O veículo elétrico no início do século XXI: tipos, configurações mecânicas e

Ao olhar para os veículos elétricos produzidos e comercializados no início doas anos 2000, constata-se que existem diversos modelos de veículos elétricos em diferentes estágios de desenvolvimento. Pecorelli e Hollanda (2003) propõem a separação dos veículos elétricos em grupos demonstrados e descritos na Figura 6.

Figura 6 - Grupos de Veículos Elétricos

Fonte: Elaboração própria a partir de Pecorelli e Hollanda (2003)

Para cada quadro acima descrito, os autores Pecorelli e Hollanda (2003); Chan (2007); ABVE (2014) e IEA (2014) esboçam seus significados, diferenças e características principais.

O primeiro quadro denominado de veículo elétrico não-rodoviário compreende uma categoria definida como veículos que não utilizam rodovias e estradas para seu deslocamento (ex: trens e embarcações elétricas).

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O segundo quadro intitulado de veículo elétrico rodoviário refere-se aos veículos que utilizam as rodovias e estradas para o seu deslocamento (PECORELLI & HOLLANDA, 2003). Salienta-se que o termo veículo elétrico utilizado ao longo do presente trabalho refere-se a esta categoria.

As ramificações que seguem a partir do segundo quadro podem ser entendidas como: veículos elétricos a bateria e híbridos. Nos veículos elétricos a bateria a propulsão ocorre exclusivamente por meio de um motor elétrico23, o qual é alimentado pela energia vinda de baterias24; as baterias armazenam a energia em forma química e estão instaladas no interior do veículo. A maneira de recarregar as baterias dos veículos elétricos rodoviários ocorre por meio da rede elétrica.

Os veículos elétricos híbridos são aqueles cujas fontes de energia para sua propulsão são de naturezas diferentes, sendo uma delas, a eletricidade e outra fonte energética complementar. Devido a esta diferença entre fontes energéticas, um veículo elétrico híbrido agrega diferentes tecnologias de propulsão (PECORELLI & HOLLANDA, 2003; CHAN, 2007; ABVE, 2014). O quadro veículo elétrico híbrido possui ainda duas divisões. A primeira com motor a combustão interna e a segunda com célula a combustível.

Nos veículos elétricos híbridos com motor a combustão interna a energia pode ser obtida por meio dos combustíveis líquidos (gasolina, álcool e diesel) e gasosos (gás natural). Pecorelli e Hollanda (2003) e Chan (2007) argumentam que existem duas configurações principais: em série e em paralelo25. No híbrido em série, um motor a combustão interna ativa um gerador elétrico que mantém permanentemente recarregado o banco de baterias existente. Isto faz com que seja eliminada a necessidade da recarga junto a rede elétrica. Outra configuração é aquela em paralelo. Tanto o motor a combustão interna quanto o motor elétrico podem acionar as rodas por meio de acoplamentos mecânicos simultâneos (PECORELLI E HOLLANDA, 2003; CHAN, 2007). Existe ainda a

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Pecorelli e Hollanda (2003) argumentam que existe a possibilidade de haver mais de um motor elétrico em um só automóvel.

24 _{A exceção para a categoria refere-se aos trólebus, que são veículos elétricos de uso rodoviário desprovidos}

de baterias, uma vez que ficam ligados continuamente junto a rede elétrica quando estão em movimento. 25

Deve-se frisar que Chan (2007) aponta a existência de outras configurações possíveis para os veículos elétricos híbridos, porém foram pouco utilizadas quando se olha para a História dos Veículos Elétricos já produzidos.

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opção híbrida plug-in, uma variável disponível tanto em híbridos em série como em paralelo. Os veículos elétricos híbridos plug-in têm a possibilidade de recarregamento junto a rede elétrica, assim como um veículo elétrico a bateria.

Os veículos elétricos híbridos a células a combustível são aqueles que utilizam células de combustíveis baseadas no insumo hidrogênio26 para a geração de eletricidade. A eletricidade gerada é utilizada tanto para a propulsão veicular quanto para ser armazenada no interior do veículo, por meio de baterias ou ultracapacitores. Partindo do princípio que não há combustão do hidrogênio, os veículos elétricos híbridos com célula combustível não emitem poluentes. O subproduto gerado da reação química do hidrogênio é a água.

