Saltar para: Post [1], Pesquisa e Arquivos [2]

Carros Electricos

Tudo sobre carros eléctricos, noticias, novidades, apresentações, artigos técnicos, esquemas técnicos, tecnologia, etc.

Tudo sobre carros eléctricos, noticias, novidades, apresentações, artigos técnicos, esquemas técnicos, tecnologia, etc.

Carros Electricos

24
Abr10

Como funcionam as baterias dos carros elétricos?

adm

O carro pode ser uma coisa maravilhosa. Ele pode te levar aonde quiser e quando quiser, até mesmo aos lugares onde não existe transporte público. De fato, muitas coisas da vida moderna não seriam possíveis sem os automóveis. Eles nos levam ao trabalho, escola, mercados ou até ao shopping local. Infelizmente, por mais q­ue sejam maravilhosos, eles também têm algumas sérias desvantagens. Duas delas são que eles geralmente custam muito para manter e poluem a atmosfera com gases nocivos. A poluição do ar tornou-se um problema sério em muitas áreas urbanas, e com os preços da gasolina batendo recordes, o motor de combustão interna logo será um luxo que a sociedade simplesmente não conseguirá pagar.

 

Bateria de carro elétrico
©iStockphoto.com/Giorgio Fochesato
Poluição, neblina e o tráfego intenso enchem as ruas da cidade de Pequim, na China

 

 

Poucas pessoas estariam dispostas a desistirem dos carros, mas existe um jeito de termos o poder e a conveniência de um carro sem a poluição e o gasto causado pela combustão da gasolina? Felizmente, existe. Muitos pensam que os carros - do não tão distante futuro - irão rodar não só com a gasolina, mas com eletricidade também. De fato, os carros elétricos, também conhecidos como veículos elétricos, não são tão futuristas assim. Os veículos elétricos existem desde a primeira metade do século 19; porém, mesmo hoje, no século 21, os motores de combustão interna ainda dominam. Mas por que os carros elétricos não pegaram?

O coração de um carro elétrico é a sua bateria. Diferente das baterias da
maioria dos carros, que servem principalmente para ligar o motor e acessórios como o rádio ou o condicionador de ar, a bateria de um carro elétrico serve para tudo. Em primeiro lugar, ela liga o motor elétrico ou, mais precisamente, ela liga um controlador, que por sua vez liga o motor elétrico. Então, ela precisa ser poderosa e durar o bastante para levar os motoristas aonde eles precisam ir com um mínimo de recarga. Até recentemente, nenhuma bateria foi fabricada que pudesse tornar os carros elétricos competitivos com os movidos a gasolina. Porém, Isso está começando a mudar. Os carros elétricos não só tornaram-se viáveis, mas espera-se que agora eles comecem a sair das linhas de montagem dos grandes fabricantes de automóveis.

Leia a próxima página para descobrir se as baterias um dia serão uma maneira prática de ligar um automóvel.

Tipos de baterias de carros elétricos

Uma bateria é um dispositivo para armazenar energia química e convertê-la em eletricidade. Uma bateria é feita de uma ou mais células eletroquímicas e cada uma consiste de duas metades de células ou eletrodos. Uma metade de célula, chamada de eletrodo negativo, possui uma super abundância de pequenas partículas subatômicas carregadas negativamente chamadas de elétrons. A outra, chamada de eletrodo positivo, possui um déficit de elétrons. Quando as duas metades são conectadas por um fio ou um cabo elétrico, os elétrons fluirão do eletrodo negativo para o positivo. Chamamos esse fluxo de elétrons de eletricidade. A energia dos elétrons em movimento pode ser aplicada para ligar um motor, por exemplo. Enquanto os elétrons passam para o lado positivo, o fluxo é reduzido gradualmente e a voltagem da eletricidade produzida pela bateria cai. Eventualmente, quando houver a mesma quantidade de elétrons no lado positivo e no negativo, a bateria é considerada 'morta' e não mais capaz de produzir um fluxo elétrico.

