Carros híbridos

Sabemos que hoje em dia temos um problema sério em relação à poluição, como também o esgotamento dos combustíveis fósseis. Então, com esse problema surgiu a idéia de criar um automóvel com consumo de combustível muito inferior aos veículos de hoje em dia. Pensando nisso muitas empresas passaram a trabalhar em uma solução que permita diminuição do consumo de combustível e da emissão de poluentes pelos automóveis. Até agora, é quase consensual que os veículos híbridos, devem ser o futuro a médio prazo (e o caminho intermediário), até que se adote uma solução mais definitiva e revolucionária, como as células a combustível. Atualmente já existem alguns modelos no mercado e a maior parte das fábricas já tem planos de fabricar suas próprias versões. Infelizmente, no Brasil, isso ainda vai demorar um pouco.

Um veículo híbrido pode ser mais comum do que se imagina. Uma bicicleta motorizada é um tipo de híbrido, porque combina a potência de um pequeno motor a gasolina com a força do pedal. Os veículos híbridos estão por todos os lados. Algumas cidades como Seattle já têm ônibus a diesel e elétricos (esses veículos podem extrair a energia elétrica de cabos suspensos ou operar com óleo diesel quando estão longe dos cabos). Submarinos também são bons exemplos de veículos híbridos (nuclear/elétricos e outros movidos a diesel e eletricidade). Qualquer veículo que combine duas ou mais fontes de energia (de princípios diferentes) que possa proporcionar potência de propulsão, direta ou indiretamente, é um híbrido.

Mas os carros com tecnologia híbrida ainda estão começando a surgir. A maior parte dos carros híbridos funciona a gasolina e eletricidade. Já existem empresas, como a francesa PSA Peugeot Citroën, com carros híbridos diesel-elétricos em seus planos. Já existem pesquisas inclusive com híbridos-flex, baseado na tecnologia brasileira. Vale destacar que um veículo Flex ou tri-fuel NÃO é híbrido, pois utiliza um único motor a combustão, com os diferentes tipos de combustível.

Combustível x eletricidade

Um carro a gasolina tem um tanque de combustível, que fornece combustível líquido para o motor. O motor, por sua vez, aciona uma transmissão (câmbio), que faz girar as rodas.

Em geral, um carro tradicional atende a certas exigências: andar em média 500 quilômetros antes de ser reabastecido, ser reabastecido com rapidez e facilidade manter velocidade semelhante à de outros veículos na estrada. Mas isso produz um volume relativamente grande de poluição e, em geral, faz poucos quilômetros por litro.

Automóvel Elétrico

Um carro elétrico tem um conjunto de baterias que fornecem eletricidade para um motor elétrico. O motor aciona uma transmissão, que por sua vez movimenta as rodas.

A fabricação desses veículos em países como Estados Unidos e Japão partiu da indústria automobilística, que estava preocupada com o avanço do preço do petróleo. Já no caso do Brasil, a iniciativa está sendo dada pelas próprias usinas hidrelétricas, lideradas pela Itaipu, que apresentou o protótipo do Palio elétrico em junho de 2006.

Os veículos elétricos fazem uso de bancos de baterias como fonte primária de energia. A energia armazenada nas baterias em forma química é convertida em energia elétrica, que por sua vez é transportada até os motores que farão sua conversão em energia mecânica, proporcionado que o veículo se locomova.

Um carro elétrico, porém, quase não polui, mas faz apenas cerca de 80 a 160 km entre recargas. Além disso, o problema é que a recarga do carro elétrico é muito lenta e inconveniente. A utilidade do carro elétrico irá se limitar a curtas distâncias. Isso porque a autonomia desses carros, assim como a rede de abastecimento necessária, limita sua viabilidade. É muito difícil que o veículo elétrico se torne viável economicamente.

No mercado mundial, o Nissan Leaf (Leading, Environmentally Friendly, Affordable, Family Car, significando Carro de família acessível ecologicamente correto líder) é um carro elétrico desenvolvido pela Nissan que foi lançado no mercado em Dezembro de 2010 nos Estados Unidos e no Japão. No dia 11 de dezembro de 2010, a Nissan entregou a primeira unidade do Leaf para um cliente regular nos Estados Unidos. O Leaf será lançado em Portugal em Janeiro de 2011, na Irlanda em Fevereiro, no Reino Unido em Março e nos Países Baixos em Junho; e a disponibilidade global está planejada para 2012. O veículo tem um motor elétrico de 80 kW ou 109 cv, e torque máximo de 28,5 kgfm e um grupo de baterias de lítio com capacidade de 24 kWh, que podem ser recarregadas numa tomada comum de 220 V, com um alcance de 160 km e uma velocidade máxima de 140 km/h.

