No início do do século XX, com os automóveis a dar os primeiros passos via a massificação, existia um dilema sobre qual a tecnologia que iria dominar. Nesse tempo existiam 3 tecnologias, vapor, combustão e elétrico (sim em 1900 já existiam automóveis elétricos), A primeira tecnologia "a cair" foi o vapor, esta tecnologia correspondia aos automóveis menos eficientes, de realçar que a máquina a vapor tem uma grande desvantagem, é necessário criar vapor, isto implica que o nosso automóvel teria que aquecer uma caldeira uma hora antes de utilizar. Assim sendo, ficamos com duas tecnologias disponíveis o motor a combustão (solução defendida por Henry Ford) e o motor elétrico (soluçado defendida por Thomas Edison). Os automóveis elétricos na altura eram silenciosos e livres de emissões (como hoje em dia), contudo, a densidade energética era muito reduzida o que um automóvel elétrico dessa época era pesado e a sua autonomia extremamente reduzida. Do outro lado, o combustível era barato e a sua maior densidade energética conseguiu impor-se, apesar de ruidosos e poluidores. Aos dias de hoje passados mais de 120 anos, o motor a combustão ainda domina o mercado automóvel. Contudo, passados estes anos voltamos ao dilema do início de século temos 3 soluções mas seguramente apenas uma vai-se impor.
Automóvel Hibrido
Os motores a combustão estão a evoluir para motores híbridos, compostos por um motor a combustão, um ou vários motores elétricos (sendo que também funcionam como geradores) e uma bateria. Os automóveis híbridos conseguem ser mais eficientes quando comparados com motores a combustão, essa diferença de eficiência é maior em circuito urbano.
Dentro da categoria dos híbridos existem duas subcategorias, os auto recarregáveis e os plug-in. Os autocarregáveis otimizam o funcionamento de forma a utilizar o motor elétrico a baixas velocidades sempre que a bateria o permita, quando o motor a combustão inicie utiliza parte da energia para a locomoção e o restante para recarregar a bateria. Em acelerações "a fundo", trabalham os dois motores em simultâneo o elétrico e o de combustão. No caso do plug-in, o principio de funcionamento é idêntico, contudo apresenta uma bateria com maior capacidade e autonomia elétrica que tipicamente varia entre 40 Km até 100 Km. Os híbridos plug-in também se distinguem dos autocarregáveis pela possibilidade de recarregar a bateria numa tomada ou posto de carregamento. Os híbridos plug-in em relação aos auto recarregáveis, conseguem trabalhar mais tempo em modo elétrico com menor consumo de combustível, contudo apresentam um preço maior quando comparado com um autocarregável.
Automóvel Elétrico
No iniciou deste século verificamos uma grande evolução nas baterias, nomeadamente as baterias de iões de lítio, que aumentaram significativamente a densidade energética assim como o número de ciclos de carga. Esta evolução permitiu finalmente lançar automóveis elétricos como uma solução viável economicamente. Os automóveis elétricos quando comparados com os a combustão apresentam várias vantagens:
Alta eficiência energética: um motor elétrico pode ter eficiências na ordem dos 90%, sendo que um motor a combustão a eficiência máxima ronda os 30% e pode ser inferior quando usado em circuito urbano,
Menos emissão de CO2: Os motores elétricos não emitem nenhum tipo de gás, a emissão de CO2 vai depender da rede elétrica pois raramente temos uma produção 100% sem emissões.
Silenciosos: Os motores elétricos quase não emitem ruido, para segurança dos peões, os fabricantes de automóveis foram obrigados a colocar um pequeno ruido para reduzir riscos de atropelamentos.
Manutenção económica: Enquanto os motores térmicos tem uma manutenção dispendiosa, os motores elétricos praticamente não necessitam manutenção. A travagem regenerativa permite também reduzir custos de manutenção do sistema de travagem.
Em termos de desvantagem existe apenas uma que é a bateria, apesar de ser apenas uma tem grandes implicações:
Densidade energética: Apesar de no início salientar que a densidade energética das baterias aumentou significativamente, ainda não aumentou o suficiente, uma bateria com autonomia de 600 Km pode pesar cerca de 600 Kg, em termos de combustível 30 litros de gasóleo podem ser suficientes para a mesma autonomia.
Tempo de carga: Nos carregadores domésticos uma carga dura cerca de 8 horas, sendo que numa tomada comum poderá durar até 24 horas. Na maioria dos carregadores públicos, uma carga completa pode durar entre 2 a 4 horas. Nos carregadores de alta potência, uma carga pode demorar 30 a 40 minutos. Qualquer das soluções é bem mais lenta que o abastecimento de combustível.
Duração: Também no inicio realcei que o número de cargas também aumentou, contudo ainda não o suficiente, por norma uma bateria com a tecnologia atual é expectável ter 8 a 10 anos de duração até ser necessário substituir.
Preço: O elevado preço das baterias pode ditar o fim antecipado de um automóvel elétrico. Sendo um componente que custa vários milhares de euros pode não compensar a sua substituição
Hidrogénio
Os automóveis a hidrogénio ainda são raros no mercado, ainda estão a surgir novos protótipos com diferentes soluções tecnológicas. O hidrogénio como combustível liga-se com o oxigénio e forma vapor de água.
O Mirai que é um automóvel a hidrogénio produzido em série é composto por depósitos de hidrogénio que totalizam cerca de 150 litros e podem armazenar 5,6 kg de hidrogénio a 700 bar. Esse hidrogénio e convertido em eletricidade por meio de células de combustível, essa eletricidade é armazenada numa bateria que por sua vez alimenta um motor elétrico.
Comparando os automóveis a hidrogénio com os elétricos o hidrogénio tem as seguintes vantagens:
Abastecimento rápido - Encher o tanque de hidorgénio é quase equiparável a encher combustível.
Vida útil dos depósitos - Os depósitos de hidrogénio tem uma vida útil de 10 anos. A troca dos depósitos certamente será mais barata que a troca de uma bateria num veiculo elétrico.
Por outro lado, tem também desvantagens:
Eficiência energética - A produção de hidrogénio verde a partir de eletricidade passa pelos seguintes processos até entrada da energia na bateria: eletrólise (processo para transformar água em hidrogênio e oxigénio), compressão a 700 bar, distribuição, transformação de hidrogénio e oxigénio em eletricidade numa célula de combustível ou combustão. Este processo poderá ter um rendimento entre 30% e 40%. o carregamento de bateria com eletricidade poderá ter 80% a 90% de rendimento.
Distribuição e pontos de abastecimento - a distribuição de hidrogénio a 700 bar não é tarefa fácil. A rede de distribuição e reduzida ou quase inexistente.
Conclusão
No futuro curto prazo os híbridos e até os automóveis a combustão ainda andarão no mercado, contudo, tal como os automóveis a vapor no século passado os automóveis a combustão incluindo os híbridos, serão os primeiros a desaparecer.
Para os elétricos saírem vencedores, é necessário uma nova geração de baterias com maior densidade energética e durabilidade. Por sua vez o hidrogénio poderá impor-se mediante baixos custos de produção de energia renovável, assim como uma aposta para instalação de infraestrutura de distribuição.
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