Pedeorelha | Como funcionam os veículos de baixa energia

Joseph Norman
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Baixa energia, sim ... mas não é disso que estamos falando. Quer saber mais? Confira essas fotos de carros elétricos. MECKY / Escolha do fotógrafo / Imagens Getty

Um veículo de baixa energia é um carro ou caminhão que usa menos energia do que um veículo convencional movido a gasolina. Os veículos de baixa energia (ou LEVs) mais comumente assumem a forma de híbridos gasolina-elétricos ou elétricos plug-in, mas existem algumas alternativas menos comuns.

Os fãs de LEVs incluem defensores de tecnologia limpa e recursos renováveis, motoristas que gostam de gastar menos na bomba e o meio ambiente. Os LEVs foram projetados para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis não renováveis que são processados para produzir gasolina. Uma vez que queimam significativamente menos combustível tradicional (ou nenhum), os LEVs não lançam produtos químicos nocivos no ar tanto quanto os carros normais movidos a gás. Então, eles são melhores para uma economia de energia sustentável de longo prazo e são melhores para o ar que respiramos.

Hesitaríamos, neste ponto, em chamar os LEVs de tendência, o que é uma coisa boa. Eles não são mais particularmente novos, embora a tecnologia continue a melhorar em termos de se tornar mais eficiente, mais acessível e fácil de usar, e mais parecido com um carro normal que uma pessoa comum gostaria de comprar e dirigir. Embora os motores de combustível alternativo fossem encontrados apenas em carros compactos aerodinâmicos que muitas vezes eram ridicularizados como sendo muito desajeitados para ganhar apelo de massa, esse estigma está quase sempre desatualizado. Os compradores de caminhões, utilitários esportivos e carros de luxo têm opções de LEV ... e o Prius, que antes parecia um idiota, agora é uma visão cotidiana, ainda ostenta seus ângulos como um emblema de honra.

Não vemos mais os LEVs como outliers; eles se integraram perfeitamente ao fluxo do tráfego. Mas as diferenças subjacentes ainda não são amplamente compreendidas. Vale a pena dar uma olhada mais de perto. E tudo isso levanta a questão: Os LEVs são a nova norma ... e como isso funcionará?

Conteúdo

Duas vezes a potência, metade da queima
Dois milhões e contando: os híbridos são a nova norma?
Plug-ins preciosos
A eletricidade fornecerá a carga adequada?
E quando híbridos e elétricos não são nervosos o suficiente ...
Nota do autor

As autoridades municipais anunciaram em fevereiro de 2012 que 92% da frota de táxis de São Francisco é composta por veículos híbridos ou GNV, tornando São Francisco a cidade de táxis mais verde do país. Justin Sullivan / Getty Images

Os híbridos, um dos primeiros e mais amigáveis LEVs para o consumidor, são tipicamente configurações gasolina-elétrica. Geralmente, um motor a gasolina fornece energia ao carro e um motor elétrico é acionado para ajudar em caso de aceleração ou carga pesada. Cada fabricante ajustou as proporções exatas de gasolina e energia elétrica para atender ao seu mercado-alvo, com alguns dependendo mais da energia elétrica, enquanto outros optam pela gasolina. Na maior parte, porém, eles funcionam praticamente da mesma forma. Esse arranjo reduz significativamente a quantidade de combustível queimado, pois os carros podem fazer o trabalho com motores muito menores. Alguns modelos híbridos até usam o motor elétrico para todas as conduções em baixa velocidade ou carga baixa.

Os híbridos têm uma série de outros recursos que contribuem para sua reputação de eficiência energética. A frenagem regenerativa estava entre as características mais inovadoras dos híbridos iniciais e ainda está em uso. Quando o motorista pressiona o pedal do freio, o motor elétrico atua como um freio, enviando um sinal pelo trem de força para dizer às rodas que diminuam a velocidade. As rodas ainda têm energia nelas, então, em vez de essa energia ser perdida (como ocorreria em uma frenagem mecânica regular), ela é empurrada de volta pelo trem de força em direção ao motor, onde é armazenada até que o carro precise dela novamente para aceleração. Muitos híbridos também reduzem ou eliminam o desperdício de combustível em marcha lenta, desligando o motor quando o carro para e ligando-o novamente quando o motorista pisa no acelerador.

