre várias tecnologias de armazenamento na postagem:

http://automoveiseletricos.blogspot.com.br/2012/07/expansao-da-autonomia-em-veiculos.html ).

A energia específica, considerando o pacote de baterias resultante após a quarta etapa da cadeia de valor (que agrega além dos elementos armazenadores, também todo aparato de dispositivos eletroeletrônicos do sistema de controle / monitoramento e fluxo de potência), é ainda, tipicamente, 30% a 40% inferior, ou seja, de 84 a 120 Wh / kg. Mesmo que a densidade de energia venha a dobrar nos próximos dez anos, os pacotes de baterias ainda iriam armazenar apenas cerca de 200 W.h / kg.

Assumindo que a bateria pesa cerca de 250 kg - cerca de 20% a 25% por cento do peso total típico de carros pequenos de hoje – dobrar a densidade de energia resultaria em um carro elétrico com uma autonomia de cerca de 300 quilômetros.

Por sua vez, o parâmetro Potência Específica é particularmente importante em veículos híbridos, que apesar de descarregarem uma quantidade de energia relativamente menor, o fazem bastante rapidamente. Nos VEs, potência específica é menos importante do que a energia específica. Os fabricantes têm estabelecido parâmetros de projeto para baterias de veículos elétricos para otimizar o equilíbrio entre a energia específica e potência específica.

Atualmente, o desempenho de pilhas e baterias em termos de potência específica é igual ou superior ao de combustíveis. Assim, os pesquisadores estão concentrando seus esforços no aumento da energia específica de pilhas e baterias para um dado nível de potência.

Tempo de Carregamento:

Longos tempos de carregamento representam um outro desafio técnico e, também, uma barreira comercial, que deve ser abordada. Demora-se quase 10 horas para carregar uma bateria de 15 kW.h conectando-a em um padrão de saída de tensão 120V_CA.

“Considere que, neste caso, estará se fazendo uso de um simples cabo de força com plugues adaptadores e que, assim, recai sobre o próprio sistema do VE, limitar a corrente que é demandada na operação de carregamento. Por questões de segurança das instalações elétricas residenciais, isto foi pensado para que tal corrente não exceda a algo em torno de 15A ou 16A.”

Métodos de carregamento rápidos, que empregam Estações de Carregamento mais sofisticadas podem reduzir esse tempo significativamente. Por exemplo, o carregamento por meio de uma tomada de 240 volts com potência aumentada (corrente de 40 A) pode realizar o carregamento exemplificado, em duas horas. Carregamentos feitos em uma estação pública comercial de (que fornece ao EV, corrente contínua (CC) a partir de rede de corrente alternada (CA) trifásica) pode ser realizado em apenas 20 minutos.

Estes múltiplos sistemas de carregamento incidem em um custo e um peso adicional ao EV, uma vez que requer dispositivos de eletrônica de potência e sistemas de refrigeração a bordo do veículo. Possíveis métodos que envolvam a simples troca da bateria, como em modelos de EVs novos que venham a ser projetados, contemplando a integração da mesma em um local e com um método de montagem melhor no EV, prometem oferecer uma carga completa em menos de três minutos.

Mas essas abordagens novas ainda carecem de acordo entre as montadoras sobre os requisitos de normalização das embalagens e implicaria em adicional complexidade logística e ainda no estabelecimento de uma delicada relação de confiança, entre os consumidores e fornecedores, sobre a quem pertence uma bateria que se estraga.

Sem que surja algo realmente novo no avanço da tecnologias de baterias, VEs puros que venham a ser tão conveniente como os veículos a gasolina – em termos de autonomia, ou seja, que possam viajar 500 quilômetros (312 milhas) com uma única carga e que possam, ainda, se recarregar em questão de poucos minutos, é pouco provável que estejam disponível para o mercado de massa até 2020.

Tendo em vista a necessidade de uma infraestrutura generalizada para carregar (ou trocar) a bateria, a adoção de VEs puros até 2020 poderá continuar algo limitada, a aplicações específicas, tais como frotas comerciais, carros de transporte regional, e carros que estejam confinados a um intervalo prescrito de utilização.

Claro que, veículos de autonomia estendida, que combinam tração a energia elétrica com um motor a combustão, ultrapassam o intervalo e as limitações de infraestruturas de VEs puros, todavia, com um aumento do custo em relação ao tradicional motor a combustão.

“De qualquer modo, participar da fabricação das baterias, pode ser a chave para o Brasil entrar no cenário automobilístico mundial. Temos recursos minerais e proximidade com fontes minerais ainda maiores (Chile e Bolívia), e temos expertise para começar esse negócio de modo verdadeiramente competitivo e o cenário ainda é convidativo. Creio que grandes empresários nacionais que intentam aproveitar a onda que vem com essa nova oportunidade, devem começar apostando em baterias de íon de Lítio.”


Link direto para a parte 2/3:

Baterias de Íons de Lítio – Tecnologias e Bases de Custos (Parte 2/3)

Outros tópicos correlacionados:

Bateria de Veículos Elétricos (Nissan LEAF)

A Eletroquímica do Lítio e sua Aplicação em Baterias de VEs (Parte 1/5)

Quem Matou o Carro Elétrico?

