INFRAESTRUTURA PARA CARREGAMENTO DOS VEÍCULOS ELÉTRICOS DA AMÉRICA DO NORTE, ÁSIA E EUROPA IMPLANTADO NA REALIDADE BRASILEIRA: UTOPIA OU REALIDADE?
Classificação e histórico dos veículos elétricos, produção de veículos elétricos no Brasil, arquitetura utilizada nos veículos elétricos e investimento e infraestrutura de carregamento pelo mundo.
3. CLASSIFICAÇÃO DOS VEÍCULOS ELÉTRICOS
4. HISTÓRICO DOS CARROS ELÉTRICOS
4.1 INÍCIO E QUEDA DOS CARROS ELÉTRICOS
4.2 RECOMEÇO E ESTABILIZAÇÃO DOS VEÍCULOS ELÉTRICOS
5. PRODUÇÃO DE VEs NO BRASIL
6. ARQUITETURA UTILIZADA NOS VE
6.2 CONTROLADOR DE CARGA
6.3 POTENCIÔMETRO
6.5 TRANSMISSÃO
6.6 SISTEMA DE FREIO REGENERATIVO
7. NÍVEIS DE CARREGAMENTO DOS VEs
7.1 NÍVEL DE CARGA 1
7.2 NÍVEL DE CARGA 2
7.3 NÍVEL DE CARGA 3
8. NORMAS E PADRONIZAÇÕES DOS PLUGS DE ENTRADAS DAS TOMADAS UTILIZADAS NO CARREGAMENTO DOS VE
9. INVESTIMENTO E INFRAESTRUTURA DE CARREGAMENTO PELO MUNDO
9.1.1 Infraestrutura de recarga nos EUA
9.1.2 Infraestrutura de recarga no Canadá
9.2.1 Infraestrutura de recarga na China
9.2.2 Infraestrutura de recarga no Japão
9.3.1 Infraestrutura de recarga na Alemanha
9.3.2 Infraestrutura de recarga na Holanda
9.3.3 Infraestrutura de recarga na Noruega
9.3.4 Infraestrutura de recarga em Portugal
10. INFRAESTRUTURA DE RECARGA E INCENTIVOS PARA ENTRADA DE VEs NO BRASIL
12. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
13. CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES
Esta monografia tem como finalidade apresentar o nível da infraestrutura brasileira para o carregamento de veículos elétricos comparando com a existente no momento em países como Estados Unidos da América, Alemanha, China, entre outros. Elaborou-se uma pesquisa bibliográfica descritiva oriunda de documentos audiovisuais e documentos textuais, relatando os fatos pesquisados, com base em análises de pesquisadores e institutos. A pesquisa teve natureza predominante qualitativa, com finalidade pura, onde estão sintetizados todos os dados bibliográficos encontrados. As considerações finais indicam que no momento o Brasil não se mostra preparado para o aumento da frota de carros elétricos, devido à falta principalmente de infraestrutura adequada e ao alto valor de investimento para implantação de novas estações de recarga.
Palavras-chave: Veículos elétricos. Postos de carregamento. Infraestrutura de recarga.
This monograph aims to present the level of Brazil's infrastructure for charging electric vehicles compared to the current structure in countries such as United States of America, Germany, China, among others. It was developed a descriptive research coming from audiovisual documents and textual documents, reporting the facts, based on analyzes of researchers and institutes. The research was predominantly qualitative with pure purpose, which are summarized all bibliographic data found. Final considerations indicate that at the time Brazil is not prepared to increase the electric car fleet, especially the lack of infrastructure and high investment value for deploying new charging stations .
Keywords: Electric Vechicles. Points of charge. Infrastructure of charge.
É uma realidade para todos os institutos de pesquisa e pesquisadores especializados na utilização do petróleo, que o mesmo está ficando cada vez mais escasso e em um futuro próximo acabará. A BP (British Petroleum) divulgou um estudo que aponta o fim das reservas de petróleo nos próximos 53 anos. As pesquisas da companhia revelaram que 1,687 trilhões de barris serão consumidos até 2067 e que Rússia e Venezuela têm as reservas que acabarão por último. Estes dados tem como base as reservas petrolíferas existentes no momento, não levando em conta possíveis descobertas durante este período.
Muitas outras instituições estimam datas do fim do petróleo, algumas com mais tempo do que a Britsh Petroleum, algumas com menos, levando em conta esta realidade indiscutível, que o petróleo vai acabar, se faz cada vez mais necessária a adequação de todos os países as novas tecnologias.
Existe também a questão da diminuição da emissão de poluentes, onde cada vez mais existe a cobrança dos órgãos reguladores para com os países exigindo esta diminuição. Recentemente aconteceu na França a conferência do clima da ONU, onde foi estabelecido 2ºC como teto para o aumento da temperatura do planeta devido o aquecimento global, outro ponto da conferência foi o estabelecimento de um acordo onde os países mais ricos concordaram em doar aos mais pobres US$ 100 bilhões por ano até 2025 para que tomem ações de diminuição da emissão de poluentes. Com a aprovação consensual dos 195 delegados presentes ao encontro, o mundo ganhará um compromisso de todos os países, e não só dos mais desenvolvidos com a redução de emissões de carbono para combater o aquecimento global. O acordo valerá a partir de 2020.
Aliado à estes temas e a evolução natural do setor automotivo, o crescimento da utilização de carros elétricos já vem se tornando uma realidade, pouco a pouco mais países começam a mostrar o aumento de vendas deste segmento. Mas por enquanto este crescimento vem se mostrando muito mais relevante nos países mais desenvolvidos como EUA, China, Japão e outros países da Europa. Um bom exemplo é a Noruega, onde o governo dá benefícios de corte de taxas, isenção de pedágios e de custos com estacionamentos públicos onde o proprietário ainda pode abastecer o carro gratuitamente. Devido à estes incentivos e a estrutura do país preparada para abastecer os veículos elétricos, no primeiro trimestre de 2015 foram vendidos aproximadamente 8 mil unidades. Outra potência na utilização deste segmento é o EUA que no mesmo período vendeu 14 mil veículos elétricos. No Brasil o número de veículos licenciados, segundo dados da Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea), foi de 1,8 mil de 2012 a 2015, contando entre estes veículos, os 100% elétricos e os híbridos.
Com base nos conhecimentos antes de realizar a pesquisa, acredito que o Brasil não esteja se preparando adequadamente para acompanhar a evolução da mobilidade no que tange aos carros elétricos, atrasado em relação ao nível de outros países como Estados Unidos, Japão e Holanda que já possuem muitas estações de carregamento em seus territórios. No Brasil a implantação destas estações ainda está em fase de planejamento.
Pretende-se ao longo do trabalho verificar a condição atual das formas de abastecimento dos carros elétricos no Brasil, identificando como parâmetros positivos países da Europa, Ásia e América do Norte, que já têm boa parte da sua frota de veículos híbridos ou puramente elétricos. Busca-se esclarecer se no momento o país está preparado para o aumento da frota de carros elétricos ou não, demonstrando como objetivo secundário quais as normas já estabelecidas para padronização deste carregamento, como por exemplo, o tipo de plug utilizado como tomada, quais devem ser as formas de cobrança e qual tempo padrão de carregamento das baterias.
Em termos de mobilidade para resolver os problemas de escassez de petróleo e emissões de poluentes na atmosfera, os carros elétricos são a "tecnologia do momento", sendo que o primeiro carro elétrico construído com sucesso se deu por volta do ano de 1890. A volta da utilização dos motores elétricos nos automóveis urbanos vem sendo levada em conta novamente há algum tempo, onde o principal motivo para esta volta é a evolução das baterias, que no momento, apesar de ainda serem caras, atendem a este segmento de uma forma aceitável.
