Guia Completo sobre Veículos Elétricos: Desafios e Oportunidades

Motor elétrico EV:

Motor DC excitação série (com escovas):

- Binário de arranque elevado, fácil de controlar, menor fiabilidade (escovas), maior necessidade de manutenção, não se utiliza em potências elevadas, custo reduzido (controlo mais barato). Utilizado em bicicletas e trotinetes de baixo custo, brinquedos.

Motor DC (BLDC) sem escovas:

- Necessita de inversor para gerar onda trapezoidal, usado até 10kW. Não se utiliza em VE pois o motor síncrono de ímanes permanentes tem maiores vantagens em potências superiores. Controla com precisão e tem um binário específico elevado.

Mais utilizados: bicicletas de boa qualidade.

Motor AC síncrono ímanes permanentes:

- Potências superiores a 20kW.

Mais utilizado em VE de 4 pessoas.

Motor AC assíncrono:

- Mais barato e fiável, maior e mais pesado. Utilizado em: Renault Twizy, e alguns empilhadores elétricos. (pouco usado a nível de carros).

Emissões de CO2 em Veículos Elétricos

“Um veículo elétrico pode implicar maior quantidade de CO2 emitido para a atmosfera para realizar um determinado percurso do que um veículo de combustão”

Se assumirmos que toda a energia elétrica que se utiliza para a carga das baterias é proveniente de uma central que utiliza combustíveis fósseis para a produção de energia elétrica, e se houver a necessidade de carregar mais vezes, que colocar combustível num outro veículo, para fazer o mesmo percurso e se a comparação do combustível gasto para a produção de energia elétrica para abastecer o carro elétrico for superior, podemos aceitar que a afirmação é correta, ainda mais que os veículos de combustão têm vindo a melhorar as suas autonomias reforçando ainda mais essa ideia.

Impacto na Rede Elétrica

Taxa de penetração dos veículos elétricos - possível impacto na rede elétrica:

Rede não está preparada para um aumento tão acentuado, mesmo considerando que a rede elétrica de Portugal é bastante fiável e tem alguma folga a nível de produção.

Com os estudos já efetuados sabemos que a rede elétrica não está preparada para a existência de um veículo elétrico por família com um perfil de carregamento diário (noturno).

Incentivos e Preparação Social

Nível político existem alguns incentivos, mas mais direcionados para o mundo empresarial.

Ao nível social a sociedade portuguesa não está preparada nem a nível económico nem a nível de infraestruturas. (explicar que os VE ainda são mais caros que os veículos tradicionais, a longo prazo a manutenção é mais dispendiosa e o valor de retoma numa venda futura é também inferior).

Redução de Emissões de CO2 no Transporte de Pessoas

Com vista à redução de emissões de CO2 propunha as seguintes medidas:

• Fomentar a utilização de transportes públicos;
• Fomentar a partilha de transportes privados;
• Minimizar a utilização dos transportes em termos gerais;
• Utilização de energias verdes;
• Aumento do custo dos parques de estacionamento canalizando essa receita para a redução do custo dos transportes públicos;
• Criação de mais transportes públicos de forma a minimizar a sobrelotação dos mesmos.

Parâmetros das Baterias

Potência Específica (W/Kg) ou densidade de potência:

- Potência que a bateria é capaz de produzir num curto espaço de tempo em função do peso. Essencial para determinar a potência instantânea que o veículo é capaz de fornecer ou recuperar.

Densidade energética (Wh/kg) ou energia específica:

- É a capacidade de gerar energia em função do peso da bateria. É essencial para determinar a autonomia dos veículos.

Eficiência Energética (%):

- O nível de perdas durante o processo de carga e descarga.

Baterias de iões de lítio:

Vantagens:

- Fácil agrupamento, energia específica elevada, tensão em vazio elevada, não sofrem efeito de memória, descarga própria em vazio=5%.

Desvantagens:

- Custo elevado, capacidade decresce com o número de cargas/descargas, sendo que este fator é agravado pela temperatura e carregamentos rápidos, sensíveis ao valor de tensão de carga e descarga.

Ciclo Energético Completo (Fonte até Veículo)

O ciclo energético é compreendido em 3 processos de conversão:

• Conversão/Produção do combustível;
• Conversão da energia primária em energia mecânica;
• Conversão da energia mecânica em distância e calor (perdas).

Fonte Primária: Combustíveis fósseis -> Armazenamento no veículo: Depósito de combustível -> Produção de energia cinética e potencial do veículo: km percorridos.

Fonte Primária: Energia Solar -> Armazenamento no veículo: Bateria -> Produção de energia cinética e potencial do veículo: km percorridos.

Células de Combustível

Em EV’s que usam célula de combustível, o princípio de funcionamento é a conversão de energia química (ex: Hidrogénio) em energia elétrica através de um processo eletroquímico. Esta energia é usada para alimentar os motores elétricos, mas também para carregar uma bateria (tipicamente: 1.6kWh).

Vantagens:

- Para viagens mais longas não perdemos tanto tempo em abastecimento, comparado com tempo de carregamento de um EV. Rendimento elevado.

Desvantagens:

- Infraestruturas de abastecimento ainda muito deficitárias em número. Veículos com esta tecnologia são mais pesados e caros pois é uma tecnologia ainda jovem.

Harmónicos de Corrente

Os harmónicos de corrente, são correntes com frequências múltiplas da fundamental, ou seja, 50Hz que transitam no sistema causando grandes danos a equipamentos e condutores. Uma onda quadrada de corrente contém uma ampla gama de harmónicos, em que pode ocorrer a criação de radiação eletromagnética.

Comparação de Baterias

Utilização de baterias de iões de lítio vs baterias de chumbo:

A bateria de chumbo é habitualmente preterida em situações em que o peso da bateria não é um problema tipicamente em veículos de combustão ou em empilhadores industriais (elétricos). Pois a bateria de chumbo apresenta um baixo custo, um tempo de vida longo e uma manutenção quase nula.

Baterias de Iões de Lítio vs baterias de NiMH (níquel-hidreto metálico):

As baterias de iões de Lítio apesar de terem uma maior densidade energética e rendimento superior às baterias de NiMH, têm algumas desvantagens quando comparadas: o custo é superior, a capacidade decresce com o número de cargas/descargas, possuem uma resistência interna elevada e são muito sensíveis ao valor da tensão de carga e descarga. Para tal são necessários dispositivos de segurança, dispositivos esses que ocupam espaço e um aumento de peso e custo global no veículo.