O poder dos híbridos – parte 1, a otimização dos recursos

A eletrificação da frota de veículos é inexorável e bem-vinda. A eficiência energética induzida pela eletrificação a torna fundamental na transição energética. Entretanto, há dois caminhos possíveis na eletrificação, a “hibridização” da frota, onde sistemas de combustão e eletricidade estão embarcados no veículo, ou a produção de veículos puramente elétricos.

Sob a ótica de redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) e otimização do consumo de recursos, os híbridos levam vantagem.

Híbridos e puro elétricos – diferenças

Os veículos puramente elétricos são aqueles que só possuem motorização elétrica e baterias para armazenamento da energia. Os mais comuns são os veículos elétricos à bateria (Battery Electric Vehicles – BEV, em inglês). Já os híbridos, possuem motores de combustão associados a baterias e motores elétricos.

Os híbridos “não plugáveis”, ou seja, que não possuem a opção de recarga na rede elétrica, são conhecidos simplesmente como veículos elétricos híbridos (Hybrid Electric Vehicles – HEV, em inglês), enquanto os veículos híbridos “plugáveis”, isto é, que podem ser recarregados com eletricidade via cabo, são chamados de veículos elétricos híbridos plug-in (Plug-in Hybrid Electric Vehicles – PHEV, em inglês).

Tanto os HEVs quanto os PHEVs possuem motores de combustão e baterias para armazenamento de energia, associados a motores elétricos em diferentes arranjos. Os dois modelos apresentam maior eficiência, traduzida em menor consumo de combustível, do que os veículos puramente à combustão (Internal Combustion Engine Vehicles – ICEV, em inglês) de similar porte.

As baterias utilizadas nos híbridos costumam ter a mesma composição química das utilizadas nos BEVs, com a vantagem de serem menores. Se você se perdeu em meio a tantas siglas, a figura 1 ajuda a resumir o que foi dito.

Fazendo contas

Para dar noção da importância dos híbridos frente aos puro elétricos, eis um breve comparativo. Um Tesla Model 3 é equipado com uma bateria de lítio de 480 kg e 82 kWh de capacidade, com um rendimento de 6,7km/kWh, segundo dados da Fuel Economy Guide (EPA, 2021).

Um HEV, de porte similar, com uma bateria de 40 kg e 1,5 kWh de capacidade, tem facilmente rendimento de 20 km por litro de gasolina, segundo a mesma referência bibliográfica. Observa-se nesta comparação que a bateria de um Tesla Model 3 tem massa equivalente ao de aproximadamente 12 HEVs.

Em um caso hipotético, considerando uma frota de 12 veículos, sendo um Tesla (BEV) e onze veículos de combustão convencionais (ICEVs), com consumo típico de 12 km/L de gasolina, as emissões equivalentes do conjunto após 100.000 km rodados seriam de 294,5 toneladas de CO2e.

Uma frota de 12 veículos HEVs, cada um rendendo 20 km/L de gasolina, teria emissões de 191,8 toneladas de CO2e após rodarem a mesma quilometragem do caso anterior, ou seja, teriam 35% menos emissões de GEE do que o outro grupo.

Considerando que os recursos naturais e financeiros para produção de baterias são limitados, dentro de uma janela temporal, seria mais eficiente investi-los na máxima hibridização da frota do que em veículos puramente elétricos. A figura 2 resume o comparativo realizado.

O comparativo feito é imperfeito, desconsidera uma série de questões que podem favorecer um ou outro modelo, tais como: categoria dos veículos (pequenos, médios, grandes etc.), diferentes complexidades envolvidas na fabricação de veículos híbridos e puro elétricos, perdas de energia incorridas na produção de energia elétrica e recarga dos veículos, entre outros.

De qualquer forma, para veículos de porte similar, há clara vantagem no direcionamento dos recursos para os híbridos em termos de redução das emissões de GEE. Há vários modelos híbridos que rodam mais de 20 km/L de combustível, de modo que a vantagem pode ser ainda maior.

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Otimizando recursos

Ao se utilizar o fornecimento limitado de baterias para um pequeno número de veículos puramente elétricos (BEV), tem-se uma redução das emissões de GEE aquém daquela que os recursos direcionados para elas poderiam alcançar.

Os números sugerem fortemente que hibridizar, com baterias pequenas, o maior número possível de carros novos seria mais eficaz. A frota pode migrar para híbridos plugáveis (PHEV), com baterias de maior porte, à medida que a tecnologia das baterias evolui, a infraestrutura de recarga, a reciclagem e os suprimentos de minerais crescem.

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Até agora, mundo afora, incentivos fiscais e tributários têm favorecido a adoção dos BEVs, quando a matemática sugere que isso é menos eficiente do que alocar o recurso disponível para a maximização dos híbridos. É justo dizer que a ênfase excessiva dada aos veículos elétricos puros retarda a descarbonização da frota de veículos.

Considerando os objetivos de redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) e otimização dos recursos disponíveis, os híbridos são o caminho óbvio.

No próximo artigo desta série, O poder dos híbridos – parte 2, a sinergia com os biocombustíveis, será explorada a sinergia existente entre os veículos híbridos e os biocombustíveis de baixa intensidade de carbono, algo que torna ainda mais importante o olhar sobre estes “mestiços” ante os puro elétricos. Não perca. Até breve!

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Este artigo expressa exclusivamente a posição do autor e não necessariamente da instituição para a qual trabalha ou está vinculado.

Referência

EPA – U.S. Environmental Protection Agency. Fuel Economy Guide. September 2021.