Com isso se faz necessário saber se o Brasil está preparando sua infraestrutura, de modo a acompanhar a transição de veículos movidos a combustíveis fósseis para veículos puramente elétricos, assim como está sendo feito em países da Europa, nos EUA, China e Japão, pois segundo projeções da CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz) em 2030 o Brasil deverá ter uma frota de carros elétricos entre 5 e 13,3 milhões.
No presente trabalho a maior parte dos dados são coletados através de pesquisas bibliográficas de natureza qualitativa: documentos audiovisuais e documentos textuais, indicando o nível de implantação das novas tecnologias para o carregamento dos carros elétricos, no Brasil e em outros países como Estados Unidos, Holanda e Japão. Utilizando a metodologia de entrevista, com pesquisadores alinhados com o tema do trabalho.
A pesquisa tem finalidade pura, sintetizando todos os dados bibliográficos encontrados. Do tipo descritiva, utilizando a estratégia de pesquisa documental. Com temporalidade transversal e delineamento correlacional contendo dados descritivos de várias variáveis.
Segundo INEE (2016), veículos elétricos (VE) são aqueles acionados por pelo menos um motor elétrico, e podem ser classificados em cinco famílias de acordo com a forma como a energia elétrica é disponibilizada a bordo. São elas:
VE à bateria (VEB) - A energia é fornecida por um conjunto de baterias que são recarregadas na rede elétrica. Muitos modelos são competitivos para determinados nichos de mercado, estão disponíveis em diversos países e são fabricados tanto por indústrias tradicionais como novas como a Tesla Motors.
VE Híbrido (VEH) - A energia é fornecida por um gerador a bordo que é acionado por um MCI (Motor à Combustão Interna). Estes veículos também usam sistemas de bateria e capacitores para acumular energia elétrica, permitindo que o MCI só opere nas condições ótimas ou fique desligado. Destacam-se dois tipos básicos de VEH: o VEH serial onde as rodas são acionadas apenas pelo(s) motor(es) elétrico(s) e o VEH paralelo onde as rodas podem ser acionadas pelo MCI em paralelo com o motor elétrico. Recentemente surgiu o conceito de veículos "plug in", isto é, veículos que podem ser ligados à rede elétrica para carga de baterias e dispõem de motor/gerador a bordo para carga das baterias, o que ajuda na extensão da autonomia e adição de potência em ladeiras e arrancadas mais fortes.
VE de célula à combustível (VECC) - A energia vem da transformação da energia do hidrogênio em eletricidade, dada por um equipamento elétro-químico. Esta tecnologia é objeto de muita pesquisa na atualidade e diversos fabricantes apostam nela como o futuro dos veículos. O hidrogênio poderá ser distribuído diretamente ou produzido a partir do metano (gás natural), metanol ou etanol. O VECC também usa a bordo importantes sistemas de acumulação de energia, sejam baterias ou capacitores.
VE ligado a rede troleibus - Nestes VE a energia é fornecida pela rede elétrica. Trata-se do tipo mais presente no Brasil (estado de São Paulo).
VE solar (VES) - A energia é recebida e distribuída por placas fóto-voltáicas (FV). Restrito ao ambiente das universidades que trabalham com as FV, é pouco provável que o VES venha a se transformar em um veículo de uso prático pelas restrições de tamanho dos veículos que limitam a dimensão dos painéis e consequentemente sua potência.
No presente trabalho os veículos elétricos abordados serão o VEB e o VEH (plug in), pois ambos necessitam de fontes externas de energia elétrica para o carregamento de suas baterias. Esta recarga pode ser feita através dos eletropostos, pontos públicos de recarga, vagas residenciais com tomadas de recarga, entre outros.
4.1. INÍCIO E QUEDA DOS CARROS ELÉTRICOS
Segundo Hoyer (2007), o histórico dos carros elétricos está relacionado com o das baterias. O belga Gaston Planté realizou em 1859 a demonstração da primeira bateria utilizando chumbo e ácido, este equipamento veio a ser utilizado por diversos veículos elétricos que foram desenvolvidos a partir do início da década de 1880 na França, EUA e Reino Unido. Na virada do século, o mercado norteamericano se dividia principalmente entre os veículos elétricos e os a vapor. Neste período de 1880 a meados de 1900 o veículo elétrico era então considerado tecnologicamente superior aos demais. Em 1899, um veículo elétrico foi o primeiro automóvel a quebrar a barreira dos 100km/h. Os carros elétricos utilizavam componentes elétricos parecidos com os dos bondes, principal meio de transporte público das grandes cidades na época, o que contribuia para os fabricantes destes automóveis terem uma rede industrial bem desenvolvida e com fácil acesso à fornecedores. Em sua maioria os fabricantes de carros elétricos procuravam vender produtos caros a consumidores de alto poder aquisitivo.
Em 1901, Thomas Edison, motivado em melhorar o potencial dos veículos elétricos, desenvolveu a bateria níquel-ferro, com capacidade de armazenamento maior que a bateria de chumbo, mas com custo de produção mais elevado, nesta época já era nítido perceber que a falta de capacidade de armazenamento das baterias era o ponto fraco do automóvel elétrico, quando comparado à autonomia e maior facilidade de abastecimento dos veículos com motores à combustão interna que foram alavancados pela expansão da rede de distribuição de gasolina. Outro fator para a diminuição dos veículos elétricos e aumento dos veículos com MCI foi a manutenção dos mesmos ser realizada por profissionais especializados em conserto e manutenção de bicicletas, ao passo que eram poucos os mecânicos que compreendiam o funcionamento de motores elétricos e das baterias. Os veículos elétricos praticamente desapareceram em 1935, pois neste período houveram poucos avanços na tecnologia dos motores elétricos e das baterias, em contrapartida a gasolina era abundante e os MCI passavam por contínua melhoria.
4.2. RECOMEÇO E ESTABILIZAÇÃO DOS VEÍCULOS ELÉTRICOS
De acordo com DOE (2014), no início dos anos 70 houve um aumento dos preços do petróleo e começou a se especular sobre a escassez da gasolina. Em 1976 o Congresso americano autorizou o Departamento de Energia a apoiar pesquisas e desenvolvimentos relacionados aos veículos elétricos e híbridos. Mesmo com pesquisas e novos desenvolvimentos os veículos produzidos na década de 1970 ainda possuíam desvantagens em comparação com carros movidos à gasolina, sendo que uma destas era a velocidade máxima dos carros que girava em torno de 65 km/h.
Na década de 90, com os novos regulamentos federais e estaduais relacionados à emissões de poluentes, como a Lei do Ar Limpo de 1990, voltaram os esforços para a viabilização da utilização dos carros elétricos nos EUA. Durante este período as montadoras1 começaram a modificar alguns de seus modelos de veículos populares em veículos elétricos, que no momento alcançavam velocidades mais altas e tinham desempenho comparável com veículos movidos à gasolina, chegando a aproximadamente 100 km/h.
Lançado no Japão em 1997, o Toyota Prius se tornou o primeiro veículo elétrico produzido em massa, tendo seu lançamento mundial em 2000, fazendo muito sucesso. Este veículo utilizava bateria de níquel, uma tecnologia que foi apoiada por pesquisas do Departamento de Energia.