Bateria de carro elétrico
©iStockphoto.com/David Meharey
As baterias de chumbo, parecidas com a mostrada aqui, têm sido utilizadas em automóveis desde a metade do século 19

 

 

Os elétrons são gerados pelas reações químicas e existem muitas reações químicas diferentes que são utilizadas em baterias disponíveis no mercado. Por exemplo, as pilhas alcalinas comumente utilizadas em lanternas e controles remotos de TV geram eletricidade através de uma reação química que envolve zinco e óxido de manganês. Muitas pilhas alcalinas são consideradas descartáveis. Quando elas morrem, são inutilizadas e deverão ser recicladas. As baterias de automóvel, por outro lado, precisam ser recarregáveis para que elas não requeiram uma substituição constante. Numa bateria recarregável, a energia elétrica é usada para reverter as metades positiva e negativa das células eletroquímicas, reiniciando o fluxo de elétrons.

Os fabricantes de automóveis identificaram três tipos de baterias recarregáveis adequadas para um carro elétrico. Os tipos são: baterias de chumbo, baterias de hidreto metálico de níquel (NiMH) e baterias de
íon-lítio (Li-ion).

As baterias de chumbo foram inventadas em 1859 e são a forma mais antiga de bateria recarregável ainda em uso. Elas são usadas em todos os tipos de carros, incluindo carros elétricos, desde o século 19. As baterias de chumbo são um tipo de bateria de placa submersa e geralmente contém uma solução amena de ácido sulfúrico em um recipiente aberto. O nome vem da combinação dos eletrodos de chumbo e do ácido utilizado para gerar eletricidade nessas baterias. A maior vantagem das baterias de chumbo é que, depois de tantos anos sendo usadas, elas já são bem conhecidas e de produção barata. Porém, elas produzem gases perigosos quando são usadas e se a bateria for carregada demais, haverá risco de explosão.

As baterias de hidreto metálico de níquel entraram no mercado no final dos anos 80. Elas possuem uma alta densidade de energia, ou seja, uma grande quantidade de energia pode ser contida numa bateria relativamente pequena. E elas não contêm metais tóxicos, por isso são fáceis de reciclar.

Chassi do Chevy Volt 2007
GM Corp.
Este chassi do veículo de conceito Chevy Volt 2007 mostra claramente a localização da bateria de íon-lítio do veículo (em azul)

 

As baterias de íon-lítio, que entraram no mercado no início dos anos 90, possuem uma densidade de energia muito alta e, diferente da maioria das baterias, elas não perdem a carga quando não são utilizadas, uma propriedade chamada auto-descarga. Por causa do pouco peso e dos baixos requerimentos para manutenção, as baterias de íon-lítio são largamente usadas em aparelhos eletrônicos como computadores laptop. Alguns especialistas acreditam que as baterias de íon de lítio é o mais próximo que a ciência chegou no desenvolvimento de uma bateria recarregável perfeita, e este tipo de bateria é o melhor candidato para fazer os carros rodarem no futuro próximo. Uma variação das baterias de íon-lítio, chamadas de baterias de polímero de íon-lítio, também provarão o seu valor no futuro dos carros elétricos. Essas baterias podem acabar custando menos para construir do que as baterias de íon-lítio; porém, hoje, as baterias de polímero de íon-lítio são proibitivamente caras.

Talvez o maior problema associado às baterias de carros elétricos seja recarregá-las. Como você recarrega a bateria de um carro elétrico? E o mais importante, onde você recarrega a bateria de um carro elétrico? Você pode fazer isso sozinho? Você pode fazer isso em casa? Leia a próxima página para descobrir.

Recarga de um carro elétrico

Uma bateria recarregável é inútil, a não ser que você tenha um lugar para recarregá-la. Se estiver ficando sem energia no seu carro elétrico, você não pode simplesmente fazer uma parada rápida no posto de gasolina local. A não ser que o posto ofereça um lugar onde você possa recarregá-lo. Infelizmente, recarregar os vários tipos de baterias de um carro elétrico pode levar horas e muitos postos de gasolina prefeririam que você não bloqueasse as pistas por tanto tempo.

