quarta-feira, 3 de agosto de 2011

Uma reflexão sobre os sistemas de tração elétrica

Ainda que algumas experiências fossem desenvolvidas desde a década de 80, como a bateria tetrapolar da Gurgel, o mercado brasileiro nunca antes viu a tração elétrica como uma alternativa realmente viável para o uso não-comercial. Agora, com toda a evidência que os híbridos vem recebendo, mesmo que mais restritos a segmentos de luxo, o cenário da mobilidade elétrica como um todo vem se beneficiando do espaço conquistado na mídia, incluindo modelos com proposta mais simples como o triciclo Pompéo. O simpático modelo elétrico puro de projeto 100% nacional, entretanto, me parece mais apto a concorrer com o Smart como modelo de nicho que ser uma alternativa de veículo popular devido às capacidades de carga e passageiros restrita.


Um dos destaques desse mercado ainda um tanto ignorado é o Ford Fusion Hybrid, que junto a uma versão do Mercedes-Benz Classe S é um dos únicos modelos desse tipo representados oficialmente pelos fabricantes/importadores. Até mesmo a presidente Dilma Roussef já chegou a usar o sedã trazido do México pela Ford. Há ainda alguns utilitários esportivos importados de forma independente, como o Lexus RX, representando os híbridos nas ruas brasileiras. Até o famoso Toyota Prius, considerado o responsável pelo aumento no interesse pelos híbridos em mercados mais desenvolvidos, já tem alguns exemplares rodando em Curitiba a serviço de uma empresa de terceirização de frota, atendendo ao transporte executivo. Vale destacar que nesses casos a tração elétrica é um sistema auxiliar, conhecido como híbrido paralelo, e quando a tração é exercida apenas pelo(s) motor(es) elétrico(s) são classificados como híbrido em série, como o Chevrolet Volt, usando o motor a combustão apenas para acionar um gerador. Mas agora virou moda se referir a esses modelos, equivocadamente, como "elétricos de autonomia estendida".

No caso dos modelos que usam o sistema paralelo, como o Fusion, geralmente se usa o próprio motor de arranque (maior que o das versões convencionais) para fins tracionários, acoplado junto ao câmbio, e um alternador de maior capacidade para otimizar a recarga da(s) bateria(s) tracionária(s). É uma adaptação que não interfere tanto no peso final nem na dirigibilidade do veículo, mas não aproveita a maior vantagem da tração elétrica, que é a reversibilidade, permitindo até que o motor elétrico seja conectado ao eixo ou mesmo direto às rodas, eliminando algumas perdas por atrito na transmissão, aumentando a eficiência e, consequentemente, a autonomia.


Para quem tem interesse por um híbrido de fabricação nacional, entretanto, a oferta ainda está mais restrita a utilitários, como os ônibus com chassi produzido pela TuttoTrasporti, de Caxias do Sul-RS. No caso de veículos pesados, entretanto, o sistema de propulsão ainda depende mais de componentes importados em função da oferta de motores elétricos nacionais ser mais direcionada ao uso estacionário/industrial. Até já foram feitas adaptações desse tipo de motor em veículos mais leves convertidos para funcionar como elétricos puros, tanto em projetos experimentais como o desenvolvido pela Fiat em parceria com a administração da Itaipu binacional quanto por particulares. Geralmente, acabam recorrendo a motores elétricos fabricados pela Weg, de Jaraguá do Sul-SC, terceira maior fabricante de motores elétricos do mundo. Recentemente, algumas mídias alternativas anunciaram que a empresa iria passar a oferecer produtos específicos para fins tracionários. Alguns entusiastas devem estar eufóricos, e com alguma razão, visto que é uma empresa de capital nacional e com um bom domínio de tecnologia. Entretanto, com relação às baterias, a tecnologia nacional ainda está bastante atrasada. Além das tradicionais de chumbo-ácido, com uma densidade energética inferior (menos kWh/kg), pesquisas vem sendo feitas com uma tecnologia suíça visando o uso de baterias de sódio (o problema é a maior necessidade de se controlar a temperatura das mesmas) com uma densidade energética bastante elevada, e um sistema que usa grafite, com metade da densidade energética das tão enaltecidas baterias de íons de lítio (geralmente usam uma mistura de lítio, ferro e fósforo). Mas com um custo inferior e reciclagem mais fácil, não parecem tão inadequadas ao terceiro mundo, tão negligente no manejo do lixo eletrônico (e-waste).

Para não prejudicar tanto a autonomia ao usar as baterias de grafite, é melhor recorrer aos motores elétricos ligados diretamente às rodas (hub-motors). Além de melhorar a eficiência, libera espaço para acomodar a bancada de baterias sem sacrificar tanto o habitáculo e o compartimento de bagagens, e ainda manter o centro de gravidade mais baixo, favorecendo a estabilidade. Mesmo aumentando um pouco o peso em função da presença de no mínimo um motor a mais, considerando um veículo totalmente elétrico ou um híbrido seriado, deve ser considerado o alívio em relação a um sistema de transmissão convencional.

