Reconstrução do motor vs. troca de bateria – uma escolha cada vez mais difícil

Vamos começar a olhar para esse debate com algo maior em perspectiva e escopo: ICE Vs. EVs. Os motores de combustão interna são conhecidos por sua dirigibilidade e durabilidade. Somente nos Estados Unidos, mais de 250 milhões de veículos rodoviários confiam nesses motores. 

Esses veículos tradicionalmente usavam gasolina ou diesel como combustível. No entanto, o progresso do tempo, pesquisa e inovação tornaram esses veículos capazes de utilizar uma variedade de combustíveis renováveis ​​ou alternativos, incluindo gás natural, propano, biodiesel ou etanol. Iniciativas de pesquisa e desenvolvimento também ajudaram veículos com motor de combustão interna a se tornarem significativamente melhores em suas emissões. 

Os esforços de P&D ajudaram os fabricantes a reduzir as emissões de poluentes críticos, como óxidos de nitrogênio e material particulado, em mais de 99%. O desempenho do motor a combustão também aumentou com o tempo, em termos de potência do motor e tempo de aceleração de 0 a 60 km/h.

Enquanto os motores IC continuam melhorando seus padrões e desempenho, o mercado de EV também está se expandindo. A Projetos de relatórios do Goldman Sachs as vendas de veículos elétricos representarão 50% das vendas globais de carros novos até 2035. Até 2040, a penetração de veículos elétricos será de 100% na Europa, 85% nos Estados Unidos, 66% na China e 62% em todo o mundo. 

Transição é evidente de ICEs para EVs. No entanto, de acordo com Nicholas Snowdon, chefe de metais e co-chefe da equipe de commodities da Goldman Sachs Research, o sucesso da transição dependeria significativamente do material eles são feitos de.

“Acho que a maneira de enquadrar isso é: estamos mudando de um carro com uso intensivo de combustível para um carro com uso intensivo de metais.”

– Neve

Nessa transição, um dilema que precisa de uma resolução eficaz é o debate entre reconstrução do motor e troca de bateria. 

Para isso, precisamos analisar três coisas: como a manutenção difere entre EVs e ICEs no curto prazo, o que a manutenção significa no longo prazo para ambas as categorias e, finalmente, como podemos melhorar o cenário abordando as desvantagens e brechas que ainda existem, especialmente para a categoria de EVs que seria a categoria dominante nos próximos dias. 

EVs vs. ICE: Manutenção diária

Os veículos com motor de combustão interna exigem um grau considerável de manutenção diária para sua estrutura complexa baseada em trem de força, que inclui motores, transmissões, sistemas de combustível e sistemas de escapamento. Guardando Manter esses componentes saudáveis ​​significa trocar o óleo regularmente, fazer lavagens frequentes de fluidos e realizar inspeções regulares do sistema de combustível. 

Os EVs têm componentes mais simples, como motores elétricos, inversores e baterias. Esses componentes reduzem as necessidades de manutenção em uma margem significativa. Eles também não precisam de trocas frequentes de óleo ou trabalho relacionado à inspeção de emissões ou descargas de transmissão. 

O resultado dessa diferença entre as categorias Está refletido em um menor custo de manutenção diária em comparação com os equivalentes ICE. 

EVs vs. ICE: Manutenção de longo prazo

A manutenção de longo prazo para ICEs requer trabalho considerável em freios e pastilhas de freio. O atrito contínuo entre os rotores e as pastilhas de freio faz com que as pastilhas de freio se desgastem a longo prazo. 

Os veículos elétricos estão livres desse desafio porque usam frenagem regenerativa, que reduz a dependência da frenagem tradicional baseada em atrito e, portanto, ajuda a manter as pastilhas de freio saudáveis ​​por mais tempo, resultando em redução de custos de manutenção e economia. 

Mas, o que continua sendo um desafio para EVs e ICEs é a manutenção da bateria. No entanto, a gravidade do desafio ainda está distorcido em direção aos veículos elétricos. 

Para ICEs, o trabalho da bateria é ajudar o veículo a dar partida e garantir que todos os veículos estejam funcionando. Trabalho que precisa ser feito em ICEs na área de manutenção de baterias envolve a verificação frequente das conexões da bateria, limpeza dos terminais e resolução de problemas relacionados à bateria conforme eles surgem. 

Para EVs, as baterias são a tábua de salvação, e o problema surge quando os pacotes de baterias EV precisam ser substituídos. Isso resulta em exorbitante custos que tornam o veículo lixo, pois não vale a pena substituí-lo.  Esta prejudica drasticamente o argumento de que os veículos elétricos são melhores para o meio ambiente, já que são essencialmente descartáveis.

No entanto, esta realidade parece ser mudando rapidamente, pois os custos de substituição da bateria estão diminuindo significativamente. Por quê? É isso que discutiremos no segmento que aborda como melhorar o cenário. 

Melhorando o cenário da bateria do VE

Um relatório da Goldman Sachs a partir de outubro de 2024 aponta para um declínio constante nas baterias de veículos. A estimativa diz que os preços cairão quase 50% até 2026.

Se olharmos para a tendência, o relatório diz que os preços médios globais das baterias caíram de US$ 153 por quilowatt-hora (kWh) em 2022 para US$ 149 em 2023. De acordo com a pesquisa do Goldman Sachs, os preços cairão para US$ 111 até o final deste ano. Em 2026, pode ficar em torno de US$ 80/kWh, o que seria uma queda de quase 50% em relação aos níveis de 2023.

Isso significaria que os veículos elétricos a bateria alcançariam a paridade de custos de propriedade com os carros movidos a gasolina nos EUA, sem subsídios. Se formos mais longe, os preços cