Baterias - Uma olhada nas tecnologias do futuro

A eletromobilidade é o futuro. Arranjos legais e anúncios das montadoras colocaram isso fora de dúvida. Na maioria das aplicações, o motor elétrico é indiscutivelmente superior ao motor de combustão interna em termos técnicos, ecológicos e econômicos. No entanto, há uma falta de clareza sobre o verdadeiro coração de um trem de força elétrico: a bateria. Nem sempre é fácil avaliar o desempenho de uma bateria ou seu impacto no clima. Isso geralmente leva à incerteza e às vezes a discussões acaloradas.

Simplificando, os dois principais fatores que determinam o alcance de um veículo elétrico têm a ver com sua bateria: a densidade de energia e a capacidade. As baterias de lítio NMC e NCA de lítio mais usadas atualmente têm uma densidade de energia volumétrica de cerca de 400 watts-hora (Wh) por litro de volume. Tomando como exemplo um carro com capacidade de bateria de cerca de 75 kWh, isso leva a alcances reais de 300 a 400 quilômetros. Especialistas acreditam que a densidade volumétrica de energia aumentará mais 50% nos próximos dez anos, possibilitando alcances de 600 quilômetros. As baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP), que também serão cada vez mais usadas em caminhões elétricos no futuro, também oferecem novas possibilidades aqui.

Outro aspecto decisivo para as possíveis aplicações de carros e caminhões elétricos a bateria é o tempo de carregamento. Isso é impulsionado principalmente pela carga máxima permitida e pela corrente de descarga. Quanto maior a relação entre a corrente de carga e a capacidade da bateria para um determinado tamanho de bateria (conhecido como taxa C), menor o tempo de carga, pelo menos em um estado de carga (SOC) entre 10 e 80 por cento. Para os 20 por cento finais, para obter a bateria completamente cheia, o tempo de carregamento aumenta significativamente. O carro no exemplo precisaria de cerca de 35 minutos em uma estação de carregamento rápido de 125 kW em temperatura externa normal para “reabastecer” 55 kWh de energia, ou 280 quilômetros de autonomia, e retornar a um estado de carga de 80%.

Há também alguma incerteza em torno da questão de quão grande é o efeito do carregamento rápido frequente na vida útil da bateria. O que está claro é que o carregamento lento é essencialmente bom para as baterias. Os fabricantes definem a vida útil da bateria principalmente em termos de um número garantido de ciclos de carga. Por exemplo, uma bateria de carro com garantia de 1.000 ciclos fornecerá uma quilometragem total de cerca de 160.000 quilômetros ao longo de sua vida útil. Nas letras miúdas, no entanto, os fabricantes às vezes apontam que o carro elétrico deve, se possível, operar dentro de uma faixa de estado de carga de 20 a 80 por cento e deve ser totalmente carregado apenas durante viagens planejadas de longa distância, pois esta é a única maneira de alcançar a vida útil garantida da bateria. Uma variedade de condições, então, que certamente não facilitam para o usuário médio determinar com segurança o tempo de carregamento, alcance, quilometragem total e, portanto, a vida útil do veículo.

Respeito ao clima garantido?

No entanto, a vida útil do veículo é fundamental para avaliar o benefício climático de uma bateria. Dado o uso intensivo de energia da produção de baterias, as baterias carregam uma grande carga de CO2 mesmo a zero quilometragem. Isso significa que quanto maior a quilometragem total alcançada, mais essa carga de CO2 é distribuída pelos quilômetros percorridos e mais ecológico o veículo elétrico é comparado a um motor de combustão. Supondo que o carro no exemplo recarregue usando apenas eletricidade renovável e apenas eletricidade verde foi usada para produzir sua bateria, suas emissões de gases de efeito estufa sobre a quilometragem total garantida do fabricante serão cerca de 90% menores do que as de um veículo a diesel moderno. Para caminhões, o número é ainda melhor – mais de 95% – graças à maior quilometragem. Este é o resultado de cálculos recentes da divisão Corporativa de Pesquisa e Desenvolvimento da DACHSER.

Mesmo que a produção de baterias não use eletricidade verde, mas sim o mix atual de eletricidade e as condições de produção na União Europeia ou na China, um trem de força elétrico ainda alcançará reduções de CO2 de pelo menos 90% (Europa) e 85% (China) para caminhões e pelo menos 80 por cento e 65 por cento, respectivamente, para carros. Isso mostra que a carga de CO2 da produção de baterias não desempenha um papel tão importante para os caminhões. No caso de automóveis de passageiros, porém, a produção de baterias deve ser convertida para padrões de última geração e 100% de eletricidade renovável o mais rápido possível, a fim de alavancar todo o potencial de proteção climática dos powertrains elétricos a bateria.

Além das emissões de gases de efeito estufa, porém, outros impactos ambientais e sociais também devem ser considerados. Estes podem surgir principalmente da extração das matérias-primas necessárias para as baterias do trem de força. Dependendo dos elementos químicos e processos envolvidos, as práticas em certos países e regiões a esse respeito precisam ser monitoradas de forma crítica e tratadas principalmente por meio de medidas regulatórias.

A mudança para carros e caminhões totalmente elétricos exige que motoristas e operadores de frota repensem e, acima de tudo, estejam abertos a esses novos arranjos. A jornada à frente poderá ser difícil, especialmente nos primeiros anos da próxima transformação. Mas não há alternativa pois, com base no estado atual da tecnologia automotiva e sua economia, nenhuma outra opção tecnológica está em posição de alcançar o efeito de proteção climática almejado de quase zero emissões. O que é necessário é que os fabricantes automotivos impulsionem ainda mais o desempenho e a sustentabilidade da tecnologia de baterias e transformem uma tecnologia que ainda é complexa hoje em uma inovação fácil de usar que as pessoas desejam adotar.