Assim se ganha dinheiro com a recarga rápida de carros elétricos
A potência máxima de um carregador é apenas uma parte da equação. Para o operador, o que importa é quantos carros ele consegue atender, quanto energia vende e quão bem aproveita a potência que tem à disposição.
Quando uma empresa anuncia uma nova estação de recarga rápida, um dos números que mais chama a atenção é a potência de seus carregadores: 150, 200, 300, 350 ou até mesmo 400 kW.
À primeira vista, parece simples. Quanto mais kW, melhor é a estação.
Mas, para entender como funciona realmente o negócio da recarga pública, é preciso olhar além desse número. Uma estação não ganha dinheiro só por ter muitos kilovatios indicados em um carregador. Ela precisa que os carros cheguem, que consigam se conectar, que permaneçam carregando e, acima de tudo, que consumam energia.
E é aí que surge uma questão que muda bastante a forma de entender essas instalações: pode ser mais interessante dispor de muitos pontos que compartilhem inteligentemente uma determinada potência do que instalar poucos carregadores capazes de oferecer valores enormes em kW.
É exatamente o que foi revelado por uma análise da Kempower realizada com estações públicas conectadas à sua plataforma ChargEye na América do Norte. De acordo com seus dados, o número de conectores apresenta uma relação com a utilização das estações aproximadamente três vezes maior do que a potência total instalada.
Para entender por que isso acontece, primeiro é preciso diferenciar dois conceitos fundamentais.
Os kW indicam a velocidade; os kWh são a energia que a estação acaba vendendo.
Um carregador de 300 kW pode, em determinadas condições, fornecer energia ao carro com uma potência máxima de 300 quilovatios.
Mas os kW medem a potência, ou seja, a rapidez com que essa energia pode ser transferida.
Os kWh, por sua vez, medem a quantidade de energia entregue.
Para simplificar, os kW seriam algo semelhante à vazão máxima que pode sair de um torneira, enquanto os kWh representariam a quantidade de água que finalmente passou por ela.
Para uma empresa que opera uma estação de recarga, essa diferença é fundamental.
O seu negócio depende em grande medida da energia que consegue fornecer e vender aos veículos que passam por suas instalações. Além disso, é preciso amortizar carregadores, obras civis, transformadores, eletrônica de potência, conexão elétrica, manutenção, aluguel do terreno e os demais custos associados à estação.
Por isso, ter uma instalação capaz de oferecer muita potência, mas utilizá-la apenas algumas horas por dia, pode ser um mau negócio.
As análises econômicas do National Renewable Energy Laboratory (NREL), um dos principais centros de pesquisa do Departamento de Energia dos Estados Unidos em energias renováveis, eficiência energética e transporte sustentável, mostram exatamente que a utilização é um dos fatores-chave na economia de uma infraestrutura de recarga rápida. Quanto menos se utiliza uma instalação de alta potência, mais difícil torna-se distribuir seus custos entre os kWh que ela finalmente fornece.
Vamos imaginar uma estação com 600 kW
É aí que se entende melhor com um exemplo.
Suponhamos que um operador possua uma instalação capaz de fornecer 600 kW de potência total.
Ela poderia ser projetada, de forma muito simplificada, de duas maneiras.
A primeira seria instalar dois pontos capazes de fornecer até 300 kW cada um.
Se chegarem dois carros capazes de serem carregados com essa potência, em teoria eles poderiam dividir os 600 kW disponíveis.
Mas apenas dois veículos podem ser carregados simultaneamente.
Agora, imaginemos outra possibilidade.
O mesmo operador mantém esses 600 kW de potência total, mas instala seis pontos de carregamento e utiliza um sistema capaz de distribuir dinamicamente a potência entre eles.
Já não há necessariamente 100 kW reservados permanentemente para cada carro.
O sistema observa o que cada veículo precisa a cada momento e distribui os 600 kW disponíveis entre todos eles.
Pode haver, por exemplo, um carro recebendo 180 kW, outro 140 kW, outro 100 kW, outro 80 kW e outros dois utilizando potências inferiores.
Os números específicos são apenas ilustrativos, mas servem para entender o princípio: a potência pertence à estação e o sistema decide como distribuí-la entre os carros conectados.
Se houver apenas dois veículos e ambos puderem receber muita potência, eles podem obter uma parte considerável desses 600 kW.
Se chegarem mais carros, a potência será distribuída entre eles.
