A necessidade de descarbonizar o planeta e as metas do acordo de Paris despertaram as consciências do consumidor e de toda uma indústria que tem vindo a mudar paulatinamente o paradigma energético do automóvel. Explicamos-lhe aquela que tem sido a electrificação do Automóvel, através da tecnologia híbrida, híbrida plug-in e a hidrogénio, numa espécie de viagem que, nos dias que correm, importa fazer.
A mudança de paradigma energético está a ser tão rápida que hoje não há marca nenhuma que não tenha como objetivo reduzir drasticamente a sua pegada ecológica.
Uma mudança que passa por várias soluções, desde o carro 100% elétrico (BEV) até ao hidrogénio, que é uma outra forma de eletrificação do automóvel, passando pelos híbridos normais (HEV) e pelos híbridos plug-in (PHEV) que têm tido um crescimento quase exponencial e interessante do ponto de vista tecnológico.
Uma evolução com maior expressão ao nível das empresas devido aos diferentes incentivos fiscais, ao contrário do que acontece com o cliente individual que só usufrui de uma utilização mais barata, caso consiga aproveitar ao máximo as vantagens do sistema híbrido carregando regularmente a bateria.
Mais autonomia elétrica
O desenvolvimento das baterias de iões de lítio tem aumentado a densidade energética e consequente autonomia. Porém ainda existem algumas dificuldades associadas, como o tempo de carga e uma rede de postos de carregamento que, estando a crescer, ainda é insuficiente face ao crescimento dos carros 100% elétricos e híbridos plug-in, cuja capacidade da bateria tende a aumentar.
Esta é uma das razões pela qual esta solução tem vindo de uma forma sistemática a substituir as soluções convencionais, como o Diesel, que, podendo ser nalgumas circunstâncias a escolha mais racional, tem deixado de ser a escolha de muitos clientes que preferem apostar nas novas tecnologias, ainda que muitos especialistas considerem os híbridos uma solução complexa por juntar duas fontes de energia (uma convencional e outra elétrica).
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O seu desenvolvimento, quer seja apoiado por uma rede de 12 volts ou 48 volts, permite aproveitar as vantagens que ambas as fontes de energia oferecem.
Este é um fator determinante porque, se não aproveitarmos a ajuda adicional da energia elétrica armazenada na bateria, poucos benefícios tiramos do sistema híbrido.
Muitas tipologias
Num híbrido sem a função plug-in (HEV) temos normalmente um motor a gasolina, um ou dois motores elétricos e uma pequena bateria (nos PHEV a bateria é maior e pode ser carregada externamente) que, tirando os arranques, não concede uma autonomia elétrica relevante.
Neste caso, o sistema híbrido funciona como uma ajuda importante para reduzir os consumos e as emissões, ao mesmo tempo que aumenta as prestações, pois a potência combinada, não sendo a soma aritmética da potência individual de cada motor (combustão e elétrico), é sempre superior à potência do motor de combustão.
Convém referir que a densidade energética da gasolina e do gasóleo é enorme. Porém, a eficiência energética dos motores convencionais é baixa, especialmente quando se conduz a baixa velocidade e com paragens frequentes.
Nessa situação, a solução de tecnologia híbrida faz sentido pois tira partido de ambas as fontes de energia, com a dupla vantagem de reduzir o consumo e melhorar as prestações.
Apesar do conceito ser muito simples, a forma de lá chegar não deixa de ser mais complexa do que um automóvel convencional ou até do que um automóvel puramente elétrico, razão por que existem sistemas híbridos com tipologias e funcionamentos diferentes.
Podemos classificar os modelos híbridos de acordo com três critérios distintos: capacidade para se mover só utilizando uma fonte de energia, pela possibilidade de carregar a bateria externamente e pela sua tipologia, sendo esta a classificação mais esclarecedora.
Um longo caminho
A capacidade de um híbrido usar apenas uma fonte de energia é o critério de classificação mais antigo e aquele que nos permite distinguir entre o conceito "mild hybrid" e "full hybrid".
