VE a bateria (VEB): – a energia é fornecida por um conjunto de baterias que são recarregadas através da rede elétrica. Muitos modelos de VEB, competitivos em determinados nichos de mercado, estão disponíveis em diversos países e são fabricados tanto por indústrias tradicionais como novas.

Os VEs podem ser classificados em cinco famílias, de acordo com a forma como a energia elétrica é disponibilizada a bordo:

VE híbrido (VEH): – a energia é fornecida por um gerador a bordo que é acionado por um m.c.i. (motor de combustão interna). Estes veículos também usam sistemas de baterias e capacitores para acumular energia elétrica, permitindo que o m.c.i. 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 m.c.i., em paralelo com o(s) motor(es) elétrico(s).

Recentemente surgiu o conceito de veículos “plug in”, isto é, veículos que podem ser ligados à rede elétrica para a carga das baterias e, também, dispõem de motor/gerador a bordo para a carga das baterias, extensão da autonomia e adição de potência em ladeiras e arrancadas mais fortes.

Bateria DC/ACAlternador

Barra de transmissão

Motor elétrico

AC

VEH – Serial

Motor à explosão

Tanque de combustível

DC/ACAlternador

Motor elétrico

AC

Bateria

CâmbioMotor

elétrico AC

VEH – Paralelo

Motor à explosão

Tanque de combustível

DC/ACAlternador

VE de célula a combustível (VECC): – é suprido por células a combustível, equipamento eletroquímico que transforma a energia do hidrogênio diretamente em eletricidade. Esta tecnologia é objeto de muita pesquisa na atualidade e diversos fabricantes apostam nela como sendo o futuro dos veículos elétricos. O hidrogênio será 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 eles baterias ou capacitores.

VE ligado à rede ou troleibus: – a energia é fornecida pela rede elétrica.

VE solar (VES): – a energia é fornecida por placas fotovoltaicas (FV).

Um VEB, acionado somente pelo motor elétrico, alimentado pelas baterias, consome, em média, entre 0,15 a 0,20kWh/km, dependendo de muitos fatores ligados a parâmetros operacionais (velocidade máxima etc.) e a parâmetros de projeto (aerodinâmica, peso, etc.).

Tomando como base o custo da energia elétrica de R$300/MWh, resultaria um custo de 0,045 a 0,06R$/km. Já para um veículo com m.c.i., o custo seria de 0,2R$/km – isto para um combustível que custe 2,4R$/litro e um consumo correspondente de 12km/litro.

Se o VEB tiver uma autonomia de 200km, o mesmo deveria ter uma energia armazenada nas baterias de 30 a 40kWh, dependendo do consumo kilométrico do carro.

Para carregar um set de baterias com uma energia de 30 a 40kWh, é necessário dispor de uma fonte com diferentes potências, a depender do tempo requerido para o carregamento.

Percebe-se logo que, com as atuais tensões “domésticas”, 120/240V, somente recargas “lentas” ( 4 horas) podem ser cogitadas, enquanto que instalações específicas, com tensão mais elevada, deverão ser pensadas para recargas mais rápidas.

8 horas ........... 3,75 ou5,0kW

4 horas ........... 7,50 ou 10,0kW

2 horas ........... 15,0 ou20,0kW

1 hora............. 30,0 ou40,0kW

30 minutos...... 60,0 ou80,0kW

10 minutos......180,0ou240,0kW

Evidentemente, existem carros elétricos de diferentes potências e diferentes capacidades de armazenamento de energia, resultando diferentes autonomias elétricas.

Os últimos lançamentos da Nissan e da GM têm as seguintes características: Nissan-Leaf: – autonomia de 160km, com 24kWh

embarcados; e GM-Volt: – autonomia de 65km, com 12kWh

embarcados, além de um gerador elétrico, movido por um m.c.i., que recarrega as baterias e permite uma autonomia de 480km com um consumo global equivalente a 98km/l de combustível.