A chave é que os carros não precisam de sua potência máxima o tempo todo.
Aqui entra o segundo elemento fundamental.
Um carro que anuncia uma potência máxima de carregamento de 250 kW não necessariamente consome 250 kW desde que se conecta até terminar de carregar.
Na verdade, normalmente não o faz.
A bateria pode atingir essa potência máxima durante uma determinada parte da sessão, mas depois começa a reduzi-la.
É o que conhecemos como curva de carga.
Um veículo pode começar recebendo 220 kW, passar posteriormente para 180 kW, depois para 130 kW e terminar utilizando potências muito menores à medida que aumenta o nível de carga da bateria.
A temperatura, o nível inicial da bateria, seu sistema de refrigeração e a arquitetura elétrica do veículo também influenciam essa curva.
Isso gera uma situação interessante.
Se uma estação reservar permanentemente 300 kW para um carro que, naquele momento, está solicitando apenas 100 kW, parte dessa capacidade disponível pode ficar desperdiçada.
Com uma arquitetura de potência distribuída, essa capacidade pode ser alocada para outro carro.
E quando esse segundo veículo começar a reduzir sua demanda, essa potência pode ser redirecionada para um terceiro.
O carregador deixa de ser uma ilha
Esta é uma das diferenças fundamentais entre uma instalação formada por carregadores independentes e outra baseada em uma arquitetura de potência compartilhada.
No primeiro caso, cada carregador pode dispor de sua própria eletrônica de potência e de uma capacidade determinada.
No segundo, vários pontos podem ser alimentados a partir de uma infraestrutura comum que distribui a potência disponível de acordo com as necessidades de cada carro.
A Kempower, por exemplo, comercializa atualmente sistemas nos quais uma unidade de potência de 600 kW pode alimentar até 12 pontos de recarga, distribuindo dinamicamente a capacidade entre eles.
Isso não significa que doze carros possam receber simultaneamente 600 kW cada um.
Significa exatamente o oposto: há uma determinada quantidade de potência disponível que é compartilhada de forma inteligente entre vários veículos.
Do ponto de vista do operador, isso permite tentar aproveitar por mais tempo a capacidade que já está instalada.
Mais carros conectados podem significar mais kWh vendidos
Voltemos ao nosso exemplo.
Uma estação com dois pontos de 300 kW pode atender no máximo a dois carros simultaneamente.
Se chegarem quatro veículos, dois terão que esperar, mesmo que os carros que estão sendo carregados não estejam utilizando constantemente os 300 kW que os carregadores poderiam fornecer.
Em uma instalação com seis pontos e 600 kW compartilhados, os quatro poderiam se conectar.
Talvez nenhum veículo receba permanentemente 300 kW, mas a estação pode estar fornecendo uma proporção muito maior de seus 600 kW totais.
E, para os negócios, isso é muito importante.
Mais veículos conectados podem significar mais sessões de carregamento, mais tempo de uso da infraestrutura e mais kWh fornecidos ao longo do dia.
Isso ajuda a explicar os resultados publicados pela Kempower. Nas estações norte-americanas estudadas pela empresa, aquelas que utilizavam carregamento distribuído registraram, em média, um uso 83% maior do que as instalações com configurações de potência fixa.
Esse é exatamente o argumento comercial da empresa: fazer com que a mesma infraestrutura elétrica possa atender simultaneamente a mais carros e fornecer mais energia.
Para o motorista também pode ser melhor, embora nem sempre ele carregue com a potência máxima possível.
Sob o ponto de vista do usuário, a situação é diferente.
Vamos imaginar que estamos viajando e podemos escolher entre duas estações.
A primeira tem dois carregadores de 300 kW.
A segunda dispõe de seis pontos que compartilham dinamicamente 600 kW.
Se chegarmos à primeira e os dois carregadores estiverem ocupados, ter 300 kW não nos serve de nada. Teremos que esperar.
Na segunda, temos muito mais chances de encontrar um ponto livre e começar a recarga imediatamente.
Pode acontecer de nosso carro receber 150 ou 180 kW em vez dos 250 kW que poderia alcançar em condições ideais.
Mas começar a carregar imediatamente a 150 kW pode fazer com que terminemos nosso trajeto mais cedo do que se esperássemos 15 minutos para acessar depois um carregador de 300 kW.
Por isso, para o motorista, a potência máxima também não explica por si só quão boa é uma estação de carregamento.
