Reportagem | Tarcisio Dias (*)
FOZ DO IGUAÇU (PR)  

                O futuro cada vez está mais presente na evolução do automóvel. Passado um século do início da sua criação, o desenvolvimento dos veículos está sempre em evolução. Muitas foram as modificações, surgiram adequações, melhorias na eficiência e rendimento dos motores, mas algumas características se mantém. O coração do automóvel, o motor, manteve a concepção inicial, apesar de todas as transformações. A combustão interna e controlada foi o propulsor da evolução.

Agora começam a surgir alternativas que podem gerar a revolução no desenvolvimento dos veículos. A concepção totalmente elétrica. Muitos são os países que avançam em suas pesquisas buscando as melhores alternativas. No Brasil, tivemos a oportunidade de conhecer o Projeto VE - Veículo Elétrico - que roda totalmente com energia 100% limpa e na tendência do ecologicamente correto.

Palio Weekend Elétrico desenvolvido no Centro de Pesquisa, Desenvolvimento e Montagem de Veículo Elétrico

Fruto de uma parceria, em 2006, entre a Fiat Automóveis, a hidrelétrica Itaipu Binacional e a empresa suíça KWO, além de outros colaboradores provenientes de empresas de tecnologia e instituições de pesquisa, o projeto do carro 100% elétrico se traduz em um veículo absolutamente ecológico e encontra no Brasil um ambiente ideal, já que grande parte da eletricidade gerada no país vem de hidrelétricas, ou seja, uma energia limpa e teoricamente muito barata.

Essa é uma das razões para o Fiat Palio Weekend Elétrico ser produzido em uma linha de montagem na usina hidrelétrica Itaipu. A carroceria do veículo, totalmente adequada para o projeto, chega direto da fábrica da Fiat Automóveis, em Betim, MG, para receber na linha de produção em Itaipu os componentes específicos do carro elétrico — motor, transmissão e baterias.

O Palio Weekend Elétrico está equipado com um motor que gera potência máxima de 15 Kw (20 cv) e torque máximo de 50 Nm (5,1 kgm), que faz de 0 a 60 km/h em 9 segundos e leva o veículo a velocidade máxima de 100 km/h.

Motores elétricos e inversores de frequência durante processo de produção e adequação

Esse propulsor é refrigerado a água, o que permite uma redução significativa de suas dimensões e peso (41,5 kg). Também é alimentado por uma bateria de níquel, situada no fundo do porta-malas, que garante uma autonomia de 120 km com carga completa, recarregada em oito horas em qualquer tomada de três pinos de 220 V. Além disso, as baterias podem ser 100% recicladas, evitando assim o problema de descarte de lixo.

Outro ponto que chama bastante atenção ao ligar e andar em um carro elétrico é o silêncio. O único ruído emitido ao rodar com ele é o contato dos pneus com o solo.

Externamente o Palio Weekend Elétrico é idêntico às versões que são movidas a combustível liquido ou gasoso. Porém, é no interior que ele se diferencia dos demais modelos com motor de combustão interna. Ao invés da tradicional alavanca de mudanças de marchas, há um artefato do tipo joystick que pode ser posicionado em três posições — Drive, Neutro e Ré. O console central ganha um display para monitoramento do comportamento da bateria com informações sobre carga, tensão, temperatura e corrente. E para maior segurança e conforto dos ocupantes, a suspensão e o conjunto de freios do veículo foram recalibrados.

Motores elétricos durante processo de adequação para utilização nos veículos

No vão, onde antes havia o motor de combustão interna, agora surge o motor elétrico e sistemas de controle

Atualmente existem 21 Palio Weekend Elétrico sendo utilizados pelas empresas parceiras no projeto — Itaipu Binacional, KWO, AMPLA, CPFL, Copel, Eletrobrás, Cemig e a Fiat. O objetivo é produzir 50 veículos até o primeiro semestre de 2010.

Dirigindo o Palio Weekend Elétrico

             No Centro de Pesquisa, Desenvolvimento e Montagem de Veículo Elétrico, localizado na área da própria Hidrelétrica de Itaipu, tivemos a oportunidade de dirigir o Palio Weekend Elétrico. Basta um simples giro na chave e pronto, já está ligado. O sistema fica energizado. Só vai haver funcionamento do motor elétrico apenas quando solicitado pelo pedal do acelerador, mas o motor elétrico é completamente silencioso.

