Como funcionam os Carros Elétricos - Como Funciona - Salão do Carro
Entenda como funcionam os veículos verdes, desde o funcionamento do motor até o processo de recarga.
02/09/2012 às 21:54
Reduzir a emissão do gás carbônico responsável pelo aquecimento global e gerar menos desperdício de energia. Essa é a proposta dos defensores dos automóveis elétricos, que começaram a ser produzidos em 1997, no berço da tecnologia japonesa. Os chamados veículos verdes já são bem conhecidos em alguns países e podem ser de dois tipos: aqueles movidos exclusivamente por eletricidade ou os que operam em sistemas híbridos, que misturam combustíveis tradicionais e eletricidade.
Entre as montadoras, o conceito é muito bem aceito e eles já são produzidos em massa, sem necessidade de mais protótipos ou testes.
Para nós, brasileiros, essa realidade ainda é um pouco distante. Mas, de acordo com estudiosos, alguns passos já estão sendo dados no sentido de estabelecer legislações para a produção de carros elétricos em território nacional.
O elevado custo de produção é um dos principais entraves, pois o investimento final está aproximado em R$ 200 mil. Nos Estados Unidos, o mesmo modelo chega a custar R$ 42 mil.
A diferença está no motor
São veículos com motores elétricos, que poluem menos do que aqueles movidos à gasolina. Externamente, não é observada qualquer diferença em relação aos outros carros. A grande mudança está sob o capô, onde fica localizado um motor elétrico movido por um regulador, cuja alimentação é fornecida por uma série de baterias recarregáveis.
Com um aspecto de "encanamento", o motor a gasolina tem linhas de alimentação, sistemas de escapamento, mangueiras de refrigeração e filtros de ar. No veículo elétrico, o motor é uma verdadeira instalação elétrica.
Na parte traseira de um carro elétrico, vamos encontrar o motor que é movido a hidrogênio. Esse motor é silencioso e elimina água pelo escapamento.
ENERGIA PARA O MOTOR - vem do hidrogênio gasoso armazenado em um tanque semelhante aos de gás natural veicular. A diferença é que o tanque é feito de fibra de carbono. Por isso, torna-se mais leve e suporta cem vezes mais pressão. Devido à baixa densidade do hidrogênio é necessário colocar muita pressão e, com isso, conseguir armazenar uma grande quantidade de gás em um espaço mais reduzido.
TRANSFORMANDO O HIDROGÊNIO – o hidrogênio armazenado precisa ser transformado em energia. Para isso, contamos com uma célula combustível, que utiliza o mesmo processo que gera eletricidade ao estabelecer a reação química do gás hidrogênio com o oxigênio do ar. O único subproduto dessa reação é água.
FORMANDO A CORRENTE ELÉTRICA - para que uma corrente elétrica seja formada, teremos a divisão das moléculas de hidrogênio em: íons de hidrogênio (H+) e dos elétrons livres (e-). Em seguida, os prótons de hidrogênio atravessam uma membrana úmida, onde se encontram com moléculas de O2 que foram quebradas em íons (O-) para formar água. Por última, a membrana não deixa os elétrons passarem e os faz pegar outro caminho que é o da formação da corrente elétrica
SISTEMA ELETRÔNICO – é quem controla a origem de energia produzida a partir do processo descrito acima. O sistema eletrônico é quem "diz" se a eletricidade do motor deve vir das baterias, dos capacitores ou da célula combustível. Esses comandos são apresentados a partir do tipo de aceleração e movimento do veículo: partida, aceleração, subida etc.
Em um motor movido a gasolina, esse processo acontece a partir da combustão. No caso do carro elétrico, como elas não ocorrem, não são observados ruídos.
As correntes elétricas produzidas nesse momento são encaminhadas para o motor ou para outras duas peças do carro: as baterias e os ultracapacitores. As primeiras são como baterias de celulares e dão uma carga extra para o carro subir uma ladeira, por exemplo. Já os capacitores fazem o mesmo, só que mais rápido, para o caso de uma acelerada repentina.
