Principais lições
- O frio extremo reduz significativamente a autonomia dos veículos elétricos — a química da bateria desacelera em baixas temperaturas, exigindo mais energia para aquecimento e reduzindo a capacidade utilizável.
- O calor extremo acelera a degradação da bateria ao longo do tempo, principalmente quando os veículos ficam expostos à luz solar direta com a carga elevada.
- O pré-condicionamento da bateria — aquecimento ou resfriamento do conjunto de baterias antes da partida — é a estratégia mais eficaz para preservar o desempenho em temperaturas extremas.
- A bateria auxiliar de 12V em veículos elétricos é especialmente vulnerável em climas extremos e deve ser testada regularmente para evitar problemas de partida.
- Operadores de frotas em climas extremos devem estabelecer linhas de base de serviço sazonais para monitorar as alterações na saúde da bateria ao longo do tempo.
- As considerações sobre a infraestrutura de carregamento mudam em climas frios — o carregamento rápido em corrente contínua (CC) em temperaturas de congelamento pode ser restringido pelo sistema de gerenciamento de baterias (BMS) para proteger as células.
A previsão é que até o final de 2022, cerca de seis milhões de veículos elétricos será enviado globalmente. Os EUA anunciaram centenas de milhares de milhões de dólares em investimentos para o desenvolvimento de veículos eléctricos, bem como a infra-estrutura necessária para os apoiar. Mas há uma grande diferença entre operar um VE nas áreas temperadas da costa oeste e no ambiente hostil do norte de Minnesota ou no calor desértico do Arizona.
Os veículos eletrificados enfrentam desafios únicos em áreas onde o clima pode tornar-se mortal durante meses seguidos. É possível vermos veículos elétricos assumirem o controle mesmo em áreas com climas extremos? E se não, o que precisa acontecer para torná-los viáveis em todos os lugares?
Aqui está o que você deve considerar sobre a eletrificação nas condições mais desafiadoras.
Alcance reduzido em temperaturas extremas
Onde o clima é extremo, o alcance de um EV certamente será menor do que o alcance que o proprietário de um veículo pode obter com carga total em um clima normal. Embora às vezes seja contestado, o consenso geral é que tanto o clima quente quanto o frio extremos significam que você não irá tão longe antes de precisar recarregar. Como diz o ditado: “As baterias ficam mais felizes na faixa em que estamos mais felizes”.
Para viajar no calor extremo, o alcance da bateria é reduzido em cerca de 17%. Isso considerando temperaturas acima de 95F, e é quase inteiramente devido a manter a cabine confortável. O funcionamento do ar condicionado e do motor do soprador é responsável por grande parte desse consumo de energia.
Para climas frios, o a redução do alcance é um pouco maior. As estimativas colocam a queda da autonomia em temperaturas de 20F e mais frias em cerca de 30%, e as áreas que ficam muito mais frias do que isso podem ter um desempenho de autonomia ainda mais curta. Isso também se deve em parte ao conforto da cabine com aquecedor elétrico funcionando e assentos aquecidos, mas os climas frios reduzem o alcance, pois a temperatura da bateria também precisa ser mantida.
O estado de saúde pode ser reduzido
Climas frios tendem a exigir carregamentos mais frequentes. Ao contrário de um veículo movido a gasolina que está essencialmente “adormecido” enquanto está estacionado, um EV consome energia para manter a bateria numa faixa de temperatura saudável. Se o carro ficar estacionado, desconectado, por um longo período, a bateria pode esgotar-se até 0%, onde é suscetível a danos. É raro, mas possível.
O calor, por outro lado, desempenha um papel mais direto na degradação da bateria. O estado de saúde da bateria (SOH) diminui mais rapidamente em climas quentes, de acordo com pesquisa da Geotab, e o SOH pode cair cerca de 10% em 48 meses. O carregamento rápido DC em temperaturas quentes aumenta ainda mais o problema.
Uma redução de 10% no estado de saúde ao longo de quatro anos não parece significativa por si só, mas agrava-se com a questão da autonomia reduzida. Por exemplo, um veículo com autonomia normal de 250 quilômetros quando a bateria é nova pode ter autonomia reduzida para 225 quilômetros após quatro anos. E se eles obtiverem 20% menos alcance em climas frios, apenas 180 milhas de alcance com carga total poderão ser viáveis. Isso está muito longe das 250 milhas originais que eles esperam e pode representar um problema de ansiedade de alcance.
A infraestrutura de carregamento é escassa
No sul da Califórnia, onde a adoção de veículos elétricos é provavelmente a mais alta do país, os postos de carregamento estão se tornando mais comuns nas esquinas, como se você encontrasse um posto de gasolina. A densidade populacional no clima temperado torna viável o estabelecimento da infraestrutura necessária para carregar VEs, particularmente um carregamento rápido que não é possível na casa do proprietário do veículo.
Mas em áreas onde o clima é rigoroso, a densidade populacional é notavelmente diferente. As vastas extensões de planícies congeladas em Dakota do Norte são alguns dos condados com menos suporte para carregamento de VE. E isso ecoa em áreas como a região sudeste do Novo México, onde as áreas rochosas e desérticas não mostram sinais de vida por quilômetros em todas as direções.
