As baterias são o coração dos automóveis elétricos - e, ao mesmo tempo, o seu maior ponto de preocupação. A autonomia ao longo dos anos e o preço de uma eventual substituição continuam a ser dois dos temas para os quais o setor ainda não encontrou uma resposta definitiva.
Com o passar do tempo, as baterias vão perdendo capacidade; essa quebra traduz-se numa autonomia menor. Se a degradação chegar a um patamar elevado, a troca do pack torna-se necessária e, hoje, isso ainda implica uma despesa avultada.
Apesar de não existirem soluções fechadas para estes desafios, um novo trabalho aponta que, em utilização «no mundo real», as baterias podem durar substancialmente mais do que se supunha - até 38% mais do que as estimativas habituais.
Uma investigação recente do SLAC (Stanford Battery Center) concluiu que os métodos tradicionais usados para estimar o ciclo de vida podem não ser os mais ajustados ao contexto específico dos veículos elétricos.
“Não temos estado a testar as baterias dos elétricos da maneira certa.”
Simona Onori, professora associada de ciência e engenharia energética na Stanford Doerr School of Sustainability
Um novo método
Em laboratório, é comum avaliar a longevidade das baterias recorrendo a ciclos acelerados e repetidos de descarga e carga, mantidos de forma constante. Embora esta abordagem permita recolher dados rapidamente, os autores defendem que não reproduz o que acontece na condução e no carregamento do dia a dia.
Para aproximar o ensaio da realidade, a equipa do SLAC criou um novo procedimento com quatro tipos de perfis de descarga. Estes vão desde o perfil “padrão” (descarga constante) até perfis dinâmicos construídos a partir de dados reais de condução.
Na prática, os automóveis elétricos - tal como os modelos a combustão - são utilizados de formas muito diferentes: há quem faça apenas pequenos percursos diários, quem realize viagens longas em autoestrada e quem alterne entre vários tipos de trajeto.
A grande diferença está na forma como se repõe energia. Também aqui existe diversidade: alguns condutores carregam todos os dias, em casa, durante a noite; outros passam vários dias sem ligar o carro à tomada. Além disso, o carregamento pode ser lento ou rápido.
Com isto em mente, o estudo testou 92 baterias de iões de lítio ao longo de mais de dois anos. Os resultados foram inesperados: quanto mais o perfil de descarga se aproximava do uso real, maior era a vida útil esperada das baterias - e as conclusões não ficaram por aí.
Os investigadores observaram ainda que acelerações curtas e mais vigorosas estavam associadas a uma degradação mais lenta, contrariando ideias anteriores.
“Para nossa surpresa, a condução real com acelerações frequentes, travagem regenerativa, paragens frequentes, e deixar as baterias descansar por horas, ajuda as baterias a durar mais do aquilo que pensávamos”, afirmou Onori.
O que degrada as baterias?
Mesmo com estes avanços, as baterias não duram para sempre. O estudo aponta dois grandes motores de degradação: a degradação por ciclos e a degradação por tempo.
Degradação por ciclos
A degradação por ciclos surge quando a bateria é carregada e descarregada repetidas vezes. Este padrão tende a dominar em veículos de mercadorias e de transporte de passageiros (como táxis e autocarros), que passam grande parte do tempo a circular ou a recarregar.
Degradação por tempo e utilização particular
Já a degradação por tempo acontece mesmo em períodos de pouca utilização: devido a reações químicas internas, a bateria continua a envelhecer, esteja o veículo a ser usado ou parado.
Entre automóveis de particulares, a degradação por tempo pode ter um peso maior do que a degradação por ciclos, sobretudo quando o carro não é utilizado com grande frequência.
“Para os consumidores que utilizam os seus elétricos para ir para o trabalho, buscar as filhos, ir às compras, mas que na maioria das vezes não o utilizam nem o carregam, o tempo torna-se a causa predominante de degradação de baterias”, explicou Alexis Geslin, um dos autores do estudo.
Os autores referem ainda que foi identificada uma «janela ótima» de descarga que ajuda a equilibrar os dois tipos de degradação, pelo menos para as baterias analisadas.
Ainda assim, o estudo não especifica qual é exatamente essa «janela» - poderá variar consoante o tipo de células, a química e as condições de envelhecimento (temperaturas e intervalo de tensão) -, indicando apenas que se enquadra em padrões de descarga realistas do uso diário dos elétricos.
“No futuro, será muito importante avaliar novas químicas e conceções de baterias com perfis de utilização realistas.”
Le Xu, pós-doutorado em ciência da energia e engenharia
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