Baterias menores e carregamentos ultrarrápidos: será este o futuro dos carros elétricos?

O futuro do carro elétrico depende da resolução de uma equação complexa: reduzir os custos de fabricação e o consumo de recursos sem forçar os motoristas a abrir mão da versatilidade que esperam de seu veículo. As baterias desempenham um papel importante nesse desafio, tanto pelo seu preço quanto pelo peso que adicionam ao conjunto. E diminuir seu tamanho pode ser uma das chaves para tornar os carros elétricos mais acessíveis, embora haja uma condição que não deve ser negligenciada.

A proposta exige que se reconsidere uma das prioridades da indústria, que há anos apostou em um esforço para fabricar baterias cada vez maiores, a fim de oferecer maior autonomia. Em vez de seguir por esse caminho, a Agência Francesa para a Transição Ecológica (Ademe) sugere apostar em veículos mais leves e baterias menores. O problema é que menor capacidade significa menos autonomia, portanto a recarga teria de assumir um papel muito mais importante.

A ideia faz sentido em teoria. Uma bateria menor custa menos, requer menos materiais e permite reduzir o peso do veículo. Ela também pode ajudar a diminuir o desgaste dos pneus e as exigências estruturais do chassi. No entanto, convencer os compradores a abrir mão de parte da autonomia não será fácil, especialmente porque os preços dos carros elétricos continuam sendo um obstáculo para muitos motoristas. A alternativa seria compensar essa menor capacidade com recargas muito mais rápidas, mas aí surgem novas dificuldades técnicas e econômicas.

Uma bateria pequena que se recarrega em poucos minutos

Para entender o impacto da redução do tamanho das baterias, basta observar seu peso. De acordo com os dados do estudo da Ademe, um pacote de 60 kWh pesa cerca de 340 kg, enquanto um de 90 kWh chega a 510 kg. A diferença é considerável para um componente que influencia tanto o custo quanto a eficiência do veículo. Além disso, os materiais ativos responsáveis pelo armazenamento de energia representam mais da metade da pegada de carbono da bateria analisada pela instituição francesa. A fabricação das células e do alumínio utilizado nelas, bem como dos módulos e do conjunto completo, também exerce um impacto significativo.

Agora, será que um comprador aceitaria uma bateria de 30 kWh em um SUV compacto se isso significasse ter apenas cerca de 200 quilômetros de autonomia? Para muitos motoristas, essa capacidade pode ser suficiente para deslocamentos diários, especialmente se eles tiverem um carregador em casa. No entanto, viagens longas continuariam sendo um problema se fosse preciso parar a cada uma hora e meia ou duas horas para carregar e esperar meia hora ou mais. Por isso, a proposta não consiste apenas em instalar baterias menores, mas também em fazer com que as paradas sejam mais curtas.

A recarga rápida deveria se tornar uma ferramenta capaz de compensar boa parte dessa perda de autonomia. Em vez de transportar uma grande quantidade de energia armazenada no subsolo do carro, o motorista poderia recorrer à rede quando precisasse recuperar a autonomia. Dessa forma, uma bateria menor poderia cobrir os deslocamentos diários e manter um nível razoável de uso na estrada, desde que as estações de recarga estivessem bem distribuídas e oferecessem potências elevadas de forma contínua.

Mas existe uma diferença importante entre anunciar uma potência máxima de carga elevada e mantê-la durante uma parte significativa da sessão. Alguns carros elétricos alcançam valores impressionantes por alguns instantes, mas a potência diminui à medida que o nível de carga sobe ou quando a temperatura da bateria não é adequada. Para que essa estratégia funcione, não basta atingir um pico de potência chamativo: seria necessário manter uma recarga muito rápida durante um período de carga suficientemente longo.

Lá é onde começam as complicações. Uma bateria pequena que suporte entre 300 e 400 kW precisa ser projetada para aguentar um fluxo de energia muito elevado sem sofrer desgaste prematuro ou atingir temperaturas excessivas. Isso exige uma química adequada, eletrônica de potência avançada e um sistema de refrigeração capaz de eliminar o calor rapidamente. Algumas soluções, como a refrigeração direta das células por meio de líquidos, têm sido utilizadas até agora principalmente em veículos de alto desempenho e modelos de gama alta.

Todo esse equipamento ocupa espaço, aumenta o peso e eleva o custo de fabricação. A tecnologia poderia ter lugar em um SUV familiar de preço elevado, mas transferi-la para um carro urbano econômico é muito mais complicado. Em veículos pequenos, cada quilograma e cada centímetro contam, e um sistema térmico sofisticado pode consumir parte da economia obtida com a redução da capacidade da bateria. As soluções de refrigeração mais simples, por sua vez, podem limitar a potência de carregamento durante viagens longas.

O custo de uma rede de recarga ultrarrápida

O cenário ideal proposto por esta estratégia seria um carro elétrico com uma bateria de cerca de 50 kWh, oferecendo uma autonomia real de aproximadamente 250 km em rodovias. Para o uso cotidiano, isso é mais que suficiente. Para viagens, as estações de carregamento ultrarrápidas permitiriam recuperar a energia necessária em paradas curtas. Dessa forma, a indústria poderia reduzir o tamanho das baterias sem forçar os motoristas a aceitar necessariamente uma experiência de uso muito mais limitada.

No entanto, para que essa abordagem funcione, é necessária uma infraestrutura que ainda não está disponível em todos os lugares. Os pontos de carregamento capazes de fornecer 400 kW ou mais continuam sendo menos comuns do que os de potências menores e exigem instalações elétricas preparadas para suportar uma demanda considerável. O problema não acaba com a compra dos carregadores: também é preciso analisar a conexão à rede, as necessidades de transformação elétrica e a capacidade disponível em cada local.

A análise publicada na França indica que uma estação com meia dúzia de pontos de recarga de alta potência pode chegar a um milhão de euros antes dos impostos, se for incluída a conexão elétrica. O investimento pode aumentar quando a localização não dispõe de uma conexão adequada e é necessário instalar um transformador específico. A isso se somam a manutenção e os custos associados à potência contratada, que podem ser especialmente elevados em instalações projetadas para atender vários veículos ao mesmo tempo.

A dificuldade está no fato de que essas infraestruturas precisam ser rentáveis. Se as estações receberem um número insuficiente de usuários, será complicado recuperar o investimento. E se o custo de construção e operação for elevado, os operadores terão que encontrar maneiras de transferi-lo para seus clientes. Nesse cenário, a economia obtida ao comprar um carro elétrico com bateria menor pode ser anulada pelos custos de cada recarga, especialmente durante viagens longas e em pontos de corrente contínua de maior potência.

A proposta da Ademe abre, portanto, um debate que vai além da capacidade das baterias. Fabricar carros elétricos mais leves e acessíveis pode ser uma boa forma de reduzir o consumo de materiais e facilitar seu acesso a mais motoristas. Mas não parece razoável dar como certo que uma rede de recarga ultrarrápida poderá substituir sem mais as baterias de grande capacidade. Para que a mudança seja vantajosa, será necessário equilibrar o preço do veículo, sua autonomia real, a velocidade de carregamento e o custo da infraestrutura.

Em resumo, o futuro não precisa ser dividido entre carros elétricos com baterias enormes e modelos com capacidades excessivamente limitadas. A chave estará em encontrar um ponto intermediário que permita reduzir custos sem transformar cada viagem longa em um sofrimento de longas esperas em cada estação, e que permita ter carros capazes de atender às nossas necessidades no dia a dia, mas que também nos permitam viajar sem precisar recorrer a centenas de kWh.