Em híbridos paralelos, me parece mais adequado o uso de no mínimo 2 hub-motors, a serem posicionados no eixo que não recebe tração mecânica. Nessa configuração, ainda acabaria sendo possível melhorar a dirigibilidade em condições críticas de aderência, como na neve tão comum nos invernos europeu, americano e japonês, ou mesmo sob a inclemência das chuvas de verão brasileiras.

A empresa anglo-americana Protean Electric vem sendo uma referência no desenvolvimento desse sistema, tendo parcerias com diversas empresas de ótima reputação no mercado automotivo mundial, como a Opel.

Não custa nada lembrar que, nesse caso, é mais adequado que o motor a combustão esteja acoplado a um câmbio automático (geralmente o CVT é mais usado nos híbridos), ou no mínimo manual com embreagem automática (quase extintos com devido aos câmbios manuais-automatizados, ou "robotizados") devido à dirigibilidade, para evitar riscos à segurança se o motor a combustão "morrer" devido ao motorista esquecer de usar o pedal da embreagem ao parar em semáforos ou outras situações, nem danificar o câmbio por algum "tranco" ao trocar a marcha sem usar adequadamente a embreagem.

Como um consumidor mais conservador, eu ainda vejo no híbrido paralelo o exemplo mais "comprável" de tração elétrica. No caso específico do sistema com os hub-motors associados à tração mecânica, ainda que não tenha sido adotado em nenhum modelo de produção em massa (mas já despertou a atenção da Porsche, que recentemente apresentou 2 protótipos usando o sistema, sendo um deles baseado no 911/997), apesar de aparentar uma complexidade muito superior devido à quantidade maior de motores elétricos, ainda parece mais adequado por permitir a operação emergencial em modo apenas elétrico se o motor a combustão apresentar alguma irregularidade grave no funcionamento ou o câmbio falhar (eventualmente usando o motor a combustão apenas como gerador), mantendo a possibilidade de se usar a tração mecânica se algum problema ocorrer com ambos os hub-motors (se apenas um estiver comprometido, o outro ainda auxilia).

7 comentários:

  1. Excelente reflexão. No tocante ao Volt, enfeitar a realidade é um vício que a GM ainda demorará bastante a abandonar. E se serve de consolo, baterias optima (de placa espiralada) já são fabricadas no Brasil, baratearam bastante; uma lufada de ar fresco até começarmos a pelo menos co-fabricar baterias alcalinas.

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  2. Na verdade essa questão de "enfeitar a realidade" tem mais a ver com a burocracia da EPA americana que com a própria política corporativa da GM.

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  3. em minha opinião, o maior problema aki no brasil para esse tipo de veiculo é a falta de incentivos e pior que isso, a pressão que as petroliferas fazem contra os eletricos (ou mesmo hibridos)

    dai perguntamos: será que um dia estaremos livres da ditadura do petroleo? sim, pq logo ele acaba, ai vão ver que já vai ser tarde pra estimular tecnologias limpas e renovaveis...


    agora no geral, o que dificulta é as baterias, embora aquele sistema da better place de trocar as baterias em postos de abastecimento parece funcionar bem, e ainda tras a possibilidade de usar o carro como um a combustão comum, para no posto e troca a bateria por outra carregada, ao invés de recarregar

    enfim, pros veiculos eletricos ficarem "bons" a ponto de substituir os comuns ainda vai levar alguns anos, principalmente até resolverem a questao de autonomia (se bem que os atuais já tem uma satisfatoria)

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  4. Não é por falta de interesse de pessoas como o empresário Shai Agassi que o esquema de leasing das baterias promovido pelo programa Better Place não foi implantado ainda por aqui. A maior vantagem desse sistema, a meu ver, é que mesmo um modelo elétrico antigo vai poder ser atualizado com baterias mais avançadas à medida que forem surgindo, e a destinação para as baterias que estiverem se tornando obsoleta será mais fácil de controlar para reduzir o risco de contaminações do solo e lençol freático por conta de descarte em locais impróprios.

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  5. Se ainda tiver que adicionar mais peso por causa dos hub-motors até não seria de todo ruim se o motor de arranque permanecesse com função de auxiliar tracionário, pelo menos enquanto estivesse sendo gerada carga excedente pelo alternador.

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  6. No caso, já que não teria como eliminar, realmente faz sentido manter o motor de arranque com função auxiliar de tração, mas deixar de aproveitar a vantagem da tração elétrica direta proporcionada pelos hub-motors não é uma idéia que me pareça tão adequada.

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  7. Creo yo que a un de eses Ford Fusion no quedaria mal un motor como el 2.7 del Mazda Bongo Brawny. Mas liviano que un sistema hybrid.

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