Como funcionam os motores dos carros elétricos?

Saiba como trabalham as baterias de íons de lítio que alimentam os motores de praticamente todos os veículos "verdes" vendidos no mundo

 

A transição para a mobilidade elétrica será cara. O grupo Volkswagen investirá € 44 bi em eletromobilidade. A chave é a plataforma MEB, mas nos planos está produzir baterias. A Daimler assinou contratos de € 20 bilhões para compra de baterias, e também pretende produzi-las. Já a Toyota vai gastar € 12 bilhões até 2030 para lançar dez modelos 100% elétricos – primeiro na Ásia, depois nos EUA e na Europa e América Latina.

Mas ainda há questões críticas relacionadas às baterias. O desempenho delas tem melhorado, mas ainda é difícil “extrair” 450 km de um EV (veículo elétrico) sem ele ficar caro ou pesado. A busca por materiais alternativos é fervorosa – vai do enxofre de lítio ao grafeno, passando por baterias de estado sólido, as mais próximas da produção em massa.

O lítio, além de ser recurso limitado, está mais caro: em 2017, aumentou 240%. Por isso, gigantes como a Samsung focam no grafeno – que, com o mesmo volume, teria o dobro da autonomia e carregamento cinco vezes mais rápido. Já a holandesa AquaBattery teria uma bateria de “membrana sustentável”, que gera e armazena energia usando água e sal, por processo de eletrodiálise e a reação inversa. Também há as de lítio-enxofre, que armazenariam o dobro, mas têm vida curta, de cem ciclos (pesquisadores de Berkeley prometem resolver isso).

Mas os carros elétricos são a resposta para problemas ambientais? Sim, desde que a energia de sua fabricação venha de fontes renováveis. Muitos países usam carvão, mudando a fonte de emissões do escape dos carros para as chaminés das usinas. Isso faz com que o ciclo de vida de um carro elétrico, da montagem ao descarte, seja mais poluente. Um estudo recente diz que produzir um carro elétrico na Alemanha – onde a energia vem principalmente do carvão – resultaria em emissões cinco vezes maiores que na fabricação de um carro tradicional.

UM MERCADO EM CRESCIMENTO

Hoje, os veículos elétricos ainda representam uma participação de mercado insignificante, principalmente no Brasil e em outros países em desenvolvimento (alguns desenvolvidos, como a Noruega, crescem há tempos). Mas os analistas de mercado concordam que o crescimento deles será exponencial. Pesquisa da Bloomberg Electric Vehicle Outlook, indica que em 2040 as vendas de elétricos e eletrificados atingirão 60 milhões de unidades anuais, o equivalente a 55% do total.

APENAS DOIS ELEMENTOS

Falamos cada vez mais sobre carros eletrificados. Mas você sabe como é o “coração” deles? É bem simples, pois o motor elétrico, diferentemente do motor a combustão, tem só dois elementos: rotor e estator. Isso facilita a criação de powertrains (conjuntos motores) compactos, já com redutor e diferencial, como esse ao lado (o do Chevrolet Bolt, de 204 cv).

(BATERIAS)

E AS BATERIAS?

Segundo analistas, em 2028 cerca de 15% dos carros terão motor elétrico, e a demanda por baterias crescerá. Por esse motivo, os fabricantes de automóveis e de componentes estão comprometidos com o desenvolvimento de baterias de “estado sólido”. É o elo entre as atuais baterias de íon de lítio e as baterias mais avançadas. Atualmente, as de estado sólido são consideradas etapa obrigatória para eliminar problemas de peso, tamanho, capacidade, custo e segurança. Terão maior densidade de energia, portanto mais leveza, a preço menor, além de melhor integração nos carros e mais segurança. Uma das receitas para tornar os elétricos mais atraentes – mas o desenvolvimento dessas baterias ainda não atingiu o nível para produção em massa.

(VARIAÇÕES ELÉTRICAS)

IGUAIS, ATÉ CERTO PONTO

Há motores elétricos de muitos tipos, todos ligados tanto pelo princípio operacional quanto pelo fato de poderem não apenas usar eletricidade, mas também produzi-la. Isso não mudou desde seu surgimento, embora, é claro, inovações tenham aumentado a eficiência e a confiabilidade. Saíram de jogo os motores de corrente contínua, ganharam os de corrente alternada trifásica, usados ​​pelos elétricos atuais. Obviamente, esses últimos também são alimentados por corrente contínua, mas a evolução de acessórios da rede elétrica permitiu sua aplicação automotiva.

O advento dos inversores permitiu converter corrente contínua em corrente alternada, enquanto os controladores, que variam de frequência, permitem alteração a velocidade de rotação do motor. Os dois tipos de motores elétricos ​​mais usados estão “explodidos” ao lado. O mais comum hoje é o motor síncrono de ímã permanente. Ele é mais caro que o assíncrono, tanto pela maior complexidade da construção quanto por usar componentes feitos de materiais raros. Mas leva vantagem no desempenho, especialmente em altas cargas.