ACESSO: 19/12/2017 as 19:30
O aumento da frota global de carros elétricos, que deverá representar
16% do total de automóveis em circulação no planeta em 2030, está
gerando uma corrida na pesquisa e no desenvolvimento de novas baterias, a
fonte de energia desses veículos. Um estudo do banco de investimentos
Goldman Sachs mostrou que a demanda mundial por esse tipo de bateria
deverá atingir US$ 40 bilhões (cerca de R$ 128 bilhões) por ano em 2025.
O desafio é desenvolver um modelo mais barato, durável, seguro e capaz
de armazenar mais energia, elevando a autonomia dos veículos elétricos.
As baterias de lítio-íon, estado da arte no segmento, permitem que os
motoristas rodem em média 250 quilômetros sem necessidade de recarga. O
ideal é que esse patamar seja duplicado, equiparando os veículos
elétricos à autonomia dos carros movidos a combustíveis fósseis e
etanol.
“Os esforços feitos nos últimos anos por fabricantes de baterias,
indústria automobilística e centros de pesquisas resultaram em baterias
com maior densidade energética [a quantidade de energia armazenada em
função de sua massa ou volume]”, afirma o engenheiro eletricista Raul
Beck, coordenador da Comissão Técnica de Veículos Elétricos e Híbridos
da Sociedade de Engenheiros da Mobilidade (SAE Brasil) e responsável
pela Área de Sistemas de Energia da Fundação Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento em Telecomunicações (CPqD), de Campinas (SP).
Mesmo assim, os modelos mais avançados ainda estão longe de ter a
mesma densidade de energia do etanol ou da gasolina. Enquanto as células
de lítio armazenam cerca de 690 watts-hora (Wh) por litro (L), 1 litro
de etanol hidratado possui aproximadamente 6.260 Wh de energia, e 1
litro de gasolina comum, cerca de 8.890 Wh. “Esses números mostram que a
energia contida em 1 litro de etanol ou gasolina é bem maior do que a
presente em [um volume de] 1 litro de bateria”, destaca o físico José
Goldemberg, professor emérito da Universidade de São Paulo (USP) e
presidente da FAPESP, especialista em energia. Seria preciso quase 13
litros de bateria para substituir 1 litro de gasolina. Embora em menor proporção, gasolina e etanol também são mais
vantajosos do que a bateria quando se analisa o índice de conversão da
energia para as rodas do veículo e se considera o volume que os
respectivos sistemas de abastecimento ocupam no carro (tanque de
combustível, mangueiras, tubulações etc., no caso de gasolina e álcool; e
caixa eletrônica, refrigeração e ventilação, nas baterias). “Como a
eficiência de conversão de energia da bateria para as rodas do carro
elétrico é da ordem de 90%, 1 litro de bateria disponibiliza cerca de
430 Wh para as rodas”, aponta Beck, do CPqD. “Já a eficiência de
conversão energética da gasolina e do etanol é muito menor, da ordem de
20%, mas, ainda assim, 1 litro de gasolina envia 1.420 Wh para as rodas,
enquanto 1 litro de etanol disponibiliza 1.000 Wh.” Nesse cálculo,
considerou-se que as células de lítio ocupam 70% do volume total da
bateria e que gasolina e etanol representam 80% do volume do sistema de
combustível dos veículos convencionais. Assim, um reservatório de 50
litros de gasolina precisaria ser substituído por uma bateria com um
volume de cerca de 165 litros, ao passo que um tanque de 50 litros de
etanol necessitaria ser trocado por uma bateria com um volume ao redor
de 115 litros.
José Goldemberg destaca que, além da limitação energética das
baterias, os veículos elétricos precisam superar outros obstáculos, como
a inexistência de uma rede de recarga e o fato de, em muitos países,
principalmente na Europa, a eletricidade ser gerada pela queima de
combustíveis fósseis, o que reduziria a vantagem ambiental dos
elétricos. O mais eficaz para contornar o problema da poluição nos
grandes centros urbanos causada pela fumaça exalada pelo escapamento dos
veículos, segundo o físico, é usar motores de combustão interna
acionados por um combustível renovável e limpo (não originário de fontes
fósseis), como o etanol, produzido a partir de cana-de-açúcar no Brasil
e de milho nos Estados Unidos.
Diferentes tecnologias
Para Raul Beck, o etanol não é justificativa para que o Brasil deixe de acompanhar a trajetória de substituição dos carros a combustão por modelos movidos a bateria. “O veículo elétrico já é uma realidade e grande quantidade de recursos está sendo investida em vários países para melhorar o desempenho das tecnologias atuais de bateria”, conta. Ele explica que a vantagem das baterias de lítio-íon em relacão a outros modelos se dá porque o lítio tem um elevado potencial eletroquímico (capacidade de gerar energia a partir de reações químicas de óxido-redução) e é o metal mais leve e menos denso entre os elementos sólidos da tabela periódica.
Para Raul Beck, o etanol não é justificativa para que o Brasil deixe de acompanhar a trajetória de substituição dos carros a combustão por modelos movidos a bateria. “O veículo elétrico já é uma realidade e grande quantidade de recursos está sendo investida em vários países para melhorar o desempenho das tecnologias atuais de bateria”, conta. Ele explica que a vantagem das baterias de lítio-íon em relacão a outros modelos se dá porque o lítio tem um elevado potencial eletroquímico (capacidade de gerar energia a partir de reações químicas de óxido-redução) e é o metal mais leve e menos denso entre os elementos sólidos da tabela periódica.
O lítio tem cerca de metade da densidade da água, ou seja, um bloco
de 1 litro de lítio pesa 0,534 kg. “Com isso, é possível fazer baterias
menores e mais leves, com alta densidade de energia”, ressalta a química
Maria de Fátima Rosolem, pesquisadora da Área de Sistemas de Energia do
CPqD. “Além disso, a bateria de lítio é constituída por materiais com
baixo impacto ambiental e tem elevada vida cíclica [capacidade de sofrer
sucessivas recargas e descargas].”
Uma análise da evolução energética das baterias nos últimos anos
mostra que as convencionais de chumbo-ácido, usadas em carros comuns,
apresentam as menores densidades de energia gravimétrica (massa) e
volumétrica, ou seja, são mais pesadas e maiores em comparação às demais
tecnologias.
Elas são seguidas das baterias de níquel-cádmio, usadas principalmente
em pilhas recarregáveis de ferramentas elétricas, de níquel-hidreto
metálico, empregadas em veículos elétricos nos anos 1990, quando ainda
não existiam modelos comerciais de baterias de lítio, e, por fim, das
diferentes tecnologias de lítio-íon.
YURI VASCONCELOS |
ED. 261 | NOVEMBRO 2017
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