Outro fato que ajudou na ascensão dos veículos elétricos foi o anúncio em 2006, que uma pequena empresa do Vale do Silício, a Tesla Motors, iria começar a produzir um carro elétrico esportivo de luxo que poderia percorrer mais de 320 km com uma única carga. Em 2010, a Tesla Motors pegou um empréstimo milionário com o Departamento de Energia dos EUA para estabelecer uma fábrica na Califórnia. O anúncio da Tesla e subsequente sucesso estimulou outras grandes montadoras a acelerar os desenvolvimentos de seus próprios veículos elétricos, como é o caso da Nissan que no final de 2010 lançou no mercado americano um carro puramente elétrico, o LEAF.
Recentemente o Departamento de Energia dos EUA ajudou à desenvolver a tecnologia de bateria de lítio-íon, o que permitiu reduzir aproximadamente 50% dos custos da bateria utilizada nos veículos elétricos, ao mesmo tempo melhorando seu desempenho em relação a sua capacidade de armazenar energia e à durabilidade, fazendo com que o preço final dos veículos caísse, tornando-os mais acessíveis para os consumidores. No momento existem 23 modelos plug-in elétrico e 36 modelos híbridos à disposição dos consumidores.
A primeira tentativa de produção em larga escala de VEs no Brasil ocorreu no final dos anos 1970 e início dos anos 1980, quando a Gurgel S.A., em parceria com Furnas Centrais Elétricas S.A. desenvolveu dois modelos de carros elétricos, o Itaipu Elétrico e o Itaipu 400, respectivamente nas figuras 1 e 2.
Figura 1: VE Itaipú elétrico
Figura 2: VE Itaipú 400
FONTE: Gurgel800
Segundo Peres (2000), estes dois veículos não se estabeleceram ganhando espaço no mercado devido à medidas de nacionalização e substituição do petróleo, também por possuírem uma baixa autonomia e elevados custos.
Em 2016 está prevista a produção de um novo VE no Brasil, o Nanico Car, projeto do designer Caio Strumiello, desenvolvido na cidade de São Gonçalo do Amarante, a 60 quilômetros de Fortaleza, no Ceará. Os desenvolvedores do veículo negociam a doação de um terreno de 12 hectáres com a prefeitura da cidade estimando um investimento inicial de R$ 8 milhões para a produção de até 500 unidades ao mês. O veículo possui dois lugares, tem um motor elétrico de 7,5 kW que proporciona até 80 quilômetros de autonomia, seu pacote de baterias é recarregado em até 6 horas em uma tomada convencional. Com seus 280 quilos, pode atingir a velocidade máxima de 70 km/h. Air bags e freios com ABS também estão presentes para atender aos requisitos de carros produzidos no Brasil.
O Nanico Car, figura 3, é um projeto com emissão zero. Sua comercialização tem um preço estimado de R$ 20 mil.
Figura 3: Nanico Car
Os fabricantes pretendem oferecer junto ao veículo, um kit de painéis solares, sem custo, para serem instalados na garagem e com capacidade de 9 kW. Ou seja, além de recarregar o veículo, esses painéis servem para inserir uma pequena quantidade de energia na rede da casa. Atualmente já existe uma versão do Nanico sendo comercializada, mas é movida a Gás Natural e tem preço de R$ 16.500.
Os VE apresentam arquitetura e funcionamento diferente dos veículos com MCI. Para exemplificar estas peculiaridades será utilizado como parâmetro de estudo principal o veículo Tesla S, produzido pela Tesla Motors2. Este veículo teve seu primeiro exemplar vendido em 2012 e atingiu em 2015 a marca de 100 mil unidades vendidas no mundo.
6.1. BATERIA
A bateria na maioria dos VEBs, assim como no Tesla S se localiza sob o piso do habitáculo, entre o eixo dianteiro e o traseiro como mostra a figura 4, contribuindo para a estabilidade do veículo com o peso distribuído 48% à frente e 52% atrás, baixando o centro de gravidade.
Figura 4: Placa de bateria entre eixos
A bateria é composta de 7 mil células bem pequenas, a disposição final dos pólos positivos e negativos na placa da bateria não é conhecida, a Tesla considera este um segredo comercial. A capacidade da bateria na versão topo de linha é de 85 kWh e pesa cerca de 500 kg incluindo a fiação e sistema de arrefecimento, o peso total do veículo está por volta de duas toneladas.
A bateria contém células de íons de lítio cilíndricas Panasonic NCR18650A de 3070mAh e 3,6 V montadas na vertical e espaçadas entre si para melhor dissipação do calor, como mostra a figura 5.
Figura 5: Células de íons de lítio
O sistema de aquecimento da bateria é feito através de uma mistura de água e glicol, este aquecimento tem a finalidade de impedir o congelamento quando o veículo está exposto à temperaturas muito baixas.
O sistema de arrefecimento nesta estrutura de bateria com muitas células pequenas, é feito através da refrigeração líquida o que permite o sistema suportar altas temperaturas.
A Tesla Motors indica uma autonomia de 500 km e dá garantia de oito anos e quilometragem ilimitada para a bateria de 85 kWh. O veículo possui garantia de quatro anos, ou seja, a garantia da bateria espelha uma confiabilidade muito grande por parte da montadora.
6.2. CONTROLADOR DE CARGA
O controlador de carga realiza a ligação entre a bateria e o motor, ditando a quantidade de energia do motor a ser transmitida para as rodas. À medida que o motorista acelera, o controlador envia mais energia da bateria para o motor aumentando o torque do mesmo e a velocidade do veículo. Assim que o condutor retira o pé do acelerador, o controlador comanda a redução do envio de energia e o carro deixa de acelerar. O controlador de carga de um VE pode funcionar com corrente alternada (CA) ou corrente contínua (CC).
6.3. POTENCIÔMETRO
O potenciômetro pode ser classificado como um elemento de segurança do controlador de carga. Existem dois potenciômetros ligados ao controlador e que estão ligados ao pedal do acelerador. Em toda aceleração feita pelo condutor, os dois potenciômetros fazem comparações um com o outro para evitar que o aumento da energia enviada às rodas aconteça de forma desequilibrada. Se as condições do aumento de potência solicitada pelo motorista ao acelerar o carro, forem equilibradas entre as rodas, o carro acelera, se não forem o carro não acelera, pois o comando é barrado e não chega ao controlador, ou seja, o controlador se mantém sempre fazendo a leitura de ambos os potenciômetros e só envia a informação se os sinais forem compatíveis.
Os VEs utilizam tanto motores síncronos3 CA como é o caso do Nissan Leaf, como motores assíncronos4 CA, utilizado no Tesla S. Este motor para girar utiliza um campo eletromagnético, hoje a Tesla produz este motor com cilindros de cobre pois é um ótimo condutor. Quando o motor é alimentado eletromagneticamente o cilindro de cobre interno começa a girar sendo cerca de 3 vezes mais eficiente que um MCI. O motor é ligado diretamente às rodas traseiras como ilustra a figura 6, sem a necessidade de utilização da transmissão convencional, pois o motor transmite torque constante na arrancada até aproximadamente os 6 mil RPM, a partir daí o torque vai diminuindo com o aumento de velocidade, como pode ser notado na curva da figura 7 abaixo. Comparando-se o traço preto da figura, que é a curva de torque de um MCI 4 cilindros de alta performance, com o traço vermelho, que é de um motor elétrico utilizado no Tesla, pode-se notar a diferença dos torques, onde o do motor elétrico apresenta o torque máximo logo na arrancada enquanto o MCI atinge seu torque máximo por volta dos 4 mil RPM.
Figura 6: Motor elétrico acoplado no eixo traseiro
Figura 7: Curva de torque Tesla S
FONTE: Simplesmente
A figura 8 mostra as curvas que relacionam a potência do motor com o número de RPMs do motor elétrico versus o MCI à gasolina. Podendo notar na curva que os motores elétricos tem torque máximo a partir da partida praticamente enquanto os MCI alcançam seu torque máximo com número de rotações bem mais elevada.