O Honda Insight e o Toyota Prius, ambos lançados em 2000, foram os primeiros híbridos para o mercado de massa disponíveis nos Estados Unidos. Eles foram abraçados por um pequeno mas entusiasmado segmento de compradores de automóveis, tanto por seu design aerodinâmico heterodoxo quanto por sua reputação de amigo do ambiente. A maioria dos consumidores, no entanto, estava hesitante ... desanimada com os hatchbacks inclinados, o custo inicial de entrada e a presunçosa sensação de superioridade que parecia envolver os híbridos como uma nuvem. Agora, eles estão disponíveis em praticamente todos os fabricantes em quase todas as formas. Então, como os híbridos conseguiram encantar as massas?

O consumidor médio, confrontado com a tarefa de comprar um carro novo ou SUV, não tem nenhuma razão prática convincente para não considerar uma opção híbrida. O preço inicial é a única barreira para a entrada, e as montadoras conseguiram reduzir essa diferença de modo que ela seja praticamente insignificante em uma nova compra.

Presumindo, é claro, que todas as outras coisas sejam iguais (o que nunca realmente são). A compra de um carro pode ser tão emocional quanto lógica, e é compreensível se alguém está decidido a usar um modelo ou acabamento que não vem em um híbrido ... ou se o rosnado de um V8 é muito ruim para ignorar.

Mas para a pessoa comum, essas coisas não importam, e um híbrido atenderá perfeitamente às suas necessidades. Isso em si é uma conquista da indústria automobilística. Apenas alguns minutos de navegação fornecem algumas ilustrações convincentes. Por exemplo, a Toyota, um dos primeiros líderes em empurrar híbridos convencionais, tem seis modelos híbridos disponíveis a partir do verão de 2012 - mortos mesmo com a gama de carros e vans.

Dois milhões de híbridos foram vendidos desde 2012, com as vendas atingindo o pico pouco antes da recessão e se mantendo bastante estáveis durante o declínio [fonte: Essex and Holland]. Portanto, embora um híbrido possa não ser a escolha padrão para a maioria dos compradores de automóveis, eles continuam a ganhar novos convertidos.

Os veículos elétricos (vamos chamá-los de EVs) estão em sua fase de adolescência, pelo menos em comparação com os híbridos. Os carros elétricos funcionam com motores elétricos movidos a baterias. Quando a bateria está descarregada, ela pode ser carregada em uma estação de carregamento pública ou por meio de um adaptador especial que funciona com a corrente doméstica. Embora as baterias EV tenham melhorado consideravelmente, eles ainda são um elo fraco na economia de possuir um EV. O custo de reposição e o impacto do descarte podem fazer com que algumas pessoas torçam as mãos de ansiedade. E nos primeiros dias dos carros elétricos, os críticos apontaram que os motoristas tinham que ser especialmente cuidadosos para não se afastar muito de um ponto de carregamento. O alcance da bateria aumentou e a infraestrutura de energia melhorou, mas a necessidade de carregá-la após cada viagem ainda pode ser um inconveniente.

Um tema chave em VEs é a sustentabilidade. Por exemplo, os fabricantes de automóveis estão procurando alternativas aos tradicionais motores elétricos de alta potência baseados em ímãs permanentes que dependem de metais de terras raras. Eles também estão procurando maneiras mais eficientes de alimentar os carros - embora funcionem limpos, a eletricidade que usam pode vir de fontes sujas (como usinas de carvão ou combustíveis fósseis).

As primeiras tentativas de integrar painéis solares diretamente aos carros não funcionaram, mas uma empresa em Nova Jersey revelou uma estação de carregamento de EV que usa energia solar para alimentar as baterias dos carros. Estas SunStations são muito mais versáteis do que a infraestrutura EV existente, uma vez que não precisam necessariamente se conectar à rede elétrica.