Em média, em termos de carros elétricos “familiares”, excluindo veículos de maior porte, pode-se pensar em uma demanda unitária de 3 – 4kW no nível da alimentação residencial, correspondente à própria demanda de uma residência de porte médio.

Em termos, de consumo pode-se pensar, com base numa utilização anual média de 20.000km/ano, em 3.000 – 4.000kWh/ano/carro.

Assim, no Brasil, em média, em termos de carga elétrica, um veículo elétrico “familiar” representa, relativamente a uma residência de médio porte, uma demanda e um consumo equivalente à demanda e ao consumo da própria residência.

Em outras palavras, em termos de carga residencial, cada carro elétrico dobraria a demanda e o consumo da residência titular do mesmo.

O Sistema Elétrico Brasileiro não deverá ter maiores problemas para atender a demanda dos carros elétricos.De fato, supondo que, já superestimando as previsões, em 2020, tivéssemos 4 milhões de carros elétricos rodando no Brasil (da ordem de 10% da frota total prevista para aquele ano), cada um trafegando em média 10.000km/ano, o consumo de energia elétrica decorrente seria por volta de 6TWh/ano, correspondente a menos de 1% do consumo total de energia elétrica, então previsto.

Impactos globais sobre o Sistema

As projeções mais recentes indicam que, em 2025, o consumo de energia elétrica desses veículos possa atingir até 3% do mercado, o que também não implica em dificuldade de atendimento, pois exige apenas um pequeno ajuste, não imediato, na programação da expansão da oferta de energia.

Rede de distribuição

Inserção dos VEs na rede de distribuição

CarregandoGerando

Impactos sobre as RDsAumento da carga em nível residencial, seja ela uma moradia isolada ou um condomínio (prédio).

Neste segundo caso, deverá ser pensado um sistema de tomadas, numa tensão diferente (de até 1.000V), instaladas em correspondência com as vagas de garagem (em todas, ou, pelo menos, em parte delas).

Nos condomínios, nos estacionamentos, ou em qualquer lugar onde as baterias possam ser carregadas, a qualidade do fornecimento da energia e, consequentemente, o preço dessa energia podem ser diferentes, dependendo de pelo menos quatro parâmetros, mostrados no próximo slide.

1) O local onde a recarga é requerida;

2) O período do dia no qual a recarga é requerida;

3) O tempo máximo de recarga exigido pelo cliente; e

4) A disponibilidade da energia armazenada nos VEs (ou para a recarga dos VEs) para ser aproveitada pela rede de distribuição, em condições de alerta ou de emergência, seja local ou do Sistema como um todo.

Por outro lado, deve-se pensar que um carro do tipo VEB, quando ligado à rede de distribuição, é uma fonte de energia teoricamente disponível em condições de emergência, ou, pelo menos, com a função de supridor de serviços ancilares.

Mesmo que não seja aplicável no nível do carro singular, algo poderia ser pensado no nível do eletroposto, quando este fornecesse ao usuário não o carregamento das suas (do usuário) baterias, mas racks de baterias já carregadas em substituição daquelas já utilizadas.

Neste caso, o eletroposto teria, certamente, um estoque bem dimensionado de baterias já carregadas (e um outro estoque em carregamento, possivelmente lento).

Este estoque, sim, poderia ser pensado como uma possível fonte disponível na condição de emergência, ou para suprir serviços ancilares.

A gestão da inserção dos VEs na rede de distribuição – seja para abastecimento (carga), seja como unidades de geração distribuída – deve ser realizada através de redes de distribuição capazes de interpretar, em modo ativo, as exigências do consumidor e executá-las visando à otimização do uso do Sistema Elétrico. Esta é uma das funções dos “smart grids”, que tanto estudamos hoje, e, agora, mais concretamente já estão em fase de projeto para implantação.

É claro que, para que tudo isto se torne factível, será necessário que os órgãos reguladores permitam um nível adequado de flexibilização (“unbundling”) da operação dos sistemas (redes) de distribuição.