Figura 8: Motor elétrico versus MCI
Na versão com bateria de 85kWh o motor possui 422 cv e torque máximo constante de 61,2 kgfm. Segundo Mosca (2015), o conjunto de bateria e motor faz com que o veículo chegue aos 100 km/h em 4,6 segundos e atinja uma velocidade máxima de 212 km/h.
6.5. TRANSMISSÃO
Os VEs utilizam apenas uma relação direta final com redução 9,73:1, ou seja, não utiliza o tradicional sistema de transmissão, e por isso tem menos elementos que causam perdas mecânicas, segundo Contestini (2014) a perda é de 2% no sistema utilizado no Tesla S. Enviam para as rodas traseiras mais torque e potência que um carro com transmissão convencional. O acionamento do motor elétrico é feito por meio de um inversor de frequência, não necessitando de transmissão para girar o motor no sentido reverso. Em termos mecânicos o veículo poderia ser conduzido no sentido reverso na mesma velocidade que para frente, porém os fabricantes impedem que isto aconteça através de proteções via software.
6.6. SISTEMA DE FREIO REGENERATIVO
O sistema de freio regenerativo inicia seu funcionamento no momento que o motorista após acelerar o veículo, faz o movimento inverso retirando o pé do acelerador. Neste momento é acionado o freio regenerativo que impõe uma resistência magnética à rotação do motor freiando o carro e recuperando energia elétrica que recarrega a bateria e aumenta a autonomia do veículo.
Segundo Lenz (2014), o VE Nissan Leaf pode recuperar até 39% da energia cinética do veículo, usando a mesma para recarregar a bateria. Mas a frenagem não fica somente por conta do freio regenerativo nos VEs, também é utilizado um sistema de freios de atrito convencional5. Ainda de acordo com Lenz (2014), o Nissan Leaf tem sua autonomia estendida em cerca de 25% com a utilização do freio regenerativo.
De acordo com Osório (2013), em 1991, o conselho da EPRI (Electric Power Research Institute) reuniu-se com o objetivo de convidar as partes interessadas da indústria de VEs para estabelecer o consenso sobre os métodos e requisitos de carga. Três níveis de carga foram definidos pela EPRI e cadastrados na norma do NEC (National Electrical Code) dos EUA.
7.1. NÍVEL DE CARGA 1
Este nível de carga é chamado de modo lento, sendo efetuado normalmente em áreas residenciais por meio de uma tomada típica de uma instalação de uso final ou à rede de baixa tensão que faz parte da rede de distribuição. Neste modo de carregamento, é usada uma tensão padrão de 120 VAC, com corrente de 15A ou 20A e taxa de potência máxima de 3,44 kW, o que tem como consequência um aumento no tempo de carregamento da bateria, que fica em torno de 8 a 10 horas para atingir 100% da capacidade.
7.2. NÍVEL DE CARGA 2
Este é o modo de carga mais apropriado para o carregamento dos VEs, pois se encontra em instalações públicas e privadas, possuindo uma tensão de 240 VAC com uma tomada monofásica e corrente de 40A, podendo fornecer uma taxa de carregamento ou potência de carga de até 3.3kW. Tem um tempo de carregamento estimado em 7 horas, para que se alcance o nível de 100% da bateria.
7.3. NÍVEL DE CARGA 3
O modo de carga nível 3 é também chamado de modo de carga rápida. Foi desenvolvido para carregar a bateria dos VEs com uma taxa de carregamento maior do que 60 kW. Desta forma, a bateria pode ser carregada até atingir 80% de sua capacidade em menos de uma hora. Este modo de carga rápida tem sua instalação destinada para estações de serviço com aplicações comerciais e públicas, semelhante aos postos de combustíveis. Utiliza uma tensão de 480 VAC com circuito trifásico. Dependendo da aplicação, o fornecimento da taxa de carregamento varia de 60 até 150 kW.
Existem dois principais tipos de conectores para o carregamento de VEs, um é o conector no padrão SAE J1772-2009 (figura 9), para conexão de carregadores nível 1 e 2.
Figura 9: Conector SAE J1772-2009
FONTE: Automóveis elétricos
O SAE J1772 é uma norma norte-americana (na verdade uma coleção de recomendações) para conectores elétricos para veículos elétricos mantidos pela Society of Automotive Engineering e tem o título formal "SAE - Prática Recomendada para Veículos de Superfície J1772" e "SAE - Acoplador de Carga Condutiva para Veículos Elétricos". Ela cobre as características físicas gerais, os requisitos elétricos, o protocolo de comunicação, e o desempenho para o acoplamento condutor e o sistema de carga elétrica do veículo. A intenção é definir uma arquitetura comum para o sistema de carregamento dos veículos elétricos, incluindo os requisitos operacionais e os requisitos funcionais e dimensionais para os correspondentes conectores de entrada dos veículos. A SAE vem desenvolvendo também, uma variante de conector acoplador combinado, a partir do J1772, com pinos adicionais para acomodar carga CC rápida em 200-450VCC, até 90 kW. Isso também irá usar a tecnologia Power Line Carrier para a comunicação entre o veículo, e o meio exterior, como o carregador e a rede inteligente.
Na Europa, o acoplador combinado é baseado em um conector de carga tipo 2 (VDE) AC, mantendo total compatibilidade com a especificação SAE para carga em CC e com o protocolo GreenPHY PLC (Power Line Communication).
O protocolo de sinalização J1772 foi concebido para a estação de abastecimento, ou EVSE (Electric Veihicle Supply Equipment), fornece um sinal de detecção de sua presença conectado a entrada do veículo. O veículo detecta que ele está conectado assim entrando em bloqueio, evitando que se movimente enquanto estiver conectado. A operação de carga pode ser interrompida simplesmente desconectando o cabo do veículo. A especificação técnica foi descrita, inicialmente, na versão de 2001 da SAE J1772 e, posteriormente, na IEC 61851. O conector SAE J1772 é considerado robusto o suficiente para uma gama de temperatura de operação de -40 °C até +85 °C.
Quando se coloca, por exemplo, um Nissan Leaf para carregar, independente se ligá-lo a uma rede elétrica CA de tensão de 127V ou de 220V, a corrente ficará limitada a um mesmo valor 15A. Isso ocorre pois é o próprio VE que limita a corrente, em conformidade com o porte do seu carregador embarcado, cuja potência atual é de 3,3 kW. Todavia, é importante saber, também, como é que as concessionárias de energia brasileiras lidarão com isso e a quanto, exatamente, elas irão limitar a capacidade de corrente abastecimento a partir da rede CA.
Outro conector é o JARI DC de alta tensão, projetado pela TEPCO para carregamento rápido em CC (480 VCC, 125 A), usando o protocolo CHAdeMO (carregador nível 3). Existem diferenciações destes conectores DC, variando de acordo com os fabricantes do VE. Mas em geral são conectores para sistemas de carregamento rápido. A figura 10 à seguir mostra quatro conectores de alta tensão diferentes.
Figura 10: Conectores DC de alta tensão
FONTE: Long Tail Pipe
Para melhor resumir o que foi explicado no capítulo, na tabela 1 abaixo pode-se ver os tipos de conectores e suas características.
Tabela 1: Tipos de conectores e níveis de carga
JARI DC (CHAdeMO)
JARI DC (GB/T)
JARI DC (COMBO 1)
JARI DC (COMBO 2)
Como todos sabem, existem diferenças culturais, monetárias, climáticas, entre muitas outras de um país para o outro. Neste tópico será abordada a situação e as diferenças na infraestrutura para o carregamento de VEs, dos principais países envolvidos na sua utilização. A divisão dos mesmos se dará por sua localização territorial. São estas localizações: América do Norte, Ásia e Europa.