Em todas as postagens feitas neste blog, até aqui, prevaleceu sempre o cunho técnico e tecnológico das abordagens. De fato, esta continuará sendo a linha temática por aqui, todavia, vez ou outra, precisaremos fazer abordagens em contexto nem tão técnico e até mesmo falar um pouco de política, tratar de relacionar e de entender as forças que fazem despertar, ou fazem destruir, os sonhos da humanidade.

Parece que a ferida já é antiga, talvez fosse bom não tocá-la, mas convém lembrarmos sempre "de onde viemos", se quisermos ter uma boa consciência de "para onde vamos". Em 1996, pensando em reduzir o efeito dos gazes estufa, o governo do Estado da Califórnia exigiu, por meio legal, que as montadoras fabricassem uma pequena porcentagem de carros que não emitissem poluentes, isso queria dizer, produzir carros elétricos.

Diante disso, então, as montadoras de veículos automotores, notadamente as norte-americanas, se focaram em duas linhas de frente:

1. Fazer o carro apenas para cumprir a lei,

2. Derrubar a exigência legal através da ação de lobistas.

Conseguiram fabricar o carro, a exemplo dos EV1 da General Motors, que foi a primeiro veículo elétrico moderno lançado no mercado e produzido por uma grande empresa automobilística. O EV1, foi, a seu tempo, o carro elétrico mais rápido e mais eficiente, até então, já construído. Funcionava totalmente à base de eletricidade. Além de não emitir poluentes, colocou, na época, a tecnologia dos EUA no topo da indústria automotiva. Todavia, muitas pessoas, empresas e instuições ficaram realmente incomodada com aquele projeto.

Por fim “eles” conseguiram, primeiramente derrubar a lei e, então, obrigaram os usuários (inclusive, entre eles, celebridades como Tom Hanks e Mel Gibson) a devolver os seus veículos elétricos e todos aqueles carros recolhidos foram, então, destruídos (salvo algumas poucas unidades que foram parar em museus).

Você consegue ter idéia da razão dos interesses que estariam por trás de destruir os melhores carros elétricos até então construídos? Especialistas, consumidores, ambientalistas, políticos, diretores envolvidos e até estrelas de cinema deram suas versões no documentário: “Quem Matou o Carro Elétrico?” é a verdadeira autópsia que revela os culpados deste crime contra a humanidade e a tecnologia. 

O filme mostra e esclarece, derrubando todos os mitos gerados pro interesses corporativos. Um fato interessante revelado é que os carros elétricos da GM, daquele período, não foram vendidos, ou mesmo financiados aos consumidores, mas sim, postos em LEASING, ou seja, o usuário pagava uma mensalidade pelo uso e ao final do prazo de contrato teria a opção de compra.

O cenário analisado no documentário centrou-se na realidade dos EUA, e foram listados possíveis suspeitos pela morte do carro elétrico, entre eles: os próprios consumidores americanos, a ainda incipiente tecnologia de baterias, a absoluta voracidade das companhias petrolíferas, o despreparo das montadoras, a falsidade do governo americano, a instituição California Air Resources Board e a sua tecnologia do hidrogênio (em células a combustível).

Cada um destes foi dito ter um grau de culpa na época em que a tecnologia dos carros elétricos foi temporariamente abandonada. É bom ressaltar que o carro elétrico em questão, erta um veículo puramente elétrico, um modelo exclusivamente centrado em baterias, e não em protótipos híbridos ou de hidrogênio, conceito que a Nissan resgatou e, assim, tem tornado o Nissan Leaf em padrão mundial nos dias de hoje.

O que fica resaltado ao final desse documentário é que mesmo o carro elétrico não sendo a solução para todos os problemas (não teria sido na época e continua não sendo hoje), foi muito estranha, louca mesmo, a atitude da General Motors em recolher e destruir todos os carros do modelo elétrico EV1, negando a opção de compra aos usuários.

É verdade, a tecnologia de baterias daquele momento não mostrava-se ainda totalmente pronta para substituir o motor a combustão interna. Para poder oferecer potência e autonomia razoáveis, os primeiros GM EV1 (1997), que tinham baterias de chumbo-ácido, cujo pacote pesava os incríveis 1175 kg. Esse foi um erro inicial do projeto, mas logo corrigido pela GM nos modelos posteriores, já com baterias níquel-hidreto metálico (1999), pesando agora bem menos, 481 kg, uma feito tecnológico verdadeiramente fantástico para a época, mas que encareceu o preço do carro, do valor estimado de US$ 33.995,00 (1997) para o também estimado valor de US$ 43.995,00 (1999). Ainda assim, ele continuava sendo viável ... 

