Como avaliar o consumo de carros elétricos?

Os principais fatores que contribuem para o elevado uso de energia em automóveis movidos a energia térmica referem-se tanto às despesas quanto ao impacto ambiental. Os fabricantes de veículos se esforçam para produzir modelos em conformidade com regulamentações de emissões cada vez mais rigorosas, ao mesmo tempo em que apresentam números de eficiência de combustível economicamente atraentes para clientes em potencial.

Para avaliar com precisão o impacto ambiental dos veículos eléctricos, é necessário excluir considerações relacionadas com as emissões de dióxido de carbono e concentrar-se noutros factores, como a fonte de electricidade utilizada para os alimentar. Além disso, embora os custos iniciais possam ser mais elevados devido à tecnologia avançada envolvida, as poupanças a longo prazo proporcionadas pelas despesas operacionais significativamente mais baixas associadas aos carros eléctricos tornam-nos uma opção atractiva para consumidores ambientalmente conscientes.

Considerando a importância da autonomia relativamente à utilização de veículos eléctricos, há também que considerar outro factor crítico – nomeadamente, o consumo. O grau em que um carro elétrico pode utilizar energia de forma eficiente determina se ele terá maior autonomia ou menor autonomia durante viagens prolongadas. Na verdade, pode argumentar-se que o consumo desempenha um papel mais significativo em viagens mais longas em comparação com o tamanho da própria bateria.

Apesar das explicações fornecidas pelos fabricantes e dos anúncios relativos aos valores de consumo WLTP, continua a existir uma confusão considerável em torno dos princípios fundamentais da mobilidade eléctrica. Para esclarecer, é necessário compreender a metodologia de medição do consumo de veículos elétricos, bem como as diversas inter-relações entre capacidade de armazenamento de energia, taxa de carregamento, consumo de energia e autonomia.

O que há em uma bateria?

Os veículos elétricos utilizam uma unidade de medida conhecida como quilowatt-hora (kWh) para quantificar a quantidade de energia que armazenam. É importante distinguir isto dos quilowatts (kW), que denotam uma medida de potência – especificamente, 1 kW equivale a 1.000 watts. Uma representação gráfica abaixo ilustra a distinção entre essas duas unidades através da analogia de uma torneira e uma banheira.

A diferença entre kW e kWh com a analogia de uma banheira.//Fonte: Loadmap

No cenário representado, a torneira representa uma tomada elétrica, enquanto a banheira desempenha a função de uma bateria acumuladora. Uma unidade de medida conhecida como “kWh” significa a quantidade de energia que pode estar contida em uma bateria de armazenamento quando ela é carregada com uma potência de um quilowatt por um período de sessenta minutos. Utilizando a ilustração fornecida, se a torneira fornecer uma vazão de água de mil watts por um período de sessenta minutos, o acúmulo resultante na banheira será de um kWh.

Na verdade, a aplicação de operações matemáticas na medição de potências e na quantificação de energias muitas vezes necessita da utilização de unidades mais complexas do que aquilo que pode ser inicialmente percebido como simples ou cativante.

No domínio do carregamento rápido, um feito impressionante como reabastecer um quilowatt-hora de energia em apenas 20 segundos através de uma taxa de carregamento de 180 kW é realmente viável. Por outro lado, estender o tempo de carga para uma hora inteira e manter a mesma potência produz uma capacidade substancial de 180 kWh. No entanto, continua a ser um cenário hipotético, uma vez que não existe atualmente nenhum veículo com capacidade para sustentar velocidades tão elevadas durante um período prolongado.

No futuro, é imperativo evitar confundir quilowatts (kW) e quilowatts-hora (kWh), da mesma forma que evitaríamos confundir litros e litros por 100 quilómetros num automóvel movido a energia térmica. Permitam-me elucidar o método pelo qual quantificamos o consumo de energia de um veículo elétrico.

Como saber o consumo de um carro elétrico?