A Fiat desenvolve no Brasil o Palio Elétrico, em parceria com a Itaipu, do grupo Eletrobrás. O carro tem autonomia para 120 km e atinge a velocidade máxima de 120 km/h, mas conta com uma bateria de 130 kg. O desafio da equipe de engenheiros envolvidos no projeto é conseguir uma bateria mais leve e com maior autonomia. Entretanto, o uso do carro se limita à locomoção dentro do complexo da hidrelétrica.

Automóvel Híbrido

Automóvel Híbrido é um veiculo que possui por norma dois motores, um deles de combustão interna (um motor a gasolina) e também um motor elétrico. Combinando essas duas possibilidades em um só sistema, se alavanca o poder da gasolina e da eletricidade. Assim, o automóvel híbrido é um misto dos dois. Ele tenta reduzir significativamente o consumo de combustível e as emissões de um automóvel movido a gasolina, enquanto supera as limitações de um carro elétrico.

Estrutura híbrida

Carros híbridos a gasolina e eletricidade contêm as seguintes peças:

Motor a gasolina – o carro híbrido tem um motor a gasolina bastante semelhante àquele que encontramos na maioria dos carros. Entretanto, o motor de um híbrido é menor e usa tecnologias avançadas para reduzir a emissão de poluentes e aumentar sua eficiência.

Tanque de combustível – o tanque de combustível em um híbrido é o dispositivo de armazenamento de energia para o motor a gasolina.

Motor elétrico – o motor elétrico em um carro híbrido é muito sofisticado. A tecnologia avançada permite sua atuação tanto como um motor quanto como um gerador. Por exemplo, se for preciso, esta espécie de automóvel pode extrair energia das baterias para acelerar. Entretanto, agindo como gerador, ele funciona como freio do veículo e devolve energia (recarrega) às baterias. Em modo de recarga, o sistema gera resistência ao movimento do veículo, operando em paralelo ao sistema de freio.

Gerador – o gerador é similar a um motor elétrico, e age para a produção de energia elétrica. Ele é usado principalmente em híbridos em série. Em alguns casos, ele pode ser até mesmo parte do motor elétrico.

Baterias – as baterias de um carro híbrido são o dispositivo de armazenamento de energia para o motor elétrico. Diferentemente da gasolina no tanque de combustível, que pode acionar apenas o motor a gasolina, o motor elétrico em um carro híbrido pode fornecer energia para as baterias e ainda retirar energia delas.

Transmissão – A transmissão (ou câmbio de maneira mais simples) em um carro híbrido executa a mesma função básica que a transmissão em um carro convencional. Alguns híbridos, como o Honda Insight, têm transmissões convencionais. Outros, como o Toyota Prius, têm uma transmissão bastante diferente.

Tipos de Híbridos

É possível combinar as duas fontes de energia encontradas, em um carro híbrido de diferentes maneiras.

Híbrido paralelo – Conhecida como híbrido em paralelo, tem um tanque de combustível que fornece gasolina para o motor a combustão convencional, e um conjunto de baterias que fornece energia para o motor elétrico. Tanto o motor a gasolina, quanto o motor elétrico podem ativar a transmissão ao mesmo tempo. A transmissão, por sua vez, movimenta as rodas.

Este tipo é usado em automóveis de pequeno porte. Um exemplo desse tipo é o Toyota Prius, lançada no mercado japonês em 1997 e vendido em mais de 70 países e regiões, foi o primeiro veículo híbrido produzido em série e virou o automóvel híbrido mais vendido do mundo. Em maio de 2008, as vendas globais do Prius atingiram a marca de um milhão de veículos, e em setembro de 2010, o Prius conseguiu vendas acumuladas de 2 milhões de unidades no mundo enteiro. Os Estados Unidos são o maior mercado do Prius, com 814.173 carros registrados até dezembro de 2009.

Híbrido-série – Outro método utilizado é o motor elétrico ser responsável pela locomoção do automóvel, sendo que o motor a explosão apenas movimente um gerador responsável por gerar a energia necessária para o automóvel se locomover e para carregar as baterias. Geralmente automóveis de maior porte utilizam esse sistema, conhecido como híbrido-série. Na prática, esse tipo de híbrido é um carro elétrico, com extensor de autonomia ou um: REEV (range-extended electric vehicles).

