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16/07/2007

Os carros elétricos estão quase prontos; as baterias, não

The New York Times
De Kevin Cameron
Engenhoso e bonito, o Chevrolet Volt, um projeto em estudo para uma nova iniciativa no campo dos carros elétricos, dominou as manchetes que vieram da Feira de Automóveis de Detroit, em janeiro passado. Mas a parte relativa ao lançamento do veículo trazia um asterisco.

 The New York Times 
Compartimento de baterias no centro do Chevrolet Volt


O carro que prometia muita economia, algo equivalente a 64 quilômetros por litro nos carros movidos a gasolina, e uma autonomia total de 1.030 quilômetros, usando um sistema interno recarregável, tinha um grande problema: as baterias de íon de lítio necessárias para transformar o projeto em realidade ainda não estão disponíveis, e não estarão até, no mínimo, 2010, segundo os especialistas do setor.

O Volt não é o único automóvel que está esperando que as baterias de íon de lítio fiquem prontas para encarar a estrada. Uma reportagem publicada no mês passado na "Nikkan Kogyo Shimbun", uma revista empresarial japonesa, dizia que a próxima geração de automóveis Toyota Prius sofrerá um atraso de seis meses porque a empresa decidiu que as baterias de íon de lítio ainda não estão prontas.

Oficialmente, o lançamento do novo modelo não foi adiado porque a Toyota jamais anunciou uma data para o lançamento, mas tal decisão terá grandes conseqüências: voltar a usar as baterias de níquel metal hidreto nos Prius atuais significa ter que encontrar espaço para um conjunto fornecedor de energia maior e mais pesado.

John Hanson, porta-voz da Toyota, afirmou que embora a companhia enxergue "um grande potencial" nas baterias de íon de lítio, ela quer garantir aos compradores do futuro Prius o mesmo nível de acessibilidade e confiabilidade do qual eles desfrutam nos modelos atuais.

Ecologia por decreto
A busca por baterias que forneçam uma autonomia suficiente a um custo razoável já dura um século. A energia elétrica era uma alternativa viável quando os automóveis começaram a ganhar popularidade, mas ela acabou perdendo a batalha para os motores a combustão na década de 1920.

Assim como o rei Canuto, que como regente da Inglaterra ordenou à maré que retrocedesse, o Estado da Califórnia decretou em 1990 que os carros elétricos que não causam poluição deveriam surgir no mercado. Os automóveis movidos a bateria elétrica parecem ser uma solução sensata para o problema da poluição do ar urbano porque os poluentes são produzidos no local em que a energia elétrica é gerada, e não nos lugares nos quais os carros trafegam.

Desde o início da década de 1990, o preço da gasolina dobrou, e com isso aumentou também a motivação para a busca de alternativas. A tecnologia de baterias evoluiu consideravelmente.

Os carros híbridos surgiram, com preços que refletem a necessidade de duas fontes de energia, em vez de uma só, e dotados de uma bateria que por si só custa um terço do preço total do automóvel. O híbrido recarregável --cuja bateria pode ser recarregada por meio de um tomada na parede, bem como por um motor de combustão interna do próprio veículo-- atraiu fãs entusiasmados.

Antes de 1990, a principal escolha em termos de bateria era aquela de chumbo ácido, a familiar bateria que dá partida nos motores dos carros atuais, e a de níquel-cádmio. A bateria de chumbo ácido é bem confiável, mas é pesada em relação à pequena quantidade de energia que é capaz de armazenar. As baterias de níquel-cádmio oferecem mais quilometragem por peso e tamanho, mas são bem menos atraentes porque não contam com um sistema de reciclagem bem estabelecido. Estas baterias são também no mínimo quatro vezes mais caras que as tradicionais.