A avaliação dos veículos termodinâmicos utiliza normalmente os litros gastos por cada 100 quilómetros como critério de medição, o que é verdade especialmente em França. Contudo, em alguns casos, como nos Estados Unidos e no Reino Unido, a métrica pode alternativamente ser expressa em termos de quilómetros percorridos por unidade de combustível ou de milhas percorridas por galão. Essencialmente, ambas as métricas quantificam a quantidade de energia necessária para percorrer uma distância específica, representando uma o volume de líquido necessário para uma determinada autonomia, enquanto a última denota a extensão linear alcançável através da utilização de uma única unidade de combustível ou lubrificante.

Nos veículos elétricos, uma unidade de medida mais adequada do que o litro é o quilowatt-hora (kWh), que substitui a medida anterior. O consumo de um veículo elétrico pode ser expresso em kWh por 100 quilômetros percorridos ou em watt-hora por quilômetro.

A equivalência conceitual entre esses dois parâmetros, apesar de possíveis variações em suas unidades de medida, fica evidente quando se considera que podem ser aplicados de forma intercambiável ajustando fatores como 1.000 para consumo de energia e 100 para distância percorrida. Esta abordagem é comumente empregada por muitos fabricantes que preferem usar kWh/100 km como uma comparação análoga a L/100 km no domínio dos veículos térmicos. No entanto, a Tesla destaca-se como um dos poucos fabricantes que opta por Wh/km como uma medida mais precisa da eficiência dos veículos eléctricos, embora isto possa não transmitir necessariamente uma mensagem mais clara a todos os consumidores.

Plataforma elétrica BYD com suas baterias Blade.//Fonte: Raphaelle Baut

Para determinar a autonomia de um veículo com bateria de 50 quilowatts-hora (kWh) em condições específicas de consumo de energia, podemos realizar o seguinte cálculo. Se o veículo consumir 20 kWh por 100 quilômetros percorridos, a bateria se esgotará após percorrer 250 quilômetros. Isto é análogo a comparar a eficiência de combustível de um veículo com um tanque de gasolina de 50 litros e uma taxa de consumo de 20 litros por 100 quilômetros percorridos, o que resultaria em um tanque vazio após percorrer 250 quilômetros.

Se as magnitudes relativas do consumo de eletricidade não transmitirem uma mensagem clara, fornecerei informações adicionais relacionadas aos métodos tradicionais de condução nas estradas urbanas.

-Carro urbano elétrico: 12 kWh/100 km -Elétrico compacto: 13 kWh/100 km -Sedã elétrico: 15 kWh/100 km -SUV elétrico compacto: 17 kWh/100 km -SUV elétrico familiar: 20 kWh/100 km

Para aprofundar, é necessário estabelecer que estes valores de consumo de energia em quilowatts-hora decorrem de uma manifestação imediata de potência medida em quilowatts, derivada diretamente da alimentação da bateria. Consequentemente, isto implica que, ao conduzir a uma velocidade média de 100 quilómetros por hora, percorrendo uma distância de 100 quilómetros numa hora, com uma potência instantânea de 15 quilowatts fornecida pela bateria ao(s) motor(es), resultaria numa energia taxa de consumo de 15 quilowatts-hora por 100 quilômetros percorridos.

Da mesma forma, se possuirmos uma potência imediata de 20 quilowatts e viajarmos a uma velocidade de 130 quilómetros por hora durante 46 minutos, teremos percorrido uma distância de 100 quilómetros e o nosso consumo de energia ascenderá a 15 quilowatts-hora. por 100 quilómetros percorridos (resultante do gasto de 20 quilowatts num período de (46/60) horas, o que equivale a 15 quilowatts-hora).

Na verdade, existe uma disparidade desconcertante entre a expectativa e a realidade, dado que o apetite tende a aumentar à medida que a velocidade aumenta; este fenômeno tem uma proporcionalidade direta com o cubo da velocidade. Conseqüentemente, pode-se observar um raio de ação acentuadamente diminuído em velocidades elevadas dentro de um automóvel movido a eletricidade, o que se tornará evidente momentaneamente.

E autonomia nisso tudo?