Existem propostas que podem tornar os VEs ainda mais eficientes, bem como aumentar a eficácia de custo para seus proprietários. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Delaware sugere que os EVs podem ligar principalmente fora dos horários de pico, quando a energia é menos cara. Então, se um carro for estacionado e conectado ao carregador quando houver um pico inesperado na demanda de energia, os carros podem ser aproveitados para alimentar a energia armazenada de volta na rede, e a concessionária enviará um cheque de desconto ou créditos de eletricidade para o proprietário.

Na lista da EPA dos maiores alcançadores de eficiência, os dois piores são classificados em uma combinação cidade / rodovia 50 milhas por galão (21,3 quilômetros por litro) (ambos os membros da linha Toyota Prius, um supera o outro com base na quilometragem ligeiramente maior da cidade ) O veículo mais eficiente da lista (e, portanto, o veículo mais eficiente disponível) é o Mitsubishi i-MiEV elétrico, que atinge o equivalente a 112 milhas por galão (47,6 quilômetros por litro)..

Não presuma que os fabricantes de automóveis estão fazendo esses investimentos por causa da bondade de seus corações. Por lei, eles são obrigados a cumprir padrões de emissões, que geralmente são impostos por médias. Por exemplo, a BMW pode compensar a quilometragem ineficiente de seus carros de alto desempenho, produzindo híbridos e elétricos sofisticados que atrairão o público-alvo da BMW. Materiais como fibra de carbono e outros compostos fortes, porém leves, aumentam a eficiência e ajudam a justificar um preço premium, os quais aumentam a credibilidade da marca nas ruas.

Outro exemplo de luxo, o Tesla Roadster (que é basicamente um sistema de transmissão elétrico embutido em uma carroceria do Lotus Elise) seria um carro pequeno e potente para a maioria dos padrões e é extremamente impressionante para um EV. Seu motor elétrico produz 288 cavalos de potência e transmite 88% da energia da bateria para as rodas [fonte: The Economist]. (O carro médio atinge cerca de 30 a 40 por cento de eficiência do sistema de transmissão.) Um carro esportivo elétrico como este pode ser um carro de crise de meia-idade para os ricos, mas ainda mostra o que é possível.

Os veículos elétricos só alcançarão a aceitação geral se os compradores se sentirem confortáveis com suas peculiaridades - os recursos e características que os fazem parecer inconvenientes. Os fabricantes de automóveis e os comerciantes têm trabalhado muito para fazer com que algumas desvantagens percebidas pareçam benefícios (por exemplo, você terá que conectar seu VE para recarregar enquanto faz compras ... mas você pode conseguir uma vaga de estacionamento prioritária na estação de carregamento- mercearia amigável). Criar uma terminologia é um desafio com um objetivo semelhante. Então, para colocar os veículos elétricos em um contexto que os compradores de carros entenderão, eles são avaliados em milhas por galão para permitir comparações com veículos movidos a gás. Claro, não há galões na bateria de um EV, então o padrão é que 33,7 quilowatts-hora equivalem a um galão de gasolina (ambos produzem a mesma quantidade de energia).

Até agora, porém, as vendas de EVs são decepcionantes para alguns, mas inspiradoras para outros. O Nissan Leaf e o Chevy Volt, as duas primeiras opções dos Estados Unidos, venderam um total de 17.345 em 2011. Essas vendas ficaram aquém das expectativas da Nissan e da GM, mas são mais do que o dobro dos totais de vendas combinados do primeiro ano dos híbridos Honda Insight e Toyota Prius de 9350 - e veja o quão longe eles chegaram desde o ano 2000 [fonte: Szczesny].

Eles ainda estão sofrendo dores de crescimento - até agora em 2012, a Chevy convocou Volts para estudar os incêndios reais da bateria e, logo após o lançamento, Fisker recolheu todos os seus Karmas para avaliar o risco de incêndios potenciais. Esses problemas, entretanto, são característicos de todos os veículos - qualquer carro pode apresentar problemas mecânicos.

