GARGALO 1: O TEMPO DE CARGA
Apesar de muitos países manterem pesquisas e avanços permanentes no desempenho da bateria, com a tecnologia atual a carga normal de um banco de baterias leva de seis a dez horas. Cargas rápidas de uma hora já são possíveis, apesar de algum prejuízo para a bateria ser esperado. Acelerar a carga para reduzir o tempo gasto de "reabastecimento" será sempre uma limitação muito grande do uso do carro elétrico. Mesmo que uma redução do tempo de carga para vinte minutos seja alcançada no futuro, seria para o usuário um tempo muito grande se comparado ao reabastecimento de um carro movido a combustível fóssil. Tanto em uma rodovia quanto dentro da cidade, esperar to do esse tempo para "abastecer" seu carro seria um enorme custo para o usuário. Sem mencionar as longas filas que se formariam caso uma grande parte dos nossos carros fossem elétricos.
GARGALO 2: AS DIFICULDADES EM CONSTRUIR ESTAÇÕES DE CARGA
A capacidade de uma bateria de um carro elétrico está em torno de 30 kWh. Para uma carga completa de seis horas, a potência requerida é de 5 kW. Vamos considerar um condomínio residencial em que vinte estações de carga estão disponíveis. Os moradores irão carregar seus carros assim que chegarem a casa no final do seu expediente de trabalho. Isso implica que o condomínio em questão precisaria de uma capacidade de 100 kW somente para a carga dos veículos elétricos. Prover essa energia exigiria investimentos enormes tanto na entrada elétrica do condomínio como na infraestrutura de energia elétrica das cidades, provida pelas concessionárias de energia elétrica.
Em uma autoestrada, mesmo supondo um tempo de carga de apenas vinte minutos, as estações de carga teriam que prever muitas posições para que muitos carros fossem atendidos ao mesmo tempo. Grandes áreas seriam necessárias com custos muito altos, especialmente em locais próximos a centros urbanos, onde o custo do terreno tornar-se-ia proibitivo.
Nas cidades o problema seria ainda maior e com custos muito mais altos. Dado o grande numero de veículos circulando em grandes centros urbanos,o numero de estações teria que ser enorme para atender a demanda e evitar problemas de trânsito.
Persiste ainda o problema da infraestrutura que o setor elétrico teria que prover para essas estações. Mantendo os nossos hipotéticos vinte minutos de tempo de carga, para uma bateria de 30 kWh ser carregada completamente seria necessária uma potência instalada de 100 kW para apenas uma posição. Se admitirmos uma estação com dez posições, a potencia instalada requerida seria de 1 MW. Liinhas de transmissão teriam que ser construídas em centros urbanos em uma escala muito pouco realística.
GARGALO 3: 0 CUSTO DA BATERIA
Reduzir o tempo de carga da bateria implica, com a tecnologia hoje disponível, redução de sua vida útil devido ao sobreaquecimento causado pela carga rápida. O custo de uma bateria ou conjunto de baterias para um veículo elétrico alcança entre US$ 10 mil e US$ 15 mil, elevando o custo final do carro elétrico e reduzindo assim o mercado em que este pode ser utilizado.
GARGALO 4 : MANUTENÇÃO E RECICLAGEM DA BATERIA
O proprietário de um carro elétrico terá que eventualmente prover manutenção, troca e reciclagem da bateria de seu veiculo. Mesmo que os fabricantes especifiquem até dez anos de vida útil para as baterias, eventuais manutenções e reparos podem ser necessários. Sem mencionar os danos provocados em acidentes.
A SOLUÇÃO PARA OS PROBLEMAS QUE LIMITAM O USO DO CARRO ELÉTRICO EM LARGA ESCALA
A solução que apresentamos neste artigo é que, em vez de as estações promoverem a carga da bateria do carro do usuário, estas sejam apenas postos de troca de baterias. A troca da bateria, ou de um banco de baterias, seria feita em poucos minutos, retirando-se a bateria do veiculo e repondo uma totalmente carregada. Os veículos seriam equipados com bancos padrões de bateria pesando em tomo de vinte quilos, que poderiam ser retirados com equipamentos simples, manualmente ou de maneira automatizada. Veículos maiores teriam mais que um banco de acordo com a capacidade necessária ou até bancos maiores. Para o proprietário do veiculo, a bateria seria como hoje é o botijão de gás das nossas casas.