9.1. AMÉRICA DO NORTE
Na América do Norte está situado um país que é parâmetro para qualquer outro que deseje ter sucesso na utilização dos VEs, os EUA. Também está presente o Canadá que mostra estar bem preparado para esta mudança dos veículos com MCI para motores elétricos.
9.1.1. Infraestrutura de recarga nos EUA
De acordo com DOE (2014) foram investidos nos EUA 115 milhões de dólares para ajudar a construir uma infraestrutura de carregamento que suportaria a demanda nacional. Montadoras e outras empresas privadas também instalaram seus próprios carregadores em locais chave nos EUA. Existindo mais de 234 mil VEH (plug in) e VEB nos EUA hoje.
A SAE International, organização de cientistas e engenheiros automotivos, recentemente adotou uma entrada de recarga padronizada em todo o país, para que a maioria dos veículos elétricos possa utilizar qualquer estação. Mas algumas empresas, como a Tesla Motors, tem redes diferenciadas de pontos de carregamento (figura 11), ditos de alto desempenho, que utilizam entradas diferenciadas, e em teoria levam menos de quatro horas para carregar da reserva ao 100% de carga.
Figura 11: Ponto de carregamento Testa Motors
Já a Nissan oferece dois anos de recarga grátis em carregadores nível 2 para os donos do Leaf, em estações da própria Nissan e em outras que participam do subsídio pelo cartão EZ-Charge6. Entre elas as da ChargePoint.
Existem duas grandes empresas detentoras de postos de carregamento nos EUA, são elas, a ChargePoint possuindo mais de 18 mil estações e a Car Charging Group com aproximadamente 13 mil. Sendo a maioria destes postos, de recarga normal nível 2, ou seja, fornecem tensão de 240 volts e corrente de 15 ampéres, com tempo estimado de carregamento da carga reserva aos 100% em 7 horas.
A ChargePoint é a maior rede norte-americana de postos públicos de recarga normal nível 2 para carros elétricos de passeio, pois a segunda maior rede de recarregadores públicos é a Car Charging Group, da Flórida, que recentemente absorveu duas startups do ramo e agora conta com pouco mais de 13 mil estações de recarga em 35 estados norte-americanos. A maioria de nível 2 também.
Somando a ChargePoint com a Car Charging Group, 31 mil estações públicas de recarga para carros elétricos nos EUA estão disponíveis. Cada uma dessas estações pode atender dois ou três veículos simultaneamente, então tomando como parâmetro que existem 3 pontos de carregamento em cada localização, mais de 93 mil carros podem estar sendo recarregados ao mesmo tempo, sem incluir os supercarregadores da Tesla Motors e os pontos de recarga residenciais, de escritórios das grandes empresas e de montadoras espalhados pelo país. Tal número se concentra nas regiões metropolitanas, em especial no estado da Califórnia onde está a matriz da ChargePoint, e ainda é um número baixo comparado aos 100 mil postos de gasolina do país.
9.1.2. Infraestrutura de recarga no Canadá
De acordo com o site ChargeMap, que realiza um serviço de listagem de todos os pontos de carregamento públicos ou semi-públicos para VEs, existem 1013 postos de carregamento espalhados pelo Canadá.
Em Ontário, os motoristas que optam por esses VEs têm direito a uma série de regalias, como descontos de US$ 4 mil a US$ 10 mil no preço do automóvel. Outra vantagem é uma placa diferenciada, criada pelo Ministério de Transportes, para esses proprietários usufruirem de pistas exclusivas para veículos com mais de uma pessoa (mesmo estando sozinhos), e para que tenham facilidades de recarregamento das baterias e vagas preferenciais para estacionar em vários locais.
No país o líder de vendas dos VEs é o Chevy Volt, com 4.023 vendidos, ou 37% de todos VEs canadenses. Em segundo lugar, fica o Nissan Leaf, com 2.001 veículos vendidos. E o Tesla S é o terceiro, com 1.580.
Quebec e Ontário, são as duas províncias mais populosas do Canadá e lideram as vendas de veículos elétricos. Ambas as províncias têm políticas favoráveis ​​para mobilidade elétrica. Em Quebec, os consumidores podem obter um desconto de 8 mil dólares na compra ou locação de um VE, ou mil dólares de volta sobre a instalação de um carregador em casa. Ontário oferece US$ 8.500 de volta para a locação ou compra de um VE e um desconto de US$ 1.000 para os consumidores que adicionam um carregador residencial.
A estimativa do governo é que, em 2020, um em cada 20 carros rodando nas ruas canadenses seja movido à energia elétrica.
9.2. ÁSIA
O continente asiático é marcante por ser muito populoso, juntamente com uma grande população existe uma grande poluição, este pode ser um dos motivos de países como China e Japão estarem bem evoluídos no uso e na construção da infraestrutura para VEs.
9.2.1. Infraestrutura de recarga na China
A capital chinesa, Pequim, possui cerca de 5 mil pontos de carregamento público e 12 mil privados, construirá mais 5 mil em 2016, segundo Guanglian (2016), vice-diretor da comissão municipal de ciência e tecnologia de Pequim. O número de carros elétricos na capital chinesa chegou a quase 36 mil em 2016.
De acordo com Costa (2014), a cidade de Pequim recebeu a instalação de mil postos de carregamento rápido. Um deles pode ser visto na figura 12 a seguir.
Figura 12: Ponto de carregamento Testa Motors
Os postos foram instalados em lugares públicos como estacionamento de parques, centros comerciais, e hospitais. Também foi aprovada uma lei que obriga os novos edifícios de Pequim a terem pontos de carregamento para VEs.
A Tesla Motors fez uma parceria com a imobiliária, Hang Lung Properties Limited, para expandir sua rede de carregamento na China. A montadora vai instalar pontos de carregamento em shoppings centers da empresa imobiliária em seis grandes cidades na China. A primeira etapa do projeto, terá a instalação de 19 carregadores na cidade de Tianjin.
Atualmente estão disponíveis trinta modelos de VEBs e VEH plug-in no país. Este número aumentará para 80 por volta de 2020, muitos destes modelos serão fabricados por pequenos produtores chineses, de acordo com a IHS Automotive. Mesmo assim, tem sido difícil vender os carros elétricos na China por causa da falta de estações de carregamento.
O governo anunciou em outubro de 2015 que vai investir US$ 16 bilhões em um programa para construir pontos de carregamento pelo país para atender a 5 milhões de automóveis elétricos até 2020, para acelerar a construção das estações de carregamento, vai promover a entrada de capital privado, incluindo a emissão de títulos ou a participação em fundos de pensões. Algumas rodovias do país, incluindo trecho que liga Pequim a Xangai e Pequim a Macau, terão estações de carregamento a cada 50 km. A estatal State Grid Corporation espera construir até 2020, 10 mil estações de carregamento rápido e 120 mil pontos de carregamento em 36 mil quilômetros de vias expressas abrangendo 202 cidades.
Entre janeiro e agosto de 2015, as vendas de carros elétricos e híbridos na China aumentaram 270% em relação ao mesmo período do ano anterior, chegando a 108.654 unidades, segundo números da Associação de Fabricantes de Automóveis da China. Este aumento também se dá pela exigência do país de que as frotas de órgãos e companhias estatais sejam compostas por pelo menos 30% de carros elétricos ou híbridos plug-in. Se não cumprirem essa norma, correm o risco de perder importantes subsídios de serviços púbicos, como eletricidade e água.