O câmbio oferece três possibilidades que são escolhidas por um joystick: Drive, para se deslocar para frente, Ré para trás e Neutro, equivalente ao ponto morto. Basta um simples toque pra frente na alavanca e o carro já está pronto. A reação inicial ao acelerar o carro não acontece de imediato, há alguns milisegundos até que o motor gere o torque para vencer a inércia e ao mesmo tempo produzir a velocidade, mas rapidamente acontece esse ganho de velocidade e aí o desempenho assemelha-se ao comportamento de um motor 1.0 litro.

Design externo não sofreu nenhuma alteração

Internamente mudanças com informações da carga da bateria e também joystick no câmbio

Display para monitoramento do comportamento da bateria com informações sobre carga, tensão, temperatura e corrente

Design interno alinhado com as novas características do modelo

A velocidade máxima é de 100 km/h e são necessários 9 segundos para o modelo sair da inércia e chegar a 60 km/h. A autonomia é de 120 quilômetros. No painel do veículo há um botão que quando acionado permite que a bateria seja recarregada ao tirar o pé do acelerador ou mesmo os freios, funcionando de certa forma como um "freio-motor", ou até poderíamos dizer que acontece algo semelhante como o KERS, utilizado na Fórmula 1.

Com a introdução dos demais componentes e sua distribuição na estrutura do Palio Weekend foi necessária uma nova calibração no conjunto da suspensão. Considerando os componentes do sistema que são importados e montados em uma linha de produção de certa forma artesana, o custo para o modelo ainda é bastante alto, em torno de R$ 140 mil reais.

O trabalho ainda é grande no aperfeiçoamento da bateria na busca pela melhor eficiência, diminuindo peso e tamanho e ao mesmo tempo aumentando a autonomia disponível ao modelo. Além dos entraves da tecnologia, o pior fica por conta da legislação, por meio de impostos que dificultam aquisição de novas tecnologias.

Projeto VE

                  Em novembro de 2005, em visita ao Brasil, o presidente do Conselho da KWO, Peter Schmid, convidou a ITAIPU para juntar esforços e assumir a coordenação dos trabalhos de pesquisa de um veículo elétrico técnica e economicamente viável, a partir do desenvolvimento de uma tecnologia existente, para uso em caráter de testes em suas instalações. Avaliado por ITAIPU como auto-sustentável, de caráter ambiental e capaz de propiciar a transferência de tecnologia, o Projeto VE foi finalmente formalizado em maio de 2006.

No campo acadêmico, o Projeto VE possibilita o intercâmbio de informações e conhecimentos entre institutos de pesquisas e universidades brasileiras, paraguaias e européias, que agem como catalisadores para o desenvolvimento desta tecnoloqia. Além disso, o Projeto VE proporciona a capacitação de profissionais e a geração de empregos e renda, principalmente através do estímulo a produção de componentes para os veículos elétricos no mercado local.

Conceitos

Futuro - A matriz energética sustentada nos combustíveis fósseis está com os dias contados. Mantidos os atuais padrões de crescimento, estima-se que a China terá sozinha 1,1 bilhão de carros em 2031 e precisará de 99 milhões de barris de petróleo/dia. Esse volume é maior do que a produção mundial de hoje. É necessário reestruturar a economia global, com a adoção intensiva de fontes renováveis de energia e de soluções que façam uso dessa energia.

Energia limpa - O consumo abundante de combustíveis fósseis, derivados do petróleo, é a principal causa do fenômeno conhecido como aquecimento global. Veículos movidos com motor de combustão liberam na atmosfera gases poluentes como o dióxido de carbono [C02]. Segundo o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, 75% das emissões de CO2 dos últimos 20 anos derivam da queima de combustíveis fósseis.

A ideia do veículo elétrico é promover a substituição do petróleo por fontes de energia renovável e não-poluentes que ofereceriam melhor qualidade de vida às cidades. O mundo inteiro soma esforços neste sentido. Na Dinamarca, 20% da eletricidade é gerada aproveitando-se a energia do vento (eólica). Brasil e Paraguai são países detentores de generosos recursos naturais, sobretudo, com vocação para a energia hidráulica e os biocombustíveis.

Hidreletricidade - Para mover a frota mundial de 800 milhões de veículos, a produção global de petróleo atualmente é de 85 milhões de barris diários. O robusto crescimento econômico dos países em desenvolvimento elevou o preço médio do barril, que em 2003 era de US$ 31, para US$ 72 em 2007, atingindo a incrível marca de US$ 99 ao longo do ano.