A melhor solução para o problema de recarregar a bateria é levar o carro para casa à noite e conectá-lo na tomada, do mesmo jeito que você faria com um laptop ou seu som digital para recarregar da noite para o dia. Os carros elétricos estarão equipados com sistemas de carga, permitindo que eles sejam recarregados numa tomada comum para que na manhã seguinte você esteja pronto para cair na estrada novamente. Embora, pelo menos uma empresa afirme desenvolver sistemas que conseguem recarregar um carro elétrico em 10 minutos, os recarregadores disponíveis levam cerca de 3 a 10 horas para recarregar completamente a bateria de um carro elétrico, utilizando a eletricidade normal da casa. [fonte: Fehrenbacher (em inglês)].

Uma vez com o carro elétrico recarregado, até onde ele consegue rodar antes de precisar de uma nova recarga? Isso depende de vários fatores, incluindo o tipo de bateria do veículo. Os carros elétricos que utilizam baterias de chumbo são os que possuem o menor alcance, cerca de 80 milhas (128 km) em uma única recarga. As baterias NiMH têm um melhor desempenho, com um alcance de cerca de 120 milhas (193 km) por recarga. É aqui que as baterias de íon-lítio excedem, com um alcance de mais de 220 milhas (354 km) por recarga, utilizando o Tesla Roadster como exemplo. Se a distância for a consideração mais importante, as baterias de íon-lítio são as opções ideais.

O alcance de um carro elétrico pode ser estendido ainda mais com uma tecnologia conhecida como frenagem regenerativa, que utiliza a energia cinética dos freios do carro para recarregar a bateria enquanto ele funciona. Sob ótimas condições de direção, a frenagem regenerativa consegue estender o alcance de carro em até 50%, apesar de, em muitas situações, o ganho no alcance de direção será menor.

Mas e se você quisesse fazer uma viagem mais longa em um carro elétrico sem voltar para casa para fazer a recarga? Haverá um lugar onde você poderia conectá-lo à tomada? Poucas estações de recarga existem atualmente, mas os fabricantes de carros elétricos já planejam construir estações de recarga para que a infra-estrutura esteja pronta para os consumidores que irão começar a dirigir carros elétricos. A Tesla Motors, fabricante do carro Tesla Roadster totalmente elétrico, fez um acordo com uma grande rede de hotéis para disponibilizar estações de recarga para os hóspedes que desejarem recarregar seus Roadsters durante a noite.

Uma vantagem das estações de recarga é que elas podem ser capazes de recarregar carros mais rapidamente do que um sistema de recarga doméstico, embora seja improvável que os veículos entrem e saiam da estação tão rapidamente quanto num posto de gasolina. Infelizmente, ainda pode levar algum tempo antes de estações de recarga suficientes serem disponibilizadas para manter os proprietários de carros elétricos com os veículos recarregados para viagens longas. No futuro próximo, os carros elétricos serão mais apropriados para nos levar ao trabalho ou à escola e para viagens locais e de compras. Quando utilizado dessa maneira, o carro ficará seguro na garagem toda noite para a recarga elétrica.

A seguir, descubra algumas das vantagens e, sim, algumas desvantagens, de optar pelos carros elétricos.

Vantagens e desvantagens dos carros elétricos

A vantagem mais óbvia das baterias dos carros elétricos é que elas não produzem a poluição associada com os motores de combustão interna. Porém, elas ainda apresentam custos ambientais. A eletricidade utilizada para recarregar as baterias dos carros elétricos precisa surgir de algum lugar, e hoje, grande parte da eletricidade é gerada pela combustão de combustíveis fósseis. E é claro que isso gera poluição. Mas como a poluição produzida pelos combustíveis fósseis para recarregar baterias de carros elétricos se compara com a poluição gerada pelos motores de combustão interna?