Há algumas evidências que sugerem que os EVs estão atendendo às expectativas de seus proprietários ... mas não é exatamente direto. Um estudo de eletricidade plug-in na Califórnia mostra que os carros lá são dirigidos em média 26 milhas (41,8 quilômetros) por dia, o que é consideravelmente menos do que os americanos pensam que dirigem. Aqui está o problema (ou, pelo menos, um dos problemas): esses carros tendem a ser propriedade de pessoas com rendas desproporcionalmente altas, como seis dígitos ou mais. Isso pode não se qualificar como seriamente rico, mas significa que os motoristas de EV da Califórnia não representam exatamente a população em geral. Eles estão inclinados a ter carros elétricos de qualquer maneira, e podem fazê-lo sem muitas limitações no estilo de vida.

Em meados de 2012, as vendas de EV estavam à frente do ritmo de 2011, com mais modelos se juntando ao Leaf e Volt. Os analistas da indústria preveem um aumento que provavelmente imitará a ascensão de uma década de híbridos gás-elétricos, mesmo se a melhoria contínua dos veículos tradicionais a gasolina desacelerar o crescimento.

Um carro-conceito Honda FCX é exibido no 100º Salão do Automóvel de Los Angeles em 30 de novembro de 2006 em Los Angeles, Califórnia. David McNew / Getty Images

… Há sempre uma alternativa brilhando no horizonte. Como água. Ou campos de milho.

Duas tecnologias que se mostraram muito promissoras foram baseadas na premissa dos biocombustíveis: hidrogênio e etanol. E embora muitas pesquisas ainda estejam em andamento para desenvolver métodos eficientes e econômicos de colher essa energia e determinar a sustentabilidade de longo prazo, as primeiras tentativas de comercializar em massa essas fontes de combustível ficaram aquém de seu potencial.

Os carros a hidrogênio funcionam com uma célula de combustível que funciona de maneira semelhante a uma bateria na forma como armazena e fornece energia - a diferença é que uma célula de combustível se esgota e precisa ser recarregada. A célula de combustível funciona dividindo o hidrogênio em suas partes básicas - um elétron e um próton. Os elétrons se unem para formar eletricidade para alimentar o carro, o que deixa para trás o hidrogênio ionizado. Um encontro rápido com um pouco de oxigênio no caminho pelo cano de escape e é isso - as emissões deste carro consistem de água.

O hidrogênio é o elemento natural mais abundante do planeta, mas isso não significa que seja fácil aproveitá-lo como combustível. O hidrogênio pode ser produzido a partir da água e do gás natural, mas os processos são uma dor. Cabe aos cientistas descobrir como torná-lo menos problemático - mais eficiente e menos caro - do que produzir gasolina à base de petróleo a partir de combustíveis fósseis. Há também a questão complicada de coletar hidrogênio em massa de uma forma ambientalmente correta. O hidrogênio também é inflamável, o que dificulta o armazenamento e o transporte, principalmente na forma gasosa.

Apesar de tudo isso, existem alguns carros a hidrogênio no mercado, mas o mercado em si é bastante limitado. Mais especificamente, os residentes da Califórnia podem, por uma grande quantia mensal, alugar um carro movido a hidrogênio (o Honda FCX Clarity é o mais proeminente, com alguma concorrência da Mercedes) - o custo inclui manutenção, seguro e combustível a hidrogênio. A Toyota e a Hyundai esperam começar a vender carros a hidrogênio em 2015 (o preço-alvo de venda da Toyota é de cerca de US $ 50.000), embora a infraestrutura ainda torne a propriedade um aborrecimento para a maioria dos americanos. A GM e a Toyota dizem que podem fabricar os carros com 10% do que costumavam fazer (embora o custo de fabricação ainda seja baixo, seis dígitos cada) [fonte: Valdes-Dapena]. Mas não fique muito animado. Eles não estarão disponíveis para comprar, na Califórnia ou em qualquer outro lugar, até que um progresso considerável seja feito em termos de acessibilidade (os fabricantes devem demonstrar que podem construir carros a hidrogênio a um custo que significa que terão preços acessíveis para um segmento maior da população) e infraestrutura (o combustível de hidrogênio está razoavelmente disponível).