Híbrido misto – O terceiro é o sistema híbrido misto, que combina aspectos do sistema em série com o sistema paralelo, que tem como objetivo maximizar os benefícios de ambos. Este sistema permite fornecer energia para as rodas do veículo e gerar eletricidade simultaneamente, usando um gerador, diferentemente do que ocorre na configuração paralela simples. É possível usar somente o sistema elétrico, dependendo das condições de carga. Também é permitido que os dois motores atuem de forma simultânea. Quando o motorista exige menos do motor, como no caso de parada em semáforo, o sistema elétrico assume o comando ou “divide” a energia com o motor comum, reduzindo o consumo de combustível. O Ford Fusion Hybrid é um exemplo desse conceito.

Híbrido Plug-in – Existe ainda o Hybrid Plug-In, um tipo de evolução do conceito do híbrido-série. Nele, o veículo possui motores elétricos alimentados por baterias recarregáveis, capazes de dar ao veículo uma autonomia de aproximadamente 60 quilômetros. Essas baterias podem ser recarregadas através de uma alimentação elétrica externa, como uma tomada residencial, por exemplo. Numa grande cidade, boa parte de toda a quilometragem rodada diariamente, é feita dentro de um perímetro de 50 quilômetros. Esses percursos são feitos na área urbana, onde a economia de combustível não é o forte dos motores convencionais a combustão, além dos seus efeitos ambientais prejudiciais. Neste modo exclusivo elétrico, as emissões são nulas. Quando o limite de carga mínimo da bateria é atingido, o veículo passa a funcionar como um híbrido convencional. A frenagem regenerativa também é usada, é acionada quando o freio é pressionado para reduzir a velocidade, transforma a energia cinética do veículo em energia elétrica que é armazenada na bateria. Com o funcionamento do motor a combustão, a autonomia do veículo e ampliada consideravelmente.

O BYD F3DM foi lançado no mercado chinês em 15 de dezembro de 2008, tornando-se o primeiro híbrido plug-in de produção comercial no mundo. O Chevrolet Volt 2011 é outro produto com este conceito, da General Motors, destinado aos Estados Unidos.

O Toyota Prius Plug-In Hybrid será produzido e lançado no mercado ao final de 2011. O Prius plug-in terá um alcance (em modo 100% elétrico) de 23 km, com velocidade de até 100 km/h.

No Brasil

O Mercedes-Benz S400 foi o primeiro automóvel híbrido lançado no Brasil a um preço de R$426.000 e disponível desde abril de 2010. A versão brasileira do Ford Fusion Hybrid foi apresentada no Salão do Automóvel de São Paulo em outubro de 2010. As vendas começaram em novembro de 2010, a um preço de R$133.900. O Fusion Hybrid é o primeiro modelo do tipo híbrido completo (em inglês: full hybrid) devido a que o S 400 é um híbrido leve (em inglês: mild hybrid), no qual a função do motor elétrico somente é complementar e não pode sozinho movimentar o carro.

Híbrido flex

A tendência é de que os híbridos no Brasil se tornem “flex”. O veículo híbrido possui dois motores – um elétrico e outro alimentado por combustível. No caso do “híbrido flex”, o motor a combustão poderia tanto usar gasolina quanto álcool, ou a mistura dos dois, o que reduziria ainda mais o nível de emissões.

A expectativa das montadoras é de que até 2020 o volume de modelos híbridos vendidos no mundo, seja o mesmo dos modelos equipados somente com motores a combustão. Para tanto, é preciso da demanda de grandes mercados, como o Brasil. O híbrido vai se popularizar nos países com maior poder aquisitivo. A escala de produção fará com que os preços caiam. Isso abre a possibilidade de o Brasil importar produtos com essa tecnologia, ou até mesmo produzi-los por aqui.

Conceito de Superesportivos

Existem também simulações do conceito elétrico em superesportivos. Sinal disso é a versão totalmente elétrica do Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell Prototype. Sua versão final deverá estar pronta apenas em 2013. Único exemplar no mundo, tem sua chamativa cor amarela “Lumiléctrico AMG”, tão escandalosa quanto os quatro motores elétricos que entraram no lugar do V8 à combustão. Juntos, os quatro motores (um pra cada roda) somam 534 cavalos, girando mais de 12 mil rpm e gerando um torque de 89,8 kgfm. Para receber o novo conjunto mecânico, a suspensão foi inteiramente modificada e agora é multilink nas quatro rodas. Além disso, o carro acelera de 0 a 100 km/h em apenas 3,8 segundos, o mesmo tempo da versão a gasolina. Na ausência do sistema de transmissão que fica no localizado no seu túnel central, o espaço foi cedido para acomodar suas baterias de íon de lítio, que também foram colocadas num compartimento atras dos bancos e são equipadas com um sistema de refrigeração e calefação que as mantem numa temperatura ambiente ideal pra seu funcionamento.

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