A carga das baterias trocadas não é feita na estação de troca de bateria, assim a estrutura e área requeridas por essas estações são pequenas quando comparadas as estações que realmente carreguem as baterias. O tempo de troca poderia ser até menor que encher o tanque de gasolina de um carro normal. Estações de troca de bateria poderiam se multiplicar nas cidades como hoje os postos de combustível, tornando o usa do carro elétrico tão cômodo para o usuário como hoje é o carro movido a combustível fóssil.
A carga das baterias trocadas seria feita em plantas projetadas e localizadas longe dos centros urbanos, em locais que a energia elétrica esteja disponível a custos menores. Isso ainda permite o uso de energia elétrica produzida de fontes renováveis como eólica e solar. Com isso, toda a cadeia do carro elétrico poderia ser totalmente "emissão zero".
Nas plantas de carga, equipamentos profissionais carregariam as baterias de maneira controlada e assim preservariam sua vida útil. Sendo a necessidade de redução do tempo de carga bem menor.
O transporte das baterias das estações de troca para as estações de carga e vice-versa poderia ser feita por diversos modais logísticos, de modo a aperfeiçoar e reduzir os custos de transporte. O uso de containers especiais com conexões elétricas, em que os bancos de bateria poderiam ser transportados e diretamente carregados sem a necessidade de retirada dos containers, facilitaria ainda mais toda a logística envolvida.
A AUTOMAÇÃO DO SISTEMA
Uma preocupação que com certeza os consumidores teriam, na hora da troca, é de que o seu banco de baterias ainda ter alguma carga que, por questões práticas, não pode ser totalmente consumida. Os bancos de bateria poderiam ser providos de circuitos eletrônicos e de um display LCD que indicaria a carga remanescente no banco que esta sendo trocado. Com isso o consumidor pagaria apenas pela energia que realmente foi gasta.
Um chip implantado no banco de baterias poderia armazenar e controlar toda a unidade. O uso de senha poderia, por exemplo, evitar a carga das baterias diretamente pelo usuário ou fora das estações de carga autorizadas. Importante dados sobre as baterias estariam armazenados. Dados como tempo de uso, número de cargas e descargas, as temperaturas máximas e mínimas que a bateria foi submetida (medidas por um sensor de temperatura instalado no próprio banco), a ocorrência de choques mecânicos externos, etc. Um servidor central poderia controlar cada banco de baterias por seu numero de serie, facilitando assim a administração da estação de carga de baterias. O próprio veículo poderia acessar alguns dados importantes para o usuário, como autonomia restante, o uso econômico da energia a temperatura de trabalho, etc.
Do ponto de vista empresarial surgiria uma indústria de postos de troca e estações de carga de bateria - que poderia ser muito similar a estrutura de distribuição e varejo dos combustíveis fósseis.
A partir da padronização dos bancos de baterias para veículos elétricos, todo um novo setor industrial seria criado, o que tornaria viável o usa do carro elétrico nos moldes que hoje usamos nosso carro movido a combustível fóssil. A viabilidade do negócio promoverá seu crescimento e consequentemente a redução dos custos em toda a cadeia. A viabilidade econômica do carro elétrico aumentará muito, permitindo sua disseminação.
CONCLUSÃO
O sistema aqui proposto resolve os quatro gargalos apresentados na introdução deste artigo, conforme segue.
Gargalo 1: o tempo de carga é resolvido pela troca rápida e fácil do banco de baterias padronizado nas estações de trocas.
Gargalo 2: as estações de carga podem ser construídas planejadamente fora dos grandes centros, aproveitando-se estruturas de fornecimento de energia elétrica renováveis. A carga das baterias poderá ser feita em horários em que o sistema elétrico está ocioso, fora dos horários de pico.
Gargalo 3: visando a redução do custo do carro elétrico, o banco de baterias, sendo internacionalmente padronizado para todos os fabricantes, poderia ser apenas alugado pelo consumidor e não comprado com o carro.
Gargalo 4: a manutenção e a reciclagem das baterias é de responsabilidade da empresa que explora o negócio, não tendo o consumidor essa preocupação.
O autor espera ter colaborado para que o carro elétrico se torne uma solução sustentável como substituto do carro a combustível fóssil, na busca de um meio ambiente mais limpo.
Por Song Zimin, tradução IIdo A. Skoula
Artigo da revista gtd energia elétrica, edição março/abril 2012.