Uma alternativa de fonte de energia limpa e renovável para o petróleo é a hidreletricidade. Solução que aproveita a força da água corrente, sem reduzir sua quantidade e sem gerar subprodutos tóxicos. Embora somente 33% do potencial hidrelétrico mundial tenham sido aproveitados, essa percentual evita a emissão de gases correspondente à queima de 4,4 milhões de barris de petróleo/dia.

A contribuição dos parceiros - A abrangência e a complexidade tecnológica do Projeto VE exigiram de ITAIPU e da KWO o estabelecimento de parcerias com entidades brasileiras, paraguaias e européias. O ramo de atividades das entidades parceiras identificadas como essenciais inclui:
- baterias;
- acessórios eletrônicos;
- montadoras automotivas;
- motores elétricos e sistemas de controle;
- concessionárias de energia elétrica;
- institutos de pesquisa;
- universidades.

Como a FIAT participa do Projeto VE - A montadora FIAT está constantemente monitorando e interagindo em cada etapa do Projeto VE, de modo a tornar os veículos elétricos protótipos robustos e seguros e zelando pelo atendimento dos requisitos básicos necessários. A FIAT também encabeça as principais linhas de pesquisa e desenvolvimento tecnológico, bem como os testes de avaliação do conjunto.

A equipe da FIAT usa, ainda, seus conhecimentos oriundos dos processos convencionais para avaliar as correções e ajustes necessários nos protótipos, considerando também os diversos nichos de mercado que podem ser atendidos. Deste modo, a FIAT poderá determinar o momento mais adequado para a produção de um veículo de concepção puramente elétrica, assim como definir sobre a viabilidade econômica da produção de VE's em escala industrial, o que está previsto para ocorrer no término do Projeto VE.

Inversor de frequência (localização no diagrama ao lado) - Pode ser considerado o cérebro do veículo elétrico. Ele recebe informações de diversos sensores do veículo a fim de garantir um controle eficaz do mesmo. Controla a velocidade e o torque do motor variando a frequência e a tensão.

É um dispositivo microprocessado responsável por transformar a energia que provém da bateria (corrente contínua), em corrente alternada trifásica, para alimentar o motor elétrico.

Protótipos - A verificação da robustez e dos resultados do aprimoramento tecnológico proporcionado pelas linhas de pesquisa do Projeto VE é realizada por meio da utilização e da análise de desempenho dos protótipos de carros elétricos montados na ITAIPU BINACIONAL. Os protótipos destinam-se também a realização dos ensaios e testes das inovações.

Essa etapa tem sido cumprida durante toda a evolução do projeto. Os protótipos, por não serem ainda totalmente robustos, devem ser preferencialmente utilizados sob supervisão de profissionais treinados para detectar eventuais falhas na sua fase incipiente e adotar ações corretivas.

Eficiência energética: a força do VE Quem compara um VE a um veículo comum, movido a combustíveis fósseis, não tem dúvidas: o veículo movido a eletricidade é claramente superior no quesito eficiência energética. Em uma análise considerando as perdas do poço a roda (well-to-wheel), se utilizarmos o petróleo para transformá-lo em diesel e aplicarmos em um veículo convencional, somente 15% da energia deste processo serão convertidas em movimento, ou seja, perde-se 85% da energia. No entanto. se a mesma quantidade de petróleo for utilizado numa usina termoelétrica para produção de energia a ser utilizada em um VE, o rendimento do processo alcança 40%. Portanto. para os meios de transporte, até mesmo em países onde a fonte principal de energia dependa do petróleo, o uso de veículos elétricos é, no mínimo, 2 vezes mais eficiente que o uso de veículos a combustão.

As principais etapas do Projeto VE

Etapas concluídas:
• Estudo preliminar para conhecer a tecnologia dos VE' s:
• Treinamento de profissionais da ITAIPU para manutenção dos VE's;
• Inclusão da montadora FIAT no Projeto;
• Inclusão das primeiras entidades parceiras;
• Elaboração da documentação técnica básica do Veículo FIAT e ITAIPU;
• Projeto de transformação do Palio Weekend em Veículo Elétrico [protótipo] elaborado pela FIAT;
• Criação do Centro de Pesquisa, Desenvolvimento e Montagem de Veículos Elétricos ICPDM-VEI nas instalações de ITAIPU;
• Ensaios e testes com protótipos na FIAT e na ITAIPU para homologação;
• Efetivação da homologação do protótipo junto ao DENATRAN pela FIAT;
• Montagem dos primeiros protótipos no CPDM-VE pela equipe da FIAT/ISVOR;
• Constituicão do Comitê Gestor e do Comitê Técnico.