Qualquer um que hoje fizer a comparação de parâmetros, entre o GM EV1 de 1997 e de 1999, constatará que ele, em apenas dois anos, ele havia evoluído bastante e que estava em curso o acerto de um excelente carro. Hoje, passados mais de 13 anos, o peso do pacote de baterias do Nissan LEAF, baseado na tecnologia construtiva de Íons de Lítio, ainda é de 300 Kg e provavelmente, em termos de peso, algo em torno desta marca deverá pemanecer por algum tempo na história dos EVs, priorizando a evolução da dendidade de energia das células da bateria.

É verdade que, naquele período, a GM foi a empresa montadora de veículos que mais realizou em prol do avanço da tecnologia dos veículos elétricos do que qualquer outra, só que, de forma lamentável, o sonho foi interrompido por ela mesma, e ela tornou-se a empresa que "matou o carro elétrico", destruindo-os, literalmente. Isso, a história custará a perdoar e agora, na segunda bolha do carro elétrico a GM correrá o risco de ter que “pagar caro pelo seu erro” e a cultura norte-americana poderá ter décadas para lamentar, profundamente, ter perdido a primazia no projeto e produção dos carros elétricos (pelo menos por algum tempo) para os japoneses.

Uma ocorrência curiosa sobre o GM EV1 ocorreu em 2008, quando um site canadense veiculou um anúncio de venda, que envolvia um GM V1 remanescente. O proprietário, que era residente na Columbia Britânica, apresentava um EV1 que estava em perfeito estado de conservação, apesar de já ter rodado 142.500 km. Ele alegava, ainda, que a GM estava atrás desse carro, fazendo ofertas para adquiri-lo, mas ele afirmava ter preferência em vendê-lo, para algum colecionador e pedia a oferta inicial de US$ 75.000. Dias depois o anúncio aparecia como VENDIDO … por US$ 465.000.

Hoje, está mais que provado que os carros elétricos são mais fáceis de se projetar do que os antigos carros convencionais, tendo basicamente apenas uma parte móvel. Não há embreagem, engrenagem, mudanças de óleo, verificação de emissão (penso que talvez a Controlar e Prefeitura de São Paulo não sejam muito simpáticas a isso), pistões, anéis, válvulas, virabrequim, volante, hastes, pinos de pulso, etc.

A única parte aparentemente complicada de um EV, para o público, parecerá ser o controlador de motor, basicamente uma caixa eletrônica de controle e potência. Mas essa  mesma caixa, sob a denominação “inversor de frequência” vem sendo utilizada em larga escala, já por mais de duas décadas, pela indústria de máquinas de automação industrial, em geral, e mais especificamente ainda, em máquinas de movimentação de carga. Por ser assim, tão bem desenvolvida, hoje um inversor de frequência é bastante barato e, o que é melhor, tem muito longa durabilidade.

Deste modo, pelo menos pelos próximos 10 anos, o foco de denvolvimento continuará sendo sobre as tecnologias de baterias. Mesmo com a tecnologia atual, ter que produzir 1.000.000 de pacotes de baterias / ano já é algo grandioso e desafiador para a humanidade. Toda a eletrônica de controle e potência está tecnologicamente  madura. A máquina elétrica (motor) também. Será a capacidade  do volume de produção de pacotes de baterias, com qualidade, que irão determinar os limites para a quantidade de veículos elétricos montados e vendidos no mundo. Já, os métodos de abastecimento e questões correlatas como a capacidade das redes elétricas em suprir da melhor forma as necessidades, os horários de abastecimento, etc, que permanecerão como tópicos de grande foco de periferia da tecnologia dos EVs.

Seja como for, o sucesso dos veículos elétricos hoje, já não é mais tão dependente dos interesses e das ações unilaterais de uma única instituição, como foi o caso da Air Resources Board, como ele foi antes. Quando o Estado da Califórnia aprovou em 1990 o mandato para ditar quantos veículos livre de emissões as montadoras de automóveis deveriam apresentar ao mercado, desde então, aquele conselho revisou os números quatro vezes, sendo mais recentemente em 2003 - quando ele reduziu significativamente o número de ZEVs.

É preciso ficar atento e perceber que os veiculos elétricos se tornaram, hoje, um negócio mundial,  irreversível. Esse negócio, já não depende mais das pessoas pensarem em comprar um veículo elétrico porque estariam, autruistamente, “salvando o planeta”, elas o comprarão, simplesmente por que é o melhor negócio a ser feito. Com relação ao negócio do veículo puramente elétrico, felizmente, chegamos ao ponto em que, debaixo do sol, não há nada mais que possa detê-lo.

A foto lá embaixo é apenas uma brincadeirinha para quem tem senso de humor, mas o documentário, cujo link eu posto a seguir é sério e muito bem produzido. Vale a pena conferir:

Documentário "Quem Matou o Carro Elétrico?" - Legendado em Português

Senta e relaxa para assistir o documentário!

Veja também:

Carlos Ghosn e "A Vingança do Carro Elétrico"

Nissan Construirá Nova Fábrica em Resende - RJ - Enfim, o Carro Elétrico?

Sistema de Transmissão de um Veículo Elétrico (Nissan LEAF Powertrain)

O Básico Sobre o Sistema de Tração de Veículos Elétricos