A diferença entre os dois radica que o segundo conceito permite arrancar em modo elétrico, enquanto no primeiro o sistema elétrico atua como uma espécie de assistência do motor de combustão.
Ainda que o sistema "mild hybrid" tenha ficado um pouco esquecido, a verdade é que a introdução das novas regras ambientais com a norma WLTP tem feito com que o conceito se democratize.
São já muitas as marcas que utilizam este conceito, desde a Suzuki à Audi, entre outras marcas que se servem deste sistema simples de hibridização para mitigar as emissões de CO2.
Quanto ao carregamento, os híbridos podem classificar-se como sendo plug-in ou não, podendo os primeiros serem carregados numa rede elétrica externa graças a uma bateria de maior capacidade de armazenamento.
Grande parte do crescimento deste segmento deve-se ao facto das baterias terem cada vez maior capacidade e se, no passado recente, a média rondava os 8 kWh, hoje essa média situa-se nos 12 kWh, com tendência a subir.
Ainda que o aumento da capacidade da bateria leve a um aumento do tempo de carga, a autonomia elétrica também é maior. Uma autonomia que garante uma redução dos custos de utilização, por a eletricidade ser mais barata, e porque a ajuda elétrica, quando o sistema funciona no modo híbrido, permite médias de consumo mais baixas.
Solução paralela
A tipologia de um híbrido (terceiro critério) analisa como se processa o fluxo de energia. Atualmente a mais utilizada é do tipo paralelo.
Num híbrido paralelo, quer o motor de combustão quer o motor elétrico estão mecanicamente ligados às rodas e por isso podem movimentar diretamente o veículo.
O híbrido em série é uma solução pouco utilizada. O único híbrido-série é o BMW i3 REX (numa solução conhecida como extensor de autonomia).
Entretanto, há ainda uma terceira tipologia que reúne as duas anteriores, o híbrido série-paralelo. Neste caso podemos utilizar o motor térmico tanto para carregar a bateria (acionando um gerador) como para movimentar o veículo assistido por um motor elétrico.
Para conseguir isso, é necessário contar com um motor térmico, um gerador elétrico, um motor elétrico e uma transmissão capaz de permitir que o motor térmico acione o gerador e carregue a bateria enquanto o carro está parado num semáforo, por exemplo, ou inclusive quando se movimenta utilizando o motor elétrico.
Todos os híbridos da Toyota e da Lexus são série-paralelo e por isso estão dotados de um motor térmico, um motor elétrico e um pequeno gerador.
Muitas destas propostas conseguem consumos da mesma ordem de grandeza dos Diesel, inclusive nos percursos mais longos onde, obviamente, há menos regeneração de energia e onde a assistência elétrica é menor que na cidade.
Outras alternativas
Para a Toyota e para a Hyundai a eletrificação estende-se a outras soluções, como o hidrogénio que, sendo um carro elétrico, é um híbrido-série. Isto porque qualquer um deles conta com um motor elétrico e duas fontes de energia diferentes, neste caso dois tipos de baterias diferentes.
Uma bateria recarregável de iões de lítio responsável por alimentar o motor elétrico e uma pilha de combustível que gera a energia elétrica necessária para carregar a bateria através de um processo químico que faz o inverso do eletrólise, ou seja, junta dois átomos de hidrogénio (depositado num depósito) com um átomo de oxigénio.
A nova geração do Toyota Mirai, por exemplo, consegue fazer cerca de 650 km, uma meta que iguala a generalidade dos carros a gasolina, com a vantagem do reabastecimento demorar o mesmo tempo.
Este é atualmente o panorama da eletrificação do automóvel que, em poucos anos, tem vindo a transformar o paradigma da mobilidade. A necessidade dessa mudança é tão grande que acreditamos ser mais acelerada nos próximos anos. Basta olhar para as propostas mais recentes para percebermos que o automóvel vai mudar rapidamente.
O futuro passa seguramente pela eletrificação do automóvel nas suas múltiplas vertentes, por isso é mais inteligente dizer que cada solução, seja ela puramente elétrica, híbrida ou convencional com maior ou menor grau de eletrificação, terá a sua função de acordo com as necessidades das pessoas.