Etapas de execução cíclica ao longo do Projeto:
• Inclusão de entidades parceiras estratégicas;
• Identificação das linhas de pesquisa e desenvolvimento;
• Criação de grupos multi-empresariais para execução das linhas de pesquisas;
• Execução de linhas de pesquisa;
• Treinamento básico para as empresas parceiras;
• Nacionalização dos componentes importados;
• Montagem de protótipos para viabilizar as atividades de P&D serem testados pelos parceiros;
• Implementação e testes dos produtos resultados das linhas de pesquisa em protótipos de VE;
• Ações junto ao governo para propiciar a redução de impostos para os veículos que não poluem o meio ambiente.

Etapas Finais
• Domínio das tecnologias de veículos elétricos;
• Viabilização da produção de componentes no mercado local;
• Elaboração de soluções de infraestrutura para viabilizar Q uso do VE;
• Incentivo a produção de VE' s em larga escala.

Por dentro do Veículo Elétrico

                No processo de engenharia, o VE pode ser dividido, em linhas gerais, em dois conjuntos: o kit mecânico e o kit eletro-eletrônico. No kit mecânico, fornecido pela FIAT, temos o chassi, carroceria, suspensão e demais componentes mecânicos menores. Já o kit eletro-eletrônico é composto de motor elétrico, bateria, módulo inversor de tração e demais sistemas de controle.

A bateria utilizada é denominada ZEBRA (Zero Emission Battery Research Activity). Esse tipo de bateria é geralmente usado em aplicações que exijam alta densidade de energia e de potência, características fundamentais para a aplicação em veículos elétricos.

Espaço do porta-malas fica completamente comprometido com a bateria

Estrutura de análise da bateria no laboratório

Os principais componentes químicos são sais (cloretos de sódio e níquel) e outros metais, o que torna a bateria praticamente 100% reciclável, além de não possuir nenhuma substância nociva ou tóxica. Por ser uma bateria especial, possui um sistema próprio de gerenciamento de energia e proteção.

A bateria trabalha aquecida a 270ºC, mas devido ao isolamento a vácuo, a temperatura externa fica de 5ºC a 10ºC acima da temperatura ambiente. Para se manter aquecidam por dia, a bateria consome aproximadamente 10% da carga quando o veículo não está conectado a rede elétrica.

Para abastecer o VE (a recarga da bateria), basta conectá-lo a uma tomada de 110-220 V / 50-60 Hz, comum a qualquer instalação residencial. Quando o veículo está completamente descarregado, são necessárias oito horas para uma carga completa.

Abastecimento com eletricidade diretamente de uma tomada comum

Como a bateria não tem o efeito memória, pode ser recarregada a qualquer momento. Deste modo, quando o veículo não estiver em uso (parado) deve-se preferencialmente mantê-lo conectado a uma tomada. Assim, o veículo poderá estar sempre completamente carregado, estando apto a atender sua próxima autonomia quando requisitado.

Demandas de destaque relativas ao Projeto VE

- Desenvolvimento de um protótipo de veículo elétrico para pequenas cargas (caminhão) para atender principalmente as necessidades de transporte do setor elétrico e também de produtores agrícolas que geram energia elétrica através da biomassa;

- Desenvolvimento de um protótipo de mini-ônibus elétrico para atender as necessidades de transporte de funcionários e turistas;

- Estudo de alternativas de baterias aplicadas a tração veicular: convênio internacional com a Universidade de Berna (Suíça);

- Painéis solares: estudar a conexão de fontes renováveis de energia para o abastecimento doVE;

- Estudo de conexão do VE's à rede elétrica para intercâmbio de energia. O VE pode atuar como um "no-break" fornecendo energia para a rede elétrica no horário de alto consumo e recarregando as baterias no horário de baixo consumo.

Metas para os próximos anos

- A nacionalização completa dos componentes dos veículos elétricos;

- Tornar os componentes robustos e confiáveis, além de conseguir a redução dos preços destes;

- Fomentar a efetiva aplicação das patentes frutos das pesquisas desenvolvidas dentro do projeto, para que a indústria se sinta motivada comercialmente a produzir veículos elétricos em larga escala;

- Aumentar a autonomia dos veículos e reduzir o tempo de recarga das baterias;

- Transferir conhecimentos e promover a capacitação profissional bem como a geração de emprego e renda;

- Promover em larga escala o uso de veículos eficientes que não poluam o meio ambiente.

Ficha Técnica

Aguarde matéria completa na próxima edição da Revista multimídia Mecânica Online
Saiba mais: http://www.mecanicaonline.com.br/revista

(*) Repórter viajou a convite da Fiat Automóveis do Brasil