Embora o hidrogênio não seja um biocombustível, a rigor, pesquisadores no Reino Unido descobriram recentemente uma maneira de produzir biohidrogênio limpo a partir de resíduos alimentares, sem emissões. Esse processo poderia até ser usado para fazer hidrogênio a partir dos subprodutos da produção de etanol [fonte: Hill].

Claro, isso nos leva ao etanol, o outro grande biocombustível com potencial, que também sofreu retrocessos consideráveis. E85, um exemplo, é um combustível que é uma mistura de 85% de etanol (um combustível à base de milho) e 15% de gasolina. (Em contraste, a gasolina comum contém cerca de 10% de etanol.) Ao diluir a gasolina, menos combustíveis fósseis são usados e o carro expele uma concentração menor de hidrocarbonetos nocivos que causam poluição. Alguns especialistas do setor esperavam que o E85 ajudasse a resolver nossos problemas de energia, mas todo o empreendimento foi uma bagunça desde o início.

A General Motors investiu pesadamente no desenvolvimento e comercialização de veículos flex-fuel amigáveis ao E85 que pudessem rodar tanto com biocombustível quanto com gasolina (os céticos dizem que foi para ajudar a atingir as médias de combustível federal em toda a linha da GM). Enquanto isso, os subsídios do governo encorajaram os agricultores a cultivar milho para a produção de etanol, ao invés de alimentos. Os preços foram mantidos mais baixos do que a gasolina normal graças aos créditos fiscais federais de 38 centavos por galão. Apesar desses esforços, a pequena porcentagem de pessoas que deram o salto de fé ao comprar um novo veículo E85 tiveram dificuldade em encontrar suprimentos do combustível - postos de gasolina que vendiam E85 eram difíceis de encontrar e localizados apenas em certas regiões (uma estimativa 2% dos postos de gasolina). O vencimento desses subsídios de milho significa que há muito menos incentivo para fazer E85, e os créditos fiscais que venceram no início de 2012 significam que os preços estão bem mais altos. Os preços são especialmente voláteis para o E85 porque o mercado depende dos preços dos combustíveis e do milho.

Se o hidrogênio e os biocombustíveis puderem superar suas reputações danificadas, eles ainda podem ter um papel no futuro dos LEVs. É otimista pensar que podemos abastecer nossos carros com recursos renováveis, mas pelo menos sabemos que não é realmente impossível.

É difícil deduzir se a credibilidade da eletricidade plug-in é aumentada ou diminuída pela burguesia da Califórnia. De acordo com a CleanTechnica, metade de todos os veículos elétricos da Califórnia pertencem a famílias com renda superior a US $ 150.000 [fonte: Shahan].

Certo, isso não vai longe na Califórnia ... pelo que ouvi. (Mas eu certamente não me importaria em trocar por localização e estilo de vida.)

A estatística realmente não é uma surpresa. Faz sentido que a situação bastante singular da Califórnia tenha sido estudada para este artigo, porque o estado investiu muito em tecnologia e infraestrutura para dar suporte a veículos elétricos. Isso ocorre porque os californianos são estereotipicamente adotantes de novas inovações tecnológicas e estão estereotipadamente interessados em atividades que respeitem o meio ambiente. Além disso, a Califórnia precisa promover essas iniciativas. É enorme, as pessoas dirigem muito e em algumas partes do estado (aqui estou olhando para você, L.A.) o ar está sujo.

Parece um pouco hipócrita, porém, que essas famílias de seis dígitos provavelmente não estejam usando um EV como seu único carro (com base nas insinuações feitas pelo artigo fonte mencionado acima ... e apoiado por minha compreensão talvez limitada da natureza humana). É melhor, claro, usar um EV para uma viagem dentro dos limites de alcance, mas quando todas essas milhas vibrantes são compensadas por viagens no celular da crise da meia-idade, qual é o sentido? (A menos, é claro, que estejamos falando de um Tesla.)