Nessas áreas, um trecho de 50 quilômetros ou mais sem posto de gasolina é rotineiro, e a incapacidade de encontrar serviços de cobrança certamente será um detrator para a adoção.
Não há suporte onde não há grade
Além disso, algumas partes do país simplesmente não têm acesso à electricidade da mesma forma que as áreas urbanas. As comunidades podem funcionar com geradores a diesel. Algumas fazendas e operações comerciais e industriais em áreas como Wyoming e Montana transportam combustível para seus veículos até o local de trabalho, e substituí-los por eletrificados não é uma opção da mesma forma. Além disso, muitos destes veículos comerciais acumulam mais quilometragem num dia do que a autonomia média de um VE.
Onde não existem instalações de carregamento disponíveis e onde estas não são viáveis, como será possível uma transição do combustível fóssil para o eléctrico?
O que é necessário para tornar os VE viáveis em todos os lugares?
Para os veículos ligeiros, existe uma meta atual entre a maioria dos fabricantes de automóveis e legisladores de concluir a mudança dos combustíveis fósseis para os veículos elétricos até 2035 ou 2040. Parece um longo caminho, mas há desafios que precisam de ser superados na próxima década para que isso aconteça. se concretize.
Primeiro, a tecnologia das baterias precisa avançar ainda mais. Os desenvolvimentos estão acontecendo rapidamente em áreas como baterias de estado sólido, que permitirão carregamento mais rápido e maior alcance, mas ainda não estão implementados. Isso resolverá grande parte da preocupação relacionada ao alcance reduzido no frio e no calor, juntamente com os problemas de SOH.
Em segundo lugar, a infra-estrutura de carregamento terá de ser disponibilizada não apenas para as zonas urbanas, mas também para os condutores rurais e remotos. O que parece é apenas um palpite, mas é necessário caso se torne difícil obter combustíveis fósseis.
A tecnologia de baterias parece estar avançando na direção certa para viabilidade climática extrema, tanto em termos de autonomia quanto de carregamento mais rápido. Em áreas onde o clima desempenha um papel importante, a necessidade de gestão da bateria torna-se uma alta prioridade. As instalações de reparação e as frotas devem estar preparadas para manter e reparar as suas baterias EV para tirar o máximo partido das mesmas, e a Midtronics tem soluções para gestão de baterias, independentemente da aplicação.
Perguntas frequentes
De quanto o clima frio reduz a autonomia de um veículo elétrico?
A maioria dos veículos elétricos perde de 20 a 40% da sua autonomia nominal em temperaturas de congelamento, com alguns estudos mostrando perdas superiores a 50% em frio extremo. Essa redução provém de duas fontes: a diminuição da atividade eletroquímica nas células e o custo energético do aquecimento da cabine. O pré-condicionamento da bateria enquanto o veículo ainda está conectado à tomada minimiza ambos os efeitos.
O calor danifica permanentemente as baterias de veículos elétricos?
Temperaturas elevadas prolongadas aceleram a perda de capacidade, especialmente quando a bateria permanece com um alto nível de carga sob luz solar direta. A maioria dos sistemas de gerenciamento térmico de veículos elétricos resfria ativamente a bateria, mas estacionar na sombra e evitar carregá-la até 100% em climas quentes são medidas práticas para mitigar esse problema.
O que é o pré-condicionamento de baterias e por que ele é importante em climas extremos?
O pré-condicionamento aquece ou resfria a bateria até sua temperatura ideal de funcionamento antes que o veículo seja conduzido — geralmente enquanto ainda está conectado à tomada. Em climas frios, isso restaura a velocidade de carregamento e a autonomia; em climas quentes, reduz o estresse térmico. Muitos veículos elétricos oferecem suporte ao pré-condicionamento por meio de um aplicativo para celular ou configuração de partida programada.
A bateria auxiliar de 12V deve ser testada de forma diferente em climas extremos?
Sim. Tanto o calor quanto o frio sobrecarregam mais as baterias de 12V em veículos elétricos do que em veículos com motor de combustão interna, porque o sistema de 12V alimenta os componentes eletrônicos continuamente. Um testador baseado em condutância, como o DSS-5000 Fornece uma leitura precisa da saúde independentemente da temperatura, mas a frequência dos testes deve aumentar em climas com temperaturas extremas.
Como as frotas gerenciam as baterias de veículos elétricos em temperaturas extremamente baixas?
As melhores práticas incluem: conectar o carregador durante a noite para manter a temperatura da bateria, agendar o pré-condicionamento antes da partida, reduzir a autonomia prevista para compensar as perdas no inverno e testar as baterias auxiliares de 12V com mais frequência. Ferramentas como o xLVS-9000 Suportar verificações regulares do estado da bateria auxiliar.
O clima frio afeta a velocidade de carregamento de veículos elétricos?
Sim. Abaixo de zero, a maioria dos veículos elétricos limita as taxas de carregamento rápido em corrente contínua (CC) para proteger as células da bateria. O sistema de gerenciamento da bateria restringe a corrente até que o conjunto aqueça. Isso faz com que o carregamento em corrente alternada (CA) de Nível 2 em casa — com o pré-condicionamento ativado — seja a abordagem mais eficiente em climas frios.