Pesquisas abrem leque de tecnologias para crescimento da frota de veículos elétricos
A prevalência de um modelo para reduzir as emissões de CO² na cadeia de produção e consumo de veículos se mostra um desafio aberto a diversas frentes de pesquisas
O desenvolvimento e a expansão do mercado de automóveis movidos a energia elétrica segue por uma estrada que parece ser de mão única. Nos laboratórios da UFABC, pesquisadores estudam formas de enfrentar os desafios dessa nova realidade do segmento automotivo. Sem alterar o percurso na direção de um novo cenário tecnológico, esses estudos propõem melhorar as condições da via e desbravar rotas alternativas para a iminente transição.
Dentre as pesquisas sobre o processamento de energia, o professor Alfeu Filho trabalha com o desenvolvimento de sistema de tração elétrico para atender demandas do agronegócio ou da cidade. Com parte de recursos do Programa MOVER (para estímulo ao desenvolvimento industrial e tecnológico no Brasil com foco na mobilidade verde e inovação), o group de Alfeu tem o objetivo de desenvolver veículos integralmente elétricos, ou mesmo com a função de tornar os a combustão cada vez mais eletrificados, econômicos e sustentáveis.
Para o cientista, o mercado desses novos veículos levanta algumas ponderações: uma delas é o nível de autonomia dos elétricos puros e respectiva dependência da disponibilidade de carregadores em trajetos mais longos. Usualmente, para grandes distâncias há necessidade dos veículos híbridos. “Na estrada, por exemplo, com deslocamento além do limite de autonomia, o carro passa para o modo combustão, ocorrendo perda na relação ‘peso x potência’. O motor elétrico é significativamente mais pesado, elevando o consumo de combustível” – explica Alfeu.
Outra questão é a oferta de energia elétrica capaz de suprir a demanda crescente de veículos movidos a eletricidade. Segundo o docente, seria necessário construir uma nova Itaipu para que apenas 5% da frota nacional passasse a ser 100% elétrica. Por esse motivo, ele reforça a importância de estudos que viabilizem usos alternativos de processos de geração de energia. “A penetração de energias renováveis, como solar e eólica, precisa de incentivo forte no aumento da matriz e também estudamos como se processa energia de fontes alternativas para injetar na rede elétrica, soluções para transmissão ou mesmo para carregamento de baterias.”
Além do armazenamento
Com apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), o grupo do professor Sydney Santos estuda novos materiais com alta eficiência para utilização em eletrodos de supercapacitores. Segundo o docente, em veículos elétricos, tais dispositivos se apresentam como complementares às baterias para suprir demandas imediatas de energia.
“Atualmente, as baterias que alimentam os veículos elétricos apresentam grande densidade de energia concentrada na capacidade total de armazenamento. Entretanto, ao mesmo tempo, oferecem uma densidade de potência relativamente baixa na rapidez de liberação dessa energia” – explica.
Segundo Sydney, em certas condições de dirigibilidade que exijam respostas rápidas para aceleração, dispositivos como supercapacitores permitem entregar de forma ágil a energia demandada pelo veículo. “A pesquisa desenvolve capacitores como um complemento para a cadeia de alimentação por baterias, com potencial interesse para o mercado de veículos elétricos” – avalia o pesquisador.
Fim da combustão
Em outra frente, o grupo do professor Sydney investiga alternativas para se produzir veículos elétricos substituindo-se as baterias por um sistema sustentado por hidrogênio. A ideia é empregar esse gás para alimentar células a combustível – dispositivos eletroquímicos capazes de converter a energia química em elétrica. Tipicamente, o hidrogênio que tem baixa densidade fica armazenado sob alta pressão em tanques que ocupam grandes volumes.
A pesquisa envolve o estudo de compostos formados por metais e hidrogênio (hidretos metálicos), que apresentam alta densidade do gás. Isso viabiliza o desenvolvimento de tanques para armazenar a mesma massa de hidrogênio em um volume muito menor, permitindo a adaptação à estrutura de um veículo.
Segundo Sydney, os pesquisadores também se dedicam ao desenvolvimento de catalisadores (materiais com alta atividade eletroquímica) para produção de hidrogênio por meio da água, diminuindo em consequência a emissão de gases causadores do efeito estufa em toda a cadeia de produção e utilização do hidrogênio.
De acordo com o docente, a tecnologia das atuais baterias se baseia em materiais escassos, com sérios problemas na extração e com alto custo e gasto de energia. “No caso da indústria automotiva, estamos falando do componente que responde pelo alto valor dos veículos elétricos e com uma vida útil relativamente curta” – destaca. Ele também lembra que o reabastecimento segue como desafio, pois “na maioria dos países, em especial no Brasil, por ora, não há rede suficiente para a recarga rápida, eficiente e acessível dos carros.”
