O FUNCIONAMENTO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS

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FIGURA 29 - CONFIGURAÇÃO DE UMA BATERIA CHUMBO-ÁCIDO

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FONTE: Disponível em: . Acesso em: 24 fev. 2015.

A bateria já foi considerada a fonte mais confiável de potência conhecida. Ela é conveniente, portátil, confiável (não tem partes móveis). Duas características de uma bateria são sua tensão e sua capacidade de descarga. Esta última é igual à corrente suprida pela bateria multiplicada pelo número de horas em que ela consegue suprir a referida corrente. Por exemplo, uma boa bateria de carro com 12 volts tem uma capacidade de descarga de 60 amperes-hora, o que significa que ela pode suprir uma corrente de 3A durante 20 horas, ou uma corrente de 10A durante seis horas. Uma bateria de chumbo-ácido armazena 20% de energia disponível em um galão de gasolina. Além disso, é muito pesada.

Obs: Um galão de gasolina contém 3,785 litros!

3 CARROS ELÉTRICOS

Os carros movidos a eletricidade (EVs) têm sido construídos há muitos anos; e eram tão populares quanto os carros movidos a gasolina na virada do século XIX para o século XX. A primeira multa por excesso de velocidade foi dada a um EVs – por andar a 15 mph! Em 1914, havia 20 mil EVs nas ruas. Os EVs convencionais de hoje têm aproximadamente oito baterias comuns de chumbo-ácido de 12V – pesando mais de 230 kg (500lb) – que levam de seis a oito horas para ser recarregadas. Geralmente eles têm uma autonomia de apenas 60 a 160 milhas e uma velocidade máxima de 60 a 70 mph. Todas as três grandes montadoras de Detroit (Chrysler, Ford e General Motors), Toyota, Honda e Nissan estiveram envolvidas com o desenvolvimento dos EVs em algum momento. Em dezembro de 1996, a GM foi a primeira montadora a comercializar um EVs.

Obs: Os carros movidos a eletricidade são chamados de evs, que no inglês significa: eletric-powered vehicles. 15 mph = 24,6 km/h; 60 a 160 milhas = 100 km a 260 km; 60 a 70 mph = 100 a 115 km/h.

A pesquisa e o desenvolvimento para se conseguir baterias que sejam leves, baratas e capazes de milhares de recargas têm sido bastante ativos, porém lentos. A indústria automobilística gastou mais de U$ 150 milhões na pesquisa em EVs na década de 1990. Entretanto, grandes avanços na tecnologia de baterias ainda são aguardados. Hidretos de níquel metálico, NiCad, zinco, sódio-enxofre e baterias de lítio são substitutos possíveis para a bateria de chumbo-ácido. Tempos de vida potencialmente curtos e considerações econômicas têm prejudicado essas alternativas, ainda que suas densidades de energia (a energia armazenada por massa da bateria) sejam altas. Confira no quadro a seguir:

QUADRO 7 - TIPOLOGIAS DE BATERIA – DENSIDADE DE AUTONOMIA

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FONTE: Adaptado de Hinrichs (2013, p. 380)

Existem milhares de EVs em uso hoje nos Estados Unidos, principalmente por entidades governamentais ou corporações, e há muitos outros sendo adquiridos. Eles têm um nicho de utilização (como veículos para entregas urbanas, veículos postais etc.) e um uso potencial em rotas de rotina, em que distâncias não sejam muito grandes e as velocidades não sejam excessivas. Aproximadamente 75% dos carros particulares percorrem menos de 80km por dia! Embora os custos de capital sejam elevados, o de operação é baixo – cerca de U$ 0,012/ km (U$ 0,02/mi). Somente os custos de gasolina de um carro variam entre U$ 0,02 e U$ 0,06 por km (U$ 0,03 e U$ 0,10 por milha). Os veículos elétricos foram considerados como tendo aplicação limitada porque não atendem às múltiplas demandas dos motoristas – longa distância (autonomia); potência de aceleração; baterias com vida longa; baixo custo; e possibilidade de recarga em temperaturas extremas. O interesse nos EVs foi substituído pelos carros híbridos e os acionados por células de combustível. Os veículos híbridos elétricos atendem melhor às múltiplas demandas dos motoristas. Estes veículos usam um motor convencional à gasolina, suplementado por um pequeno conjunto de baterias – 1 kWh, em vez dos 30 kWh de um veículo elétrico puro.

Confira na figura a seguir o Lexus RX 400H, que é um SUV híbrido que faz 31 milhas por galão na cidade e 27 milhas por galão na estrada. Possui um conjunto de baterias com tensão nominal de 288 volts, aumentada para 600 volts pelo conversor auxiliar – BOOSTER.

FIGURA 30 - FORD LEXUS RX 400 – SUV HÍBRIDO

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FONTE: Disponível em: . Acesso em: 24 fev. 2015.

São acionados por um motor elétrico – com tensão típica de 42 V em vez de 330 V em um veículo elétrico puro – que é usado para velocidades de até 25 milhas por hora, em áreas urbanas, em que a bateria é mais eficiente. A eficiência do combustível dos híbridos alcançou as maiores taxas de milhagem da história de EPA, chegando a 70 milhas por galão nas autoestradas. Acima de 25 mph, o motor à gasolina provê potência adicional para impulsionar o veículo a velocidades de autoestrada.

Confira na figura a seguir o circuito básico de um motor elétrico. Note que o carregador alimenta as baterias, que podem, então, fornecer a potência para que o motor movimente o carro. A velocidade e a potência do motor são reguladas pelo controlador, que, por sua vez, é controlado pelo acelerador.

FIGURA 31 - CIRCUITO SIMPLES DE UM VEÍCULO ELÉTRICO

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FONTE: Disponível em: . Acesso em: 24 fev. 2015.

Quando há necessidade de aceleração adicional, ambos os motores funcionam. A potência para o motor elétrico de corrente contínua é fornecida por um conjunto de baterias de hidreto metálico de níquel com 144 V, o qual nunca precisa ser recarregado por alguma fonte externa, uma vez que age como gerador durante desacelerações e frenagens. Foi demonstrado que as emissões totais dos híbridos podem ser até 65% menores que as dos carros convencionais à gasolina. Embora as vendas de carros e caminhões híbridos

tenham dobrado entre 2003 e 2004, os motoristas continuam a solicitar veículos maiores e mais potentes, mesmo que gastem mais combustível. Os fabricantes começaram a produzir veículos híbridos maiores com características similares às dos SUVs convencionais, o custo adicional do segundo motor aumenta o preço