A tendência real que norteia o desenvolvimento das baterias consiste nos equipamentos eletrônicos portáteis e instrumentos de energia sem fio, e não nos veículos. Ambos são aparatos volumosos. O padrão nas pesquisas tem sido a bateria de níquel metal hidreto, que é capaz de armazenar três vezes mais energia que as células de chumbo ácido em um invólucro do mesmo tamanho. A bateria de níquel metal hidreto é o tipo mais comumente utilizado em veículos híbridos ou apenas elétricos porque elas duram bastante --a garantia da Honda para a bateria do Civic híbrido em determinados Estados norte-americanos é de dez anos ou 150 mil milhas (241 mil quilômetros). Mas ela é bem mais cara que uma bateria de chumbo ácido básica. E como uma recarga rápida demora três horas, elas não são a resposta para o projeto da Califórnia relativo aos carros comuns de emissão zero.

Outro tipo de bateria surgiu em 1991 --a bateria de íon de lítio. O seu baixo peso --o lítio é o terceiro elemento mais leve-- melhorou a capacidade energética média por peso, e desenvolvimentos subseqüentes na área de química de eletrodos indicam que até 2010 essa será a tecnologia vencedora para todas as aplicações (ela já é comum em dispositivos como telefones celulares e computadores laptop).

Um problema tem sido a durabilidade, já que as unidades de íon de lítio toleram apenas 750 ciclos de descarga e recarga, o que equivale a cerca de dois anos de funcionamento, antes que a deterioração dos terminais que conduzem a corrente reduza a capacidade de carga. Uma mudança de um terminal feito de carbono para outro de óxido de espinélio titanato de lítio traz a promessa de aumento deste desempenho para 9.000 ciclos e 20 anos de uso.

Existem muitos outros produtos químicos usados em baterias --sódio-enxofre, níquel-zinco e níquel-ferro--, mas as principais candidatas para o uso em veículos elétricos continuam sendo aquelas baseadas em níquel metal hidreto e íon de lítio.

O controle de temperatura é um fator importante a se levar em consideração no desenvolvimento de baterias para automóveis. Alguns tipos de célula ou eletrodo necessitam de uma temperatura mais elevadas do que outros para funcionar. E existem também limites de temperatura máxima --o aquecimento e os incêndios de baterias de íon de lítio em computadores laptop foram manchetes na imprensa.

Todas as baterias perdem gradualmente a carga para pequenas correntes internas, que geram calor da mesma forma que uma torradeira elétrica. Se a deterioração do eletrodo aumentar suficientemente essa auto-descarga, pode ocorrer um super-aquecimento catastrófico. Novos químicos usados na confecção de eletrodos ou equipamentos eletrônicos de controle externo prometem eliminar este perigo.

Até o momento, a capacidade das baterias de íon de lítio tem aumentado entre 8% e 10% ao ano, o que, no decorrer de uma década, dobrou a capacidade delas de armazenar energia. Isto, bem como a melhoria da química de eletrodos, fez com que os carros movidos a bateria elétrica se tornassem mais atraentes.

Crédito
A grande questão é: células de baterias de íon de lítio são suficientes para empurrar, com boa autonomia e custo acessível, um esportivo como o Roadster da Tesla?
A Tesla, uma nova empresa de carros elétricos que pretende lançar o seu modelo Roadster, de US$ 98 mil, no terceiro trimestre deste ano, desenvolveu um sistema de armazenagem de energia composto de 6.831 células de lítio, cada uma com o tamanho aproximado de uma pilha AA (pequena). Segundo a companhia, o sistema é capaz de impulsionar o veículo por 322 quilômetros.

Com a perspectiva de uma maior autonomia e de baixo custo de recarga, os veículos de bateria elétrica começam a dar a impressão de ser um instrumento maior e mais prático --que poderá fazer mais sentido do que os carros elétricos que usam células de combustível a base de hidrogênio para produzir energia.

Mas será que os cidadãos urbanos e suburbanos comprarão muitos desses pequenos veículos elétricos a um preço que concorra com o dos carros econômicos movidos a gasolina? E teriam as baterias sido suficientemente aperfeiçoadas para alcançarem tal preço? Ou será que as novas soluções para o problema das emissões fazem do pequeno turbodiesel a principal opção, como ocorre na Europa?

No final, tudo acaba dizendo respeito ao preço. UOL

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