FREIO REGENERATIVO - outro item bastante importante na instalação elétrica dos carros verdes são os freios regenerativos. Como o próprio termo indica, eles transformam a energia mecânica do movimento das rodas em eletricidade para recarregar as baterias. Quando o condutor desce uma serra, por exemplo, pode chegar lá embaixo com a bateria mais carregada que no início da viagem.
A recarga do carro elétrico
Uma das grandes dúvidas quando se fala em carros elétricos diz respeito ao sistema de recargas das baterias. É importante ressaltar que eles garantem a máxima rapidez permitida pelas baterias e também permitem um monitoramento para que elas não sejam danificadas durante o processo de carga.
O mercado já dispõe de sistemas que monitoram a voltagem, o fluxo de corrente e a temperatura da bateria. Esses aspectos auxiliam para que seja minimizado o tempo de recarga, sem elevação da temperatura das baterias.
Outros modelos menos sofisticados monitoram apenas a voltagem ou a amperagem e garantem algumas suposições sobre as características médias da bateria.
SISTEMAS DOMÉSTICOS – nesse sistema, a recarga pode ser feita em qualquer tomada disponível. A desvantagem está na duração carga.
Conversão doméstica
A dica agora vai para aqueles que têm interesse de converter um carro a gasolina para a engrenagem elétrica.
Quando a conversão é tipicamente caseira, você vai utilizar um regulador CC e um motor CC e decidir em que voltagem o sistema deve funcionar. De forma geral, estão disponíveis as voltagens entre 96 e 192 volts. A partir disso, você também já precisará estar atento ao número de baterias que vai precisar e que tipo de motores e reguladores serão utilizados. Os mais comuns, nesses casos, são os da indústria de empilhadeiras elétricas.
Geralmente, o usuário que opta pela conversão tem um "veículo doador", que será a plataforma para a conversão. Na maioria das vezes, trata-se de um carro movido à gasolina, que será convertido para elétrico. Grande parte dos veículos doadores tem câmbio manual.
Qual a bateria ideal?
A tecnologia das baterias permite escolhas variadas. As mais comuns para os casos das conversões domésticas são as de chumbo-ácido. Também são recomendadas as de carro de golfe ou as seladas de alto desempenho. As primeiras tendem a ser mais baratas, mas têm o pico de força mais baixo.
Se você já possui o veículo doador, o motor, os reguladores e as baterias, confira o passo-a-passo do processo.
O motor, o tanque de combustível, o sistema de escapamento, a embreagem e, talvez, o radiador do veículo doador devem ser removidos. Fique atento se os reguladores têm transistores resfriados a água ou a ar;
Anexe uma placa adaptadora à transmissão e instale o motor elétrico. Normalmente ele precisa de suportes específicos, a exemplo de uma engrenagem de redução para que seja garantida eficiência máxima. Uma forma simples de conseguir esse efeito é travar a caixa manual existente na primeira ou segunda marcha. Com uma caixa de redução específica, o peso termina sendo reduzido. Nesse caso, torna-se necessário um investimento mais alto.
Instale o regulador;
Nesse momento, procure garantir um espaço adequado para que as braçadeiras suportem todas as baterias com segurança e inicia a instalação. As baterias seladas têm a vantagem de poderem ser viradas de lado e encaixadas em qualquer cantinho;
Conecte as baterias e o motor ao regulador, com cabos de ligação bitola;
Se o carro tem direção hidráulica, conecte e instale um motor elétrico para alimentar a bomba de direção;
Se o carro tem ar-condicionado, conecte e instale um motor elétrico para o compressor;
Instale um pequeno aquecedor de água elétrico. Solde-o ao centro de calor existente ou use um pequeno aquecedor elétrico em cerâmica;
Se o carro tem servofreio, instale uma bomba de vácuo para acionar câmara de vácuo;
Instale um sistema de recarga;
Instale um conversor CC-CC para alimentar a bateria acessória;
Instale algum tipo de voltímetro capaz de detectar o estado da carga do conjunto de baterias. Este voltímetro substitui o medidor do nível de combustível;
Instale potenciômetros, ligue-os ao pedal do acelerador e conecte-os ao regulador;
Nas conversões domésticas com motor CC é comum o uso da marcha a ré da própria caixa manual. Já os motores CA com reguladores avançados funcionam simplesmente invertendo a rotação do motor. A depender da conversão, será necessário instalar algum tipo de interruptor de ré e conectá-lo ao regulador;
Instale um grande relê (também conhecido como contactor), que pode conectar e desconectar o conjunto de baterias do regulador. O relê coloca o carro em "ligado" quando se deseja dirigir. É necessário um contactor que possa suportar centenas de ampères. Ele também deve interromper 96 a 300 volts DC sem o aparecimento de um arco voltaico;
Reconecte o interruptor de ignição, de forma que possa ligar todo o novo equipamento, inclusive o contactor.