Através de aplicativos de internet, motoristas de carros elétricos poderão verificar a localização e disponibilidade das instalações de carregamento, além de poder pagar a conta.
9.2.2. Infraestrutura de recarga no Japão
De acordo com Vaz, Barros e Castro (2014), a frota japonesa de VEs é de aproximadamente 55 mil.
O país possui mais estações de carregamento para VEs do que postos de gasolina comuns. Tal informação é proveniente dos dados de um levantamento feito pela Nissan, que apontou a existência de 40 mil pontos de carregamento elétrico, incluindo postos e pontos de recarga residenciais, enquanto somados, os postos de combustível convencionais são 34 mil. Estes dados impulsionam as vendas de VEs pois à medida que a rede de carregamento cresce e baterias ficam com maiores autonomias a preocupação do cliente de ficar sem energia durante percursos normais ou até mesmo viagens diminui considerávelmente.
No Japão a Open Charge Map, opera uma lista online de pontos públicos de recarga. Um aplicativo móvel usa dados de GPS para levar os motoristas ao posto elétrico mais próximo.
Na Europa se localizam muitos países ditos de primeiro mundo, com uma economia estável e constante crescimento. No que tange à implantação da infraestrutura para carregamento de VEs alguns países podem ser vistos como referência, são eles: Alemanha, Holanda e Portugal.
9.3.1. Infraestrutura de recarga na Alemanha
A Alemanha iniciou em maio de 2010 um programa chamado de "Plataforma Nacional para a Mobilidade Elétrica", com a promessa da chanceler alemã Angela Merkel de um milhão de veículos elétricos nas ruas do país até 2020. Na figura 13 é mostrado o posto de recarga para VEs inaugurado na cidade de Dresden, através deste programa. As fabricantes de veículos desenvolveram dois sistemas de recarga para atender as necessidades dos consumidores de modelos elétricos. Um que carrega 100% da bateria durante sete horas, se plugado em uma tomada de 240 V (nível 2) e, outro, que em 30 minutos abastece 80% da capacidade total do veículo (nível 3).
Figura 13: Posto de recarga em Dresden
Segundo Vaz, Barros e Castro (2014), em 2014 o número de VEs era de aproximadamente 15 mil, sem contar os VEH plug-in, os mesmos podendo ser carregados em 2850 estações de recarga.
9.3.2. Infraestrutura de recarga na Holanda
Para incentivar a condução elétrica, o país está desenvolvendo uma rede nacional de estações de recarga em cidades e ao longo de estradas. Amsterdã oferece estacionamento e recarga gratuitos aos proprietários de veículos elétricos. Com grandes incentivos fiscais, financiamentos promocionais e custos operacionais reduzidos por não haver necessidade de comprar combustível, os veículos oferecem um custo de propriedade equivalente ao dos carros convencionais. O número de veículos elétricos na Holanda vem crecendo continuamente, e os postos de recarga estão por toda extensão do país. Na figura 14 à seguir é mostrado um ponto de carregamento em um estacionamento em Arnhen.
Figura 14: Ponto de recarga em Arnhen
Uma pesquisa de 2012 com motoristas holandeses, realizada pela firma Accenture, descobriu que a maioria deles utiliza o VE como o principal veículo da família, e não como veículo secundário como se acreditava.
No país muitos motoristas começaram a fazer uso dos VEs de forma tímida, dirigindo apenas de casa para o trabalho e do trabalho para casa, percorrendo apenas destinos conhecidos onde já sabiam que a recarga na bateria poderia ser feita. Com o tempo, expandiram seus trajetos, aprendendo onde encontrar estações de recarga em estacionamentos e estradas, sendo um recurso muito importante para isso, um aplicativo de smartphone que contém todas as localizações dos pontos de recarga.
O aumento dos pontos foi atribuído ao crescente número de lojas e restaurantes oferecendo vagas com tomadas de recarga, para que os clientes possam recarregar enquanto compram ou comem. Segundo Vaz, Barros e Castro (2014) existem 6120 estações de recarga no país, abastecendo uma frota de aproximadamente 6500 VEs, sem levar em conta os VEH plug-in.
9.3.3. Infraestrutura de recarga na Noruega
Em 2014 na Noruega os VEs atingiram 20% das vendas, se tornando o maior mercado do segmento na Europa. Em março de 2016, superou 60% das vendas totais de veículos no país, de acordo com dados publicados pelo Dinside Motor.
Foram 2.595 modelos 100% elétricos, 2.042 híbridos plug-in, e 3.396 híbridos. Os carros elétricos e híbridos plug-in representam 36,7% das vendas totais. Os ótimos incentivos fiscais e isenções dadas pelo governo, favoreceram muito o aumento da comercialização destes automóveis. No país os proprietários de VEs praticamente não pagam impostos, nem mesmo pedágios. Os estacionamentos públicos são gratuitos além de se poder circular pelos corredores de ônibus e outras vias exclusivas com VEs. Os VEs no país em 2014 já representavam 2% da frota total, somando pouco mais de 50 mil unidades.
Para atender a esta demanda crescente de VE e VEH plug-in existem muitos pontos de carregamento públicos onde o proprietário pode deixar seu VE conectado à tomada por 16 horas sem custo algum. Também existem supercarregadores (nível 3) da Tesla presentes por toda extensão da Noruega, e em outros países próximos, como o Reino Unido, França e Holanda, conforme ilusta a figura 15 a seguir.
Figura 15: Pontos de carregamento Tesla Motors nível 3
9.3.4. Infraestrutura de recarga em Portugal
De acordo com Tomás (2015), o ministro do Ambiente, Jorge Moreira da Silva, anunciou que, até ao final de 2015, foram instaladas 49 estações de carregamento elétrico rápido, sendo 15 em cidades e 34 em autoestradas, do norte ao sul do país. Estes pontos devem permitir carga em 30 minutos, não devendo ter uma distância maior do que 50 km uns dos outros. Os 49 pontos resultam da reconversão de postos de Mobi.E7 convencionais já instalados. Atualmente existem 1123 pontos Mobi.E em Portugal.
A Tesla Motors programou a construção de três estações para carregamento de VEs no país, estas estações ficarão situadas no norte, centro e sul, permitindo deste modo ligar o país de uma ponta à outra. Serão três estações de alta capacidade (120 kW) capazes de carregar metade da bateria em 20 minutos.
A nova fiscalidade verde, em vigor desde janeiro de 2015, permite colocar um veículo em fim de vida para abate em local certificado e comprar um elétrico novo, beneficiando-se da devolução de €4500 sobre o preço-base. Enquanto que a compra de um híbrido plug-in concede uma redução de €3250 no imposto sobre veículos.
Em relação à interatividade, a associação Nova Energia construiu e mantém um mapa com todos os pontos de carregamento disponíveis em Portugal. O mapa contém os pontos de carregamento públicos da Wattdrive, mas tem também muitos pontos disponibilizados por empresas ou associações, que aderindo à causa, disponibilizam as sua estrutura de recarga para melhorar a mobilidade dos proprietários de VEs.
As vendas de veículos elétricos e híbridos plug-in mais do que duplicaram no país nos primeiros cinco meses de 2015, comparado ao mesmo período do ano anterior. Sendo neste período de 2015 vendidos 187 VEs e 100 VEH plug-in.