De acordo com a Electric Vehicle Association do Canadá, ou EVAC, até os carros elétricos recarregados com geradores elétricos movidos a carvão diminuem a emissão de carbono quase que pela metade. Os carros elétricos recarregados com métodos mais limpos de geração de energia elétrica, tais como a hidroenergia e as usinas nucleares, conseguem reduzir as emissões de carbono para menos de 1% daquelas atualmente geradas pelos motores de combustão interna. Então, mesmo na pior das situações, os carros movidos com baterias elétricas são mais limpos do que os movidos a gasolina. O Brasil, por exemplo, possui atualmente 158 usinas hidrelétricas, que produzem um total de 74.438.695 kW (fonte - ANEEL - maio/2007), entre elas a maior usina do mundo - a Usina de Itaipu.

 

Cabo  de recarga para carros elétricos
Karen Keczmerski/iStockphoto
Parece que as baterias são uma maneira prática de fazer um veículo funcionar. Quais são as vantagens e as desvantagens?

 

Outra vantagem importante dos motores movidos a bateria sobre os motores movidos a gasolina é o baixo custo do combustível, sendo a eletricidade para os carros elétricos e a gasolina para os motores de combustão interna. O Departamento de Energia dos EUA calculou que um típico carro elétrico consegue rodar 43 milhas (68,8 km) com 1 dólar de eletricidade. Somente uma queda significativa no custo da gasolina faria com que os carros movidos a gasolina chegassem a esse baixo custo por quilômetro.

Outra vantagem das baterias recarregáveis é que elas se reciclam bem. Quase 100% das baterias podem ser recicladas, o que evita que as baterias velhas se transformem num problema de descarte de lixo.

A grande desvantagem dos carros movidos a bateria, como mencionamos na última seção, é o tempo necessário para recarregar essas baterias. Com a tecnologia da bateria de íon-lítio, um carro elétrico totalmente recarregado consegue rodar uma distância comparável com a de um motor de combustão interna com o tanque cheio, mas ele ainda precisará ser conectado a um recarregador no fim desse tempo. Hoje, isso significa que um carro elétrico vazio estará fora de serviço durante várias horas antes de estar totalmente recarregado. Naturalmente, essa é uma grande desvantagem. No futuro, tecnologias de recarga mais rápida poderão ser disponibilizadas, mas a curto prazo, os carros elétricos não serão os veículos ideais para viagens longas. Ainda assim, grande parte das atividades com o carro é feita relativamente perto de casa e por esse motivo, a bateria servirá tão bem quanto a gasolina. Uma possível solução para o problema de recarga pode ser as estações de troca de baterias, em vez de recarregar o seu carro elétrico, você poderá simplesmente trocar a sua bateria vazia por uma nova totalmente carregada. Esse sistema permitira que as baterias fossem recarregadas fora dos veículos e reduziria bastante a quantidade de tempo necessária para ter um carro elétrico pronto para rodar novamente depois que a bateria for totalmente descarregada.

Outra desvantagem das baterias dos carros elétricos é o peso delas. Por terem de fazer mais do que as baterias comuns, as baterias dos carros elétricos devem estar conectadas em estruturas, ou pacotes de bateria, para fornecerem energia extra. Tais conjuntos de baterias são pesados. O pacote de bateria de íon-lítio de um Tesla Roadster (em inglês) pesa cerca de 1.000 libras (453,6 kg). É muito peso para carregar e ele pode reduzir muito o alcance do carro. Porém, os desenvolvedores do Roadster reduziram esse peso da bateria com estruturas e painéis leves. O carro inteiro pesa 2.690 libras (1220,2 kg). Não é tão pesado se você considerar que mais de um terço desse peso é só da bateria.

Dada a importância da bateria para um carro elétrico, você pode imaginar o que aconteceria quando ela ficasse velha. Por quanto tempo ela será capaz de fazer um carro funcionar? E quando finalmente morrer, ela poderá ser trocada ou é simplesmente mais econômico comprar um carro novo? Leia para saber.