Quando tudo estiver instalado e testado, o novo carro elétrico está pronto!
Vindos de fábrica
Para Jayme Buarque de Hollanda, da Associação Brasileira de Veículos Elétricos (ABVE) , as expectativas quanto ao crescimento dos veículos verdes é bem animadora. Ele calcula que três milhões de veículos leves elétricos deverão circular pelo mundo em 2020. Em 2025 já serão 10 milhões e chegarão a 19 milhões em 2030. De acordo com Jayme, 20% da frota brasileira - hoje em 41 milhões de automóveis - será composta por carros elétricos em 2022.
Hoje, apenas 58 automóveis emplacados com a denominação "elétrico" (puramente movidos a eletricidade) circulam pelo Brasil.
A Nissan é responsável por dois desses veículos. Em parceria com a Prefeitura Municipal de São Paulo e a AES Eletropaulo, a marca japonesa trouxe duas unidades do Leaf, que fazem parte de um programa piloto que estuda a viabilidade de veículos elétricos operarem como táxis pela cidade. Até outubro, a ideia é trazer mais oito modelos, que circularão por São Paulo.
Fabricantes como Renault, Nissan e Mitsubishi já apresentaram seus modelos ao mercado brasileiro e também estão desenvolvendo projetos para a comercialização de um modelo de bateria que pretendem lançar no país tão logo a política fiscal incentive este tipo de veículo.
A Ford e a Mercedes também estão com modelos exclusivos. Mas, a grande sensação fica por conta da Toyota, com o Prius, híbrido mais vendido no mundo (há mais de 3 milhões circulando).
Em parceria com a Itaipu binacional, a Fiat desenvolve um carro elétrico voltado para uma maior quantidade de passageiros. Os ônibus elétricos, embora já fabricados há vários anos no Brasil (Eletra e Tutto Trasporti), começam a ser pensados como importantes atrativos para o Brasil em função dos grandes eventos esportivos previstos para 2014.
E não são apenas os automóveis que contam com o frisson da tecnologia verde. Veículos de duas rodas já estão circulando nas cidades. Os fabricantes dos componentes típicos destes veículos, tais como baterias, motores/geradores e sistemas de controle já comemoram a grande receptividade do público.
Governo faz estudos
Em meio às polêmicas sobre as vantagens e desvantagens dos modelos elétricos, o governo brasileiro apenas garante que estuda a viabilidade da inclusão desses modelos na matriz brasileira de transportes.
Além da necessidade de legislação específica, falta mão de obra específica que tenha domínio sobre esse tipo de tecnologia.
Em recentes discussões sobre o assunto, houve consenso quanto ao fato de que inicialmente serão iniciados os estudos para os modelos híbridos (que usam dois motores, um a combustão e um elétrico).
A Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea) calcula que somente a partir de 2022 os carros 100% elétricos terão fatia de mercado mais expressiva no Brasil.
Um dos aspectos mais importantes nessa discussão diz respeito à infraestrutura necessária para que esses tipos de veículos circulem no país. O governo também quer estabelecer, com as montadoras, o compromisso de fabricar esses veículos no país. A ideia inicial é condicionar eventual pacote de incentivos fiscais à promessa de investir em linhas de produção.
Em Brasília, o deputado Irajá de Abreu (PSD-TO) já se antecipou ao apresentar um projeto de lei que incentiva a produção local de veículos elétricos, e isenta o Imposto de Produtos Importados (IPI) para modelos "verdes" pelos próximos cinco anos. O deputado também defende que as frotas do governo tenham um percentual mínimo de elétricos.