Também é preciso levar em conta quantos pontos existem, quantos estão funcionando, quantos estão ocupados e qual potência a estação realmente pode fornecer quando vários veículos carregam simultaneamente.
Mas isso não significa que a potência deixe de ser importante
Seria um erro levar o argumento ao extremo oposto.
A solução não consiste simplesmente em instalar dezenas de conectores e distribuir entre eles uma potência insuficiente.
Se uma estação tem 600 kW disponíveis e chegam simultaneamente muitos veículos capazes de aceitar uma potência elevada, será necessário distribuir essa capacidade, e a velocidade individual de carregamento pode diminuir.
Além disso, os carros elétricos mais modernos estão elevando rapidamente suas capacidades de recarga.
Arquiteturas de 800 volts e novas gerações de baterias permitem manter potências cada vez maiores durante uma parte significativa da sessão de carregamento.
Em corredores de alta demanda, especialmente durante deslocamentos de longa distância, dispor de potência total suficiente continuará sendo essencial.
Por isso, a questão não deve ser encarada como uma escolha entre potência ou número de pontos.
A chave está em encontrar o equilíbrio entre essas duas variáveis.
Uma estação de recarga se parece cada vez menos a uma gasolinera
Há também uma diferença fundamental em relação ao abastecimento tradicional.
Quando um carro entra em uma gasolinera, o posto fornece combustível em um ritmo relativamente constante e previsível.
Na recarga elétrica, cada carro se comporta de maneira diferente.
Um pode solicitar 250 kW.
O que está ao seu lado, apenas 80 kW.
Cinco minutos depois, o primeiro pode ter reduzido para 150 kW, enquanto chega um terceiro veículo preparado para receber mais de 200 kW.
A estação precisa gerenciar continuamente essas demandas, tentando aproveitar ao máximo a capacidade de conexão disponível.
Isso faz com que a gestão energética e o software se tornem uma parte cada vez mais importante de uma estação de recarga rápida.
Não se trata simplesmente de instalar postes capazes de oferecer uma determinada cifra de potência.
Trata-se de decidir como distribuir uma capacidade elétrica limitada entre vários carros cujas necessidades de potência mudam constantemente.
E é aí que realmente está o negócio
A notícia da Kempower faz muito mais sentido sob essa perspectiva.
A empresa não está dizendo que um carregador de 100 kW seja melhor que um de 350 kW, nem que os carros devam carregar mais devagar.
O que ela afirma é que, do ponto de vista de um operador, ter mais veículos conectados e distribuir inteligentemente a potência disponível pode permitir um uso mais eficiente de um investimento muito caro.
E isso pode se traduzir em mais energia fornecida, mais sessões de carregamento e um retorno do investimento mais rápido.
É preciso lembrar, além disso, que a Kempower tem um interesse comercial evidente por essa conclusão.
A empresa vende justamente sistemas de carregamento distribuído, e a análise foi feita em estações norte-americanas conectadas à sua própria plataforma ChargEye. Seus resultados mostram ainda uma correlação, mas não que a instalação de mais conectores gere automaticamente um uso maior.
Uma estação com oito pontos pode registrar mais uso simplesmente porque está localizada em um lugar com muito maior demanda do que outra com dois pontos.
Por isso, os dados não devem ser interpretados como uma receita universal.
Eles servem, no entanto, para levantar uma questão que se tornará cada vez mais importante à medida que o parque de carros elétricos crescer.
A melhor estação não precisa ser necessariamente aquela que anuncia o maior valor em kW.
150 kW.
250 kW.
350 kW.
400 kW.
Mas uma estação de recarga é bem mais complexa.
Para saber se ela foi bem projetada, seria necessário conhecer também sua potência total disponível, o número de pontos, como essa potência é distribuída, o que acontece quando todos estão ocupados, qual é sua disponibilidade real e quanto energia ela consegue fornecer ao longo do dia.
Para o operador, essas variáveis determinam o quanto ele consegue aproveitar seu investimento.
Para o usuário, elas podem determinar algo ainda mais simples: se ele consegue chegar, conectar seu carro e continuar sua viagem ou precisa esperar que outro veículo termine de carregar.
E isso explica por que uma estação com seis ou oito pontos corretamente dimensionados pode ser, em determinadas condições, mais útil e também mais rentável do que outra com apenas dois carregadores capazes de apresentar uma potência máxima impressionante.