O ciclo de vida de uma bateria de carro elétrico

Quanto tempo dura a bateria de um carro elétrico? O pacote de bateria de íon-lítio de um Tesla Roadster (em inglês) é projetado para ter uma vida útil de cerca de 5 anos ou 100.000 milhas (160 mil km). No fim desse tempo, o pacote deverá ser trocado por um custo de aproximadamente US$10.000. É claro que o preço é alto, mas só um Roadster custa quase US$100.000, o que faz o custo do pacote de bateria parecer viável. Muitos proprietários, talvez a maioria, sem dúvida, vai preferir trocar o pacote de bateria, em vez de comprar um Roadster novo.

Mas temos que admitir que os custos com a manutenção da bateria serão acrescentados às despesas com a operação de qualquer carro elétrico. Os pacotes de bateria utilizados nos carros elétricos serão mantidos firmemente contidos, então o provável é que você terá de levar o seu carro elétrico ao vendedor para realizar serviços em sua bateria. Outro ponto a considerar é que, no presente momento, essa tecnologia ainda é relativamente nova. Enquanto os carros elétricos se tornam cada vez mais comuns nas ruas, os altos preços associados a eles serão reduzidos. Mas exatamente agora, a bateria de US$10.000 do Tesla Roadster é um dos nossos únicos pontos de referência. As baterias de outros carros elétricos custarão mais? Ou custarão menos? O custo com a substituição da bateria de alguns carros elétricos superará o custo de simplesmente comprar um veículo novo? Só o tempo dirá.

Carros de conceito elétrico

Nas últimas décadas, vários carros de conceito elétrico foram desenvolvidos. Alguns deles, como o Electrovair II e o Electrovette, nunca chegaram aos showrooms, enquanto que outros desta lista ainda têm uma chance de lutarem por isso. Vejamos uma pequena lista dos carros elétricos de conceito  e das baterias que eles utilizam:

Electrovair II 1966 (General Motors)baterias de prata-zinco
Electrovette 1976 (General Motors)baterias de chumbo
Volvo 3CC 2005 (Volvo)baterias de íon-lítio
Chevy Volt 2007 (General Motors)baterias de íon-lítio
Nissan Mixim 2007 (Nissan)baterias de íon-lítio
Continental DC 2008 (Bentley Motors)baterias de chumbo
Subaru Stella 2008 (Subaru)baterias de íon-lítio
Nissan Denki Cube 2008 (Nissan)baterias de íon-lítio

­Christopher Lampton.  "HowStuffWorks - Como funcionam as baterias dos carros elétricos".  Publicado em 18 de agosto de 2008  (atualizado em 28 de novembro de 2008) http://carros.hsw.uol.com.br/bateria-carro-eletrico.htm  (24 de abril de 2010)

Mais sobre mim

Subscrever por e-mail

A subscrição é anónima e gera, no máximo, um e-mail por dia.

Segue-nos no Facebook

Arquivo

  1. 2017
  2. J
  3. F
  4. M
  5. A
  6. M
  7. J
  8. J
  9. A
  10. S
  11. O
  12. N
  13. D
  14. 2016
  15. J
  16. F
  17. M
  18. A
  19. M
  20. J
  21. J
  22. A
  23. S
  24. O
  25. N
  26. D
  27. 2015
  28. J
  29. F
  30. M
  31. A
  32. M
  33. J
  34. J
  35. A
  36. S
  37. O
  38. N
  39. D
  40. 2014
  41. J
  42. F
  43. M
  44. A
  45. M
  46. J
  47. J
  48. A
  49. S
  50. O
  51. N
  52. D
  53. 2013
  54. J
  55. F
  56. M
  57. A
  58. M
  59. J
  60. J
  61. A
  62. S
  63. O
  64. N
  65. D
  66. 2012
  67. J
  68. F
  69. M
  70. A
  71. M
  72. J
  73. J
  74. A
  75. S
  76. O
  77. N
  78. D
  79. 2011
  80. J
  81. F
  82. M
  83. A
  84. M
  85. J
  86. J
  87. A
  88. S
  89. O
  90. N
  91. D
  92. 2010
  93. J
  94. F
  95. M
  96. A
  97. M
  98. J
  99. J
  100. A
  101. S
  102. O
  103. N
  104. D