“Não temos testado da forma certa”: baterias de elétricos duram mais tempo do que o previsto

Apesar de serem um dos argumentos mais fortes contra os carros elétricos, aparentemente, “não temos testado as baterias da forma certa”. Um estudo recente mostra que este componente essencial pode durar até 40% mais do que o previsto.

A conclusão de um estudo recente aponta que os cálculos de degradação das baterias efetuados em laboratório não refletem a realidade, sendo que a análise de dados em condições reais de utilização proporciona melhores taxas de degradação.

Citando um estudo recente realizado por cientistas que trabalham no SLAC-Stanford Battery Center, um centro conjunto do Precourt Institute for Energy da Universidade de Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory:

A condução dos veículos elétricos em situações reais de “para-arranca” por parte dos consumidores beneficia mais as baterias do que a utilização constante simulada em quase todos os testes laboratoriais de novas conceções de baterias.

Os resultados do estudo sugerem que, ao contrário do que é largamente apontado aos carros elétricos como um problema, o proprietário de um veículo típico poderá não ter de substituir a dispendiosa bateria ou comprar um carro novo durante vários anos.

Condução real ajuda as baterias dos elétricos a durarem mais tempo

Geralmente, os cientistas e engenheiros de baterias testam o ciclo de vida de novos projetos de baterias em laboratórios, utilizando uma taxa constante de descarga seguida de recarga.

Para os testes, repetem este ciclo, rapidamente, muitas vezes, para saberem se uma nova conceção é boa ou não em termos de esperança de vida, entre outras qualidades.

De acordo com o estudo, esta não é uma boa forma de prever a esperança de vida das baterias de carros elétricos, especialmente para as pessoas que possuem veículos para as deslocações diárias.

Afinal, as baterias dos veículos elétricos sujeitos à utilização normal dos condutores do mundo real – onde se inclui trânsito intenso, viagens longas em autoestrada, viagens curtas em cidade e, na maior parte das vezes, estacionamentos – podem durar cerca de um terço mais tempo do que os investigadores previram anteriormente.

Não temos testado as baterias dos veículos elétricos da forma certa. Para nossa surpresa, a condução real com aceleração frequente, travagem que carrega um pouco as baterias, paragem para ir a uma loja e deixar as baterias descansar durante horas, ajuda as baterias a durarem mais tempo do que pensávamos com base nos testes de laboratório padrão da indústria.

Explicou Simona Onori, autora sénior e professora associada de ciências e engenharia da energia na Stanford Doerr School of Sustainability.

Embora os preços das baterias tenham descido cerca de 90% nos últimos 15 anos, as baterias continuam a representar quase um terço do preço de um novo veículo elétrico. Por isso, pode ser pertinente, para os atuais e futuros utilizadores de veículos elétricos, saberem que terão muitos quilómetros extra.

Carregar no pedal com força não acelera o envelhecimento

Os investigadores conceberam quatro tipos de perfis de descarga de carro elétrico, desde a descarga constante padrão até à descarga dinâmica baseada em dados reais de condução, e testaram 92 baterias comerciais de iões de lítio durante mais de dois anos em todos os perfis de descarga.

No final, quanto mais realisticamente os perfis refletiam o comportamento real de condução, maior era a esperança de vida do carro elétrico.

Segundo o estudo, os fatores que contribuem para a longevidade inesperada são vários, e um algoritmo de aprendizagem automática treinado com base em todos os dados recolhidos pela equipa ajudou a identificar o impacto dos perfis de descarga dinâmicos na degradação da bateria.

Por exemplo, o estudo mostrou uma correlação entre acelerações bruscas e curtas dos elétricos e uma degradação mais lenta. Isto contraria as suposições de longa data dos investigadores de baterias, incluindo a equipa deste estudo, de que os picos de aceleração são maus para as baterias dos elétricos.

Carregar no pedal com força não acelera o envelhecimento. Pelo contrário, torna-o mais lento, conforme explicado por Alexis Geslin, um dos três principais autores do estudo e estudante de doutoramento em ciência e engenharia dos materiais e em ciências informáticas na Escola de Engenharia de Stanford.

Nós, engenheiros de baterias, assumimos que o envelhecimento cíclico é muito mais importante do que o envelhecimento induzido pelo tempo. Isto aplica-se sobretudo aos carros elétricos comerciais, como autocarros e carrinhas de entregas, que estão quase sempre a ser utilizados ou recarregados.

Para os consumidores que utilizam os seus elétricos para ir para o trabalho, ir buscar os filhos, ir à mercearia, mas que na maior parte das vezes não os utilizam nem os carregam, o tempo torna-se a causa predominante do envelhecimento em detrimento do ciclismo.

Disse Alexis Geslin, cuja equipa procurou diferenças entre o envelhecimento da bateria devido a muitos ciclos de carga-descarga e o envelhecimento da bateria que apenas surge com o tempo.

Na perspetiva de Le Xu, académico de pós-doutoramento em ciências e engenharia da energia, “no futuro, a avaliação de novas químicas e conceções de baterias com perfis de procura realistas será muito importante”.

Os investigadores podem, agora, rever os presumíveis mecanismos de envelhecimento ao nível da química, dos materiais e das células para aprofundar os seus conhecimentos. Isto facilitará o desenvolvimento de algoritmos de controlo avançados que otimizem a utilização das arquiteturas de baterias comerciais existentes.

No estudo, os investigadores defendem que as implicações vão além das baterias, uma vez que os cientistas e engenheiros poderão aplicar os princípios a outras aplicações de armazenamento de energia, bem como a outros materiais e dispositivos das ciências físicas em que o envelhecimento é crucial, como plásticos, vidros, células solares e alguns biomateriais utilizados em implantes.