Sem Gás
O desenvolvimento de pesquisas na área de células a combustível também ocorre em outro grupo de pesquisa da UFABC. O professor Danilo Carastan coordena equipe de pesquisa que busca fontes que vão além do hidrogênio. Segundo o cientista, no caso dos novos motores veiculares, a tecnologia hoje mais madura, eficiente e fácil de gerar energia alternativa ainda é esse gás, por ter uma molécula pequena, que consegue reagir com processos de catálise simples, mas que implica a superação de desafios como a armazenagem.
O grupo de Carastan avalia a produção de células combustível à base de etanol, não para queima (combustão), mas sim para gerar energia elétrica. “Na UFABC, trabalhamos com foco em materiais plásticos e borrachas na perspectiva de modificar esses materiais – facilmente processáveis e de baixo peso – para gerar funcionalidades, dentre as quais certo grau de condutividade elétrica” – revela o professor.
Os pesquisadores pretendem desenvolver sistemas de células a combustível capazes de conduzir energia, que não sejam frágeis, como o grafite, ou pesadas, como o metal. “O nosso projeto tem sido trabalhar com a perspectiva de produzir peças plásticas com a capacidade de gerar energia pela interação com o etanol” – explica. Para os estudos em laboratório, eles usam tecnologia de impressão 3D para a fabricação de placas bipolares, alternando formas e tamanhos para testes de eficácia.
Na fábrica
Em janeiro de 2024, a General Motors (GM) havia anunciado um investimento de R$ 7 bilhões no Brasil no período de 2024 a 2028. Segundo a empresa, o destino seria prioritariamente a renovação de produtos, sustentabilidade de fábricas e robotização, com foco em tecnologias de veículos elétricos e híbridos. O comunicado sobre esse aporte destacou o objetivo de liderar a transição para a mobilidade sustentável no país.
A gerente de Infraestrutura de Recarga de Veículos Elétricos para América do Sul da GM, Gláucia Roveri, afirma que a visão de futuro da empresa é o cenário 100% elétrico.
Segundo ela, toda a infraestrutura para produção desses modelos conta com tecnologia, custo viável e foco no consumidor. Também explica que a referência à perspectiva para o futuro includes um “ponto de vista empresarial também conectado com zero emissões, zero congestionamento e zero acidentes.”
A GM anunciou que iniciará a montagem de seu primeiro modelo elétrico no Brasil em seu polo automotivo no Ceará.
Gláucia revela que a visão da empresa se concentra em manter uma gama de produtos que atendam a necessidade e a vontade do cliente. “O mercado está se movimentando e, no curto a médio prazo, vamos ver várias alternativas de eletrificação disponíveis no Brasil” – avalia a gerente.
Sobre as infraestruturas urbanas para o tráfego dos veículos elétricos, ela lembra que há países em que a adaptação é muito rápida, por conta de estratégias de desenvolvimento e disponibilidade de investimento. “Em outras situações, como parece ser o caso do Brasil, haverá uma fase mais longa de transição, marcada pela convivência de uma gama de tecnologias” – prevê a gerente.
Gláucia considera que, seja qual for o cenário, a mudança representa um avanço para melhor quando se pensa em mobilidade mais sustentável e tecnológica. Ela diz que a GM está aberta à parceria com universidades e com a sociedade para “quebrar paradigmas e mostrar que muitos dos problemas para consolidação da cadeia de veículos elétricos têm solução pronta”.
Carastan e a busca por encontrar formas de ampliar fontes para células a combustível
Futuro eletrificado
Segundo dados da Associação Brasileira de Veículo Elétrico (ABVE), já foram vendidos mais de 397 mil veículos eletrificados no País. Somente em 2024, foram vendidas mais de 177 mil unidades, representando um aumento de 89% em relação a 2023.
Calcula-se que desse montante de quase 400 mil, cerca de 200 mil sejam plug-in (ou seja, automóveis que precisam ser conectados para carregamento). O aumento do interesse do consumidor brasileiro e, consequentemente, da venda de veículos eletrificados gera, também, o aumento da demanda de instalação de carregadores e infraestrutura necessária a esses sistemas.
Segundo dados da empresa de tecnologia para mobilidade elétrica Tupi, apenas em 2024, a quantidade de carregadores cresceu 182% no Brasil,
saltando de 4,3 mil em 2023 para 12,13 mil pontos no ano seguinte. E a previsão é de um mercado ainda mais aquecido para os próximos anos. A Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (ANFAVEA), em parceria com o Boston Consulting Group (BCG), divulgou pesquisa com expectativa de que até 2030, pelo menos 50% dos carros vendidos no Brasil sejam elétricos. Para 2040, a previsão é de que esse número possa alcançar 90%.
Questões relacionadas com o tempo de carregamento dos automóveis, a oferta adequada de uma rede de recarga rápida (que garantiria o abastecimento em tempo similar aos dos postos de gasolina), a autonomia e descarte sustentável das baterias e até mesmo questões políticas e econômicas que têm se mostrado um desafio para o avanço ainda maior do mercado de veículos elétricos no Brasil.
Assessoria de Comunicação e Imprensa - Universidade Federal do ABC (ACI UFABC)
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