A instalação do primeiro posto de abastecimento de VEs foi no Rio de Janeiro, em 2009, por parceria entre as empresas Nissan e Petrobrás, de acordo com Estadão (2009). Em São Paulo, o primeiro posto de abastecimento de VEs foi instalado em 2012, no Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo (USP). Trata-se de iniciativa público-privada obtida de parceria com as empresas particulares EDP Energia, Sinapsis e Mitsubishi com o IEE e a Fundação Instituto de Administração (FIA). É composto por três unidades de carregamento, da marca Efacec (recargas rápida, lenta e residencial), com potência de 50 kW em corrente contínua, conforme Feldmann (2013). O custo da recarga elétrica tem se apresentado na ordem de 25% de um equivalente MCI.
Existe uma estimativa de que a rede de estações para recarga de veículos movidos à eletricidade cresça quase 20% até 2017, chegando a pelo menos 153 unidades espalhadas pelo país, enquanto que o número de veículos licenciados, segundo dados da Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea), foi de 1,8 mil de 2012 a 2015, contando entre estes veículos, os 100% elétricos e os híbridos.
As projeções da CPFL apostam em uma frota de carros elétricos entre 5 e 13,3 milhões de unidades no Brasil em 2030. Com esta base, o uso da energia para carregamento dos VEs resultaria em um aumento do consumo de energia entre 0,6% e 1,7% no Sistema Interligado Nacional (SIN). Segundo Lazzaretii (2015), diretor de estratégia e inovação do grupo CPFL, esse aumento do consumo de energia é um impacto que o sistema está estruturado para suportar. Um dos projetos pioneiros no segmento foi o da EDP, que instalou em 2012 um posto de carregamento para VEs em parceria com o Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo (IEE-USP). O projeto foi concluído em 2013, com o fechamento da unidade, e serviu para que a EDP pesquisasse melhor o negócio de mobilidade elétrica. A empresa confirmou que faz parte do seu planejamento estratégico continuar as pesquisas e os estudos que viabilizem a inclusão de veículos elétricos em redes.
A CPFL Energia inaugurou dois postos públicos de carregamento para VEs, ambos na cidade de Campinas, interior do estado de São Paulo, e tem planos para chegar a 30. Existem seis destes postos em operação no momento, contando com os dois recém inaugurados, outros dois funcionando dentro da companhia e dois instalados em parceiros privados, Natura e 3M. Está prevista a entrada de mais dois novos postos, como resultado de uma parceria com a Rede Graal. O objetivo é criar um corredor de abastecimento elétrico entre Campinas e São Paulo. No momento a implantação de um posto de recarga destes custa aproximadamente R$ 30 mil, com capacidade para recarregar um carro por vez, permitindo o reabastecimento de 80% da bateria do veículo em 30 minutos.
A Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) estimula a realização pelas distribuidoras de energia de projetos de pesquisa e desenvolvimento focados na mobilidade elétrica. Mas no momento não existe a obrigação de registrar junto ao órgão regulador as estações de recarga para veículos elétricos, o que dificulta a consolidação de dados em termos nacionais. Como não há regulamentação, os dois postos inaugurados pela CPFL ainda não podem cobrar pela energia consumida nas recargas.
Existem projetos-piloto desenvolvidos pela Itaipu Binacional. A geradora mantém 23 postos elétricos em operação, sendo doze na cidades de Curitiba, três em Brasília e oito em Foz do Iguaçu, com fins de pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias. Aproximadamente mais cem pontos funcionam em prédios e demais dependências no lado brasileiro da usina. Como a empresa também não está homologada para vender energia no mercado varejista, a instalação destes postos até o momento serve para desenvolver inovações tecnológicas, avaliar o impacto do abastecimento sobre a rede elétrica e reduzir emissões de CO².
Segundo Novais (2015), coordenador brasileiro do programa veículo elétrico, a implantação de novos postos de carregamento para VEs dependerá da necessidade de ampliar projetos e do aumento do número de veículos elétricos na frota de Itaipu. A frota da companhia tem hoje cerca de cem veículos movidos a eletricidade.
O governo federal zerou o imposto de importação para automóveis movidos unicamente a eletricidade, que antes tinham alíquota de 35%. A medida entrou em vigor no final de 2015 e exige autonomia do veículo de pelo menos 80 quilômetros com uma carga. Serão beneficiadas unidades importadas, desmontadas ou semidesmontadas. Os híbridos plug-in também tiveram incentivos, sua alíquota vai de 0 a 7%, como exigência podem levar até 6 pessoas e não podem ultrapassar 3.0 litros do motor a combustão. O Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio informou que a decisão foi tomada após amplo debate sobre o tema e que a medida busca inserir o Brasil em novas rotas tecnológicas, disponibilizando ao consumidor veículos com alta eficiência energética, baixo consumo de combustíveis e reduzida emissão de poluentes. Atualmente, apenas um modelo de carro elétrico, o compacto BMW i3, é comercializado no Brasil. Foi lançado em 2014 por um preço de venda de R$ 226 mil.
De acordo com Lakatos (2001) a finalidade da pesquisa bibliográfica é colocar o pesquisador em contato direto com o que já foi escrito sobre o tema escolhido, permitindo o reforço das análises encontradas e a manipulação das informações. Através da pesquisa bibliográfica foi necessário estabelecer contatos com diversas fontes, dados, e diferentes pontos de vista de pesquisadores. Contribuindo assim para o enriquecimento de informações do trabalho, que seguiu as seguintes etapas:
a. Exploração das fontes bibliográficas: livros, artigos científicos, teses, relatórios de pesquisa entre outros, que contêm não só informação sobre determinados temas, mas indicações de outras fontes de pesquisa;
b. Leitura do material: analisando seletivamente, retendo as partes essenciais para o desenvolvimento do trabalho;
c. Ordenação e análise crítica do material: selecionados os conteúdos mais relevantes conferindo sua confiabilidade, organizando de acordo com a melhor disposição dos dados;
d. Conclusões: obtidas a partir da análise dos dados. Mantendo a imparcialidade em relação ao problema pesquisado.
A análise dos dados foi feita de forma imparcial, levando em conta todos os fatos e opiniões relatados por pesquisadores e instituições. Buscou-se sintetizar e apresentar a situação atual do Brasil em relação a implantação da infraestrutura necessária para que se possa fazer uso dos carros elétricos sem que hajam grandes limitações por parte do carregamento das baterias.
À seguir é apresentada uma tabela que sintetiza os dados coletados através de pesquisas bibliográficas, com o intuito de permitir uma visualização clara do nível da infraestrutura de recarga em cada país, relacionando a sua quantidade populacional, a frota de VEs e VEH plug-in e a quantidade de estações de recarga.
Tabela 2: Relação da população, estações de recarga e frota de VE e VEH plug-in
ESTAÇÕES DE RECARGA*
FROTA DE VE E VEH PLUG-IN
323909206
1377817027
126479806
81267420
36269536
209535591
*Existem em média três pontos de carregamento em cada estação.
** As estações de recarga contabilizadas na China estão localizadas somente em Pequim, não sendo encontrados dados substanciais das outras localidades do país.
A figura 16 mostra gráficamente a população atual dos países pesquisados, a população da China é a maior, com 1,377 bilhões de pessoas, o segundo país mais populoso é o EUA, seguido pelo Brasil, Japão, Alemanha, Canadá, Holanda e Noruega.
Figura 16: Gráfico populacional
A figura 17 contém um gráfico que relaciona a quantidade de estações de recarga dos países, o que possui o maior número é o Japão com 40 mil postos distribuídos pelo país, seguido por EUA, China, Holanda, Alemanha, Noruega, Canadá e Brasil.
Figura 17: Gráfico das estações de recarga
A figura 18 ilustra um gráfico que relaciona a frota de VE e VEH plug-in, o país que possui a maior frota é o EUA com 234 mil unidades, seguido por China, Japão, Noruega, Alemanha, Canadá, Holanda e Brasil.