A Tabela 2 traz uma síntese das características fundamentais dos mesmos, baseada em informações trabalhadas por Chan (2007).

Tabela 2 - Tipos de veículos elétricos Tipos de Veículos

elétricos

Veículo elétrico a bateria (VEB)

Veículo elétrico Híbrido a MCI (VEH)

Veículo elétrico híbrido a célula a combustível

(VEHCC) Sistema de

Propulsão

-Conversor eletromecânico de energia (motor elétrico)

-Conversor eletromecânico de energia (motor elétrico) -Motor a combustão interna

-Conversor eletromecânico de energia (motor elétrico)

Sistema energético -Baterias

-Ultracapacitores

-Baterias -Ultracapacitores -Unidade geradora no motor a combustão interna

-Células a combustível -Baterias/ ultracapacitores

Fonte energética e infraestrutura

-Sistema de abastecimento junto a rede elétrica (eletropostos)

-Postos de combustíveis líquidos

-Sistema de abastecimento junto a rede elétrica (para os VEHP) -Hidrogênio -Produção de hidrogênio e infraestrutura de abastecimento e transporte

26 _{Única fonte energética aplicada comercialmente aos veículos elétricos híbridos a células a combustível até a}

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Características -Emissão zero de poluentes -Maior eficiência energética frente ao MCI -Independência dos combustíveis fosseis líquidos -Autonomia de rodagem limitada -Diversos modelos em comercialização -Níveis de emissão

inferiores ao MCI dedicado -Economia de combustível frente ao MCI dedicado -Autonomia de rodagem estendida -Dependência dos combustíveis fósseis líquidos ou alternativos27 -Custos de produção elevados frente ao motor a combustão interna dedicados

-Diversos modelos em comercialização

-Emissão zero, ou em níveis próximos a zero

-Maior eficiência energética frente ao motor a combustão interna

-Independência dos combustíveis fósseis líquidos28

-Autonomia de rodagem similar aos veículos providos de um motor a combustão interna

Maiores desafios -Bateria e sistema de controle de bateria -Eletropostos -Custos de produção elevados -Controle de fontes energéticas diversas. -Otimização da alocação dos componentes

-Diminuição do custo das células a combustíveis -Infraestrutura para o hidrogênio

-Custos de produção elevados frente aos demais tipos de veículos

-Ainda em fase de protótipos e testes comerciais

Fonte: adaptado pelo autor a partir de Chan (2007).

Dessa forma, ao passo que o veículo elétrico é uma possibilidade ao olhar para o futuro da indústria automobilística global, algumas barreiras e desafios persistem para o segmento. Nota-se que ainda não há uma rota tecnológica definida que sirva de parâmetro e oriente as empresas do setor no sentido da produção de componentes e veículos. Cada configuração disponível de veículo elétrico e seus componentes apresenta vantagens e desvantagens em relação aos demais tipos, conforme evidenciado pela Tabela 2, e ainda não é possível afirmar que há uma configuração ótima ou modelo superior.

Ao mesmo tempo, o setor enfrenta desafios para sua viabilidade comercial uma vez que os veículos elétricos passam por um processo de aceitação por parte dos consumidores, tendo em vista as diversas diferenças técnicas em relação ao veículo a combustão interna convencional, tais como autonomia de rodagem e disponibilidade de fontes de abastecimento (eletropostos e sua difusão). Além disso, existe o problema dos custos

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Com exceção aos veículos híbridos plug-in. 28

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iniciais elevados de produção que acabam por encarecer os veículos elétricos frente aos veículos tradicionais.

Esta dissertação não se propõe a analisar em profundidade as características técnicas dos veículos elétricos, mas sim busca esboçar os argumentos presentes em torno da discussão e da tecnologia adotada. Porém, não deixaremos de apresentar os conceitos principais de um veículo elétrico, acrescentando ao fato que essas informações oferecem um entendimento para o desfecho desse trabalho. Diversos outros trabalhos analisam com maior profundidade e de forma sistemática a tecnologia de um veículo elétrico, tais como: Pecorelli e Hollanda (2003); Wry (2003); Chan (2007); SEI (2007) e ABVE (2013).

2.3. O desenvolvimento tecnológico do veículo elétrico: uma análise a partir de