Talvez a desconexão seja resultado de pensar que evitar o consumismo deveria ser um efeito colateral natural da ecologia ... mas também não são características associadas à indústria automobilística. Conforme os EVs se espalham para o leste, provavelmente veremos uma mudança em suas funções.

Fontes

Economista. "Horsepower x Cash Cows." 17 de maio de 2011. (27 de agosto de 2012) http://www.economist.com/blogs/babbage/2011/05/electric_cars
Economista. "A vingança de Nikola Tesla." 2 de junho de 2011. (27 de agosto de 2012) http://www.economist.com/node/18750574
Economista. "Revenge of the Petrolheads." 11 de dezembro de 2011. (27 de agosto de 2012) http://www.economist.com/node/21541443
Economista. "O iBeamer." 14 de junho de 2012. (27 de agosto de 2012) http://www.economist.com/blogs/schumpeter/2012/06/electric-cars
Eisenstein, Paul A. "O E85 desaparecerá do mercado?" O Bureau de Detroit. 17 de junho de 2011. (27 de agosto de 2012) http://www.thedetroitbureau.com/2011/06/will-e85-vanish-from-the-market/
Essex, Randy e Holland, Ben. "Por que tantos críticos após 17.000 vendas de EV no primeiro ano?" Rocky Mountain Institute. 5 de janeiro de 2012. (29 de agosto de 2012) http://blog.rmi.org/why_so_many_critics_after_17000_ev_sales_in_first_year
Hill, Joshua. "Hidrogênio - biocombustível de amanhã?" CleanTechnica. 17 de maio de 2012. (28 de agosto de 2012) http://cleantechnica.com/2012/05/17/hydrogen-tomorrows-biofuel/
Meyers, Glenn. "O relatório 'O que aconteceu com a economia do metanol?' Questão." CleanTechnica. 15 de março de 2012. (27 de agosto de 2012) http://cleantechnica.com/2012/03/15/the-what-happened-to-the-methanol-economy-question/
Richardson, Jake. "Revelado o carregador elétrico movido a energia solar para veículos." CleanTechnica. 26 de agosto de 2012. (27 de agosto de 2012) http://cleantechnica.com/2012/08/26/solar-powered-electric-vehicle-charger-launched/
Shaffer, David. "A estrada para o combustível E85 ficou mais difícil." Star Tribune. 7 de janeiro de 2012. (28 de agosto de 2012) http://www.startribune.com/business/136838948.html
Shahan, Zachary. "Proprietários de carros plug-in na Califórnia, dirigindo menos e economizando muito dinheiro." CleanTechnica. 26 de agosto de 2012. (27 de agosto de 2012) http://cleantechnica.com/2012/08/26/california-plug-in-car-owners-driving-less-saving-serious-money/
Szczesny, Joseph. "Vendas de veículos elétricos à frente do ritmo do ano passado." NBC News. 6 de março de 2012. (29 de agosto de 2012) http://bottomline.nbcnews.com/_news/2012/03/06/10585430-electric-vehicle-sales-ahead-of-last-years-pace?lite
Toyota Motor Sales, EUA "Model Selector." 2012. (27 de agosto de 2012) http://www.toyota.com/modelselector/index.html
Departamento de Energia dos EUA. "Veículos elétricos." 2012. (27 de agosto de 2012) http://www.fueleconomy.gov/feg/evsbs.shtml
Departamento de Energia dos EUA. "Os dez melhores sugadores de combustível classificados pela EPA (2012) de Fueleconomy.gov." (27 de agosto de 2012) http://www.fueleconomy.gov/feg/topten.jsp
Departamento de Energia dos EUA. "Como funciona um híbrido." 2012. (29 de agosto de 2012) http://www.fueleconomy.gov/feg/hybridtech.shtml
Valdes-Dapena, Peter. "Carros a hidrogênio: uma hipótese remota de emissão zero." CNN Money. 19 de março de 2012. (28 de agosto de 2012) http://money.cnn.com/2012/03/15/autos/hydrogen-fuel-cell-cars/index.htm

Como funcionam os veículos de baixa energia

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