Figura 18: Gráfico da frota de VE e VEH plug-in
A tabela 3 e a figura 19 à seguir ilustram a quantidade de VEs e VEH plug-in a cada mil pessoas. O país com maior índice é a Noruega (com 9,4 veículos), seguido por EUA, Japão, Holanda, Canadá, Alemanha, China e Brasil.
Tabela 3: VE e VEH plug-in a cada mil pessoas
VE a cada mil pessoas
9,489380245
0,722424666
0,434852027
0,386904762
0,299755696
0,184575812
0,078859528
0,008590426
Figura 19: VE e VEH plug-in a cada mil pessoas
A tabela 4 e a figura 20 à seguir ilustam a quantidade de estações de carregamento por veículo, o país com um melhor índice é a Holanda com aproximadamente uma estação por VE e VEH plug-in,seguida por Japão, China, Alemanha, EUA, Canadá, Brasil e Noruega.
Tabela 4: Estações de recarga por veículo
Quantidade de estações por veículo
Figura 20: Estações de recarga por veículo
Buscando relacionar todas as tabelas e gráficos apresentados, pode-se notar que o Brasil dentre todos os países pesquisados:
É o terceiro mais populoso, com 209.535.591 milhões de habitantes;
O último em número de estações de recarga, sendo 140 espalhadas pelo país;
Possui a menor frota, de 1800 VEs e VEHs plug-in.
Tem o menor número de VEs e VEH plug-in a cada mil pessoas, aproximadamente 0,0086, para melhor entendimento pode-se dizer que existem aproximadamente 8 destes veículos a cada 1 milhão de pessoas;
Possui a penúltima posição em relação a quantidade de estações de recarga por veículo, com 0,07 postos de recarga a cada VE e VEH plug-in. Ficando na frente apenas da Noruega que possui uma frota significativamente maior em comparação a do Brasil, e poucas estações de recarga devido à pequena extensão territorial. Neste contexto, considerando o Brasil um país de dimensões continentais, não apenas o número de estações de recarga por veículo deve ser levado em conta como parâmetro, mas também a distribuição das estações de recarga ao longo da extensão territorial.
Ao longo do trabalho pretendeu-se verificar a condição atual das formas de abastecimento dos carros elétricos no Brasil, identificando como parâmetros positivos, países da Europa, Ásia e América do Norte, que já têm boa parte da sua frota de veículos híbridos plug-in e puramente elétricos. Foi esclarecido que no momento o Brasil não se mostra preparado para o aumento da frota de carros elétricos, devido à falta principalmente de infraestrutura adequada para realizar a recarga destes veículos.
Como objetivo secundário foram apresentadas as normas já estabelecidas para padronização da recarga, as formas de cobrança e qual tempo padrão de carregamento das baterias.
Com base nos conhecimentos antes de realizar a pesquisa, a hipótese era que o Brasil não mostrava uma preparação adequada para acompanhar a evolução da mobilidade no que tange aos carros elétricos, atrasado em relação ao nível de outros países como Estados Unidos da América e China, tal hipótese foi confirmada através dos dados coletados. Nos EUA existiu um investimento de US$ 115 milhões por parte do governo com o objetivo da construção de uma infraestrutura adequada para atender a atual frota de 234 mil VEs e VEH plu-in. Na China já existe um plano de governo que contará com investimento de US$ 16 bilhões até 2020 para atender a demanda de 5 milhões de VEs.
Até o momento, no Brasil não existe a obrigação de registrar junto aos órgãos reguladores as estações de recarga para veículos elétricos, o que dificulta a consolidação de dados em termos nacionais. Como não há regulamentação, os postos já inaugurados pela CPFL ainda não podem cobrar pela energia consumida nas recargas.
Segundo projeções da CPFL em 2030 a frota brasileira será de 5 à 13 milhões de VEs e VEHs plug-in.Seguindo os parâmetros de um país modelo na utilização deste segmento de veículos como a Holanda, que possui cerca de 0,94 estações de carregamento por veículo, levando em conta que no Brasil a implantação de uma estação de nível 3 custa cerca de R$ 30 mil. Chega-se a conclusão que para estar adequado a média da estimativa da CPFL, 9 milhões de VEs e VEHs plug-in até 2030, deverão ser investidos R$ 253,8 bilhões na construção de estações de recarga, dividindo este investimento por ano, pois a adequação deve ser feita gradualmente, o valor anual investido deve ser de aproximadamente R$ 18,129 bilhões começando em 2017.
Respondendo a pergunta norteadora que deu título ao presente trabalho, se a infraestrutura para carregamento dos veículos elétricos da América do Norte, Ásia, e Europa está ou pode ser implantada na realidade brasileira, a resposta é: Utopia. Tal resposta é dada diante ao enorme investimento que deve ser feito em um prazo relativamente curto, os países dados como parâmetro vem se adequando à anos, acompanhando a evolução deste segmento de veículos elétricos. Portanto, o Brasil pode sim vir a ter um mercado e uma infraestrutura robusta neste nicho, mas isto acontecerá com muito atraso em relação aos países desenvolvidos e não no presente momento.
Como possíveis propostas futuras de pesquisa que podem complementar este trabalho, e até mesmo mudar os valores de investimento apresentados, indico a pesquisa sobre formas de baratear a implantação de estações de recarga, fazendo com que uma aceleração na adequação da infraestrutura nacional seja possível, por conta da diminuição dos custos. Outra sugestão seria a realização de um estudo de viabilidade considerando a autonomia dos VEs e a distância máxima entre as estações de recarga atuais existentes no país, juntamente com uma proposta de estado da arte da distância entre estas estações possibilitando segurança e confiabilidade de se poder atravessar o país dirigindo um VE.
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1 A General Motors projetou e desenvolveu o EV1 que atingia aproximadamente 130 Km/h acelerando de 0 a 80 km/h em 7 segundos. Mas por causa dos altos custos de produção o EV1 nunca foi comercialmente viável sendo descontinuado em 2001.
2 A Tesla Motors é uma marca de automóveis norte-americana fundada em 2003, a empresa desenvolve e vende apenas veículos elétricos e tem sua sede na Califórnia.
3 Os motores síncronos são utilizados para aplicações onde se necessita de grandes potências, funcionam quando há sincronismo entre o campo magnético do estator e a voltagem induzida no rotor, ou seja, a frequência gerada é proporcional a velocidade do rotor.
4 Os motores assíncronos são muito utilizados devido sua grande simplicidade, robustez e baixo custo. Nestes motores existe um escorregamento, ou seja, existe uma diferença entre a velocidade do rotor e a frequência induzida. A velocidade do rotor deve ser de 5 a 10% maior para induzir a mesma tensão de um motor síncrono.
5 O sistema de freios de atrito convencional consiste na utilização do sistema a disco que possui um disco preso ao cubo da roda, comprimido em suas faces por pastilhas. Existe também o sistema à tambor onde lonas presas a sapatas são pressionadas contra a superfície interna do tambor que gira em conjunto com a roda do carro, produzindo atrito e proporcionando a frenagem do veículo.
6 A EZ-Charge dá acesso a várias redes de carregamento como a ChargePoint através de um cartão de acesso, que está interligado ao cartão de crédito cadastrado do cliente. As taxas de carregamento nível 3 variam de US$ 0,1 por minuto ou US$ 5 à US$ 10 por carregamento completo, as taxas de carregamento nível 2 variam de US$ 0,49 até US$ 3 por hora.
7 Mobi.E é um projeto lançado em Portugal em 2009 que visa promover a mobilidade pessoal elétrica no país por meio de ações que incentivem a adoção de veículos elétricos e a construção da infraestrutura necessária para recarregá-los.