A eficiência dos motores elétricos é notavelmente elevada, de modo que o consumo de energia dos veículos elétricos é significativamente impactado por vários fatores ambientais, incluindo velocidade, resistência ao vento e temperatura ambiente. Por outro lado, os motores de combustão interna em veículos térmicos tradicionais apresentam eficiências mais baixas, resultando numa menor sensibilidade a influências externas. Assim, apesar da presença de variáveis ​​ambientais semelhantes, o impacto global no consumo de combustível é comparativamente mínimo para os automóveis térmicos convencionais devido ao seu desperdício de energia inerentemente maior.

O esgotamento da vida útil da bateria em veículos elétricos selecionados pode diminuir inesperadamente pela metade na transição do terreno urbano para velocidades elevadas de 130 quilômetros por hora durante o deslocamento ao longo da rodovia. Apesar de minimizar o consumo de energia nas cidades para uma média de 10-12 quilowatts-hora por cem quilómetros percorridos, no momento em que o veículo acelera além dos limites padrão, ultrapassa o limite de 20 quilowatts-hora por cem quilómetros. Esta anomalia contrasta fortemente com o desempenho apresentado pelos automóveis tradicionais com motor de combustão interna, onde tais flutuações são incomuns ou inexistentes.

Consumo VW ID.4.//Fonte: Raphaelle Baut para este site

Com base na experiência pessoal, observou-se que um aumento de 15% na velocidade leva a um aumento aproximado de 30% no uso de energia entre veículos elétricos específicos durante a condução em rodovias.

Considere um caso em que se opta por dirigir um Tesla Modelo Y a uma velocidade de 130 quilômetros por hora em vez de 110 quilômetros por hora. Tal decisão resultaria num aumento do consumo de energia de 18 kWh por 100 quilómetros percorridos, totalizando um aumento de 28% no consumo de energia apenas devido à velocidade mais elevada de 18%. Por outro lado, os veículos com eficiência e aerodinâmica inferiores suportariam um fardo ainda maior, uma vez que o seu consumo de combustível aumenta exponencialmente quando ultrapassam um limite pré-determinado. Assim, torna-se imperativo gerir meticulosamente o consumo de energia sempre que possível, nomeadamente quando este se torna fundamental para a realização de uma determinada viagem.

Maneiras de otimizar o consumo

Sem dúvida, quando se busca reduzir o gasto energético, a velocidade de cruzeiro assume suma importância. Em essência, à medida que a carga da bateria diminui, é prudente desacelerar o ritmo.

Num ambiente urbano, a otimização da eficiência de combustível torna-se particularmente desafiadora, sendo necessária a implementação de estratégias eficazes ao nível do condutor. Hábitos como maximizar a travagem regenerativa para recuperar energia e evitar acelerações repentinas são cruciais para alcançar um desempenho ideal. Além disso, minimizar o uso de calor durante operações em baixa velocidade é pertinente para reduzir o consumo de energia, especialmente ao embarcar em viagens breves.

O pré-aquecimento ou resfriamento da bateria e da cabine interna antes dos deslocamentos diários pode resultar na diminuição do consumo de combustível, especialmente durante os meses mais frios. Porém, é importante considerar a fonte de energia utilizada para esse processo, pois ela será obtida por meio de uma tomada elétrica durante o carregamento do veículo ou diretamente da própria bateria caso não esteja conectada. Portanto, deve-se pesar as economias potenciais em relação à conveniência proporcionada por tais ações.

Em viagens prolongadas, especialmente para veículos com capacidades de recarga lenta, pode ser conveniente diminuir a velocidade para conservar energia e chegar rapidamente ao destino. Ao sacrificar apenas vinte minutos de tempo de condução em comparação com trinta minutos adicionais gastos no carregamento, podem-se evitar potenciais inconvenientes durante o trajeto. Consequentemente, é prudente monitorizar a eficiência do combustível como medida de precaução, para que não surjam dificuldades inesperadas durante a viagem. Portanto, caberia aos indivíduos adotar uma abordagem conservadora, que em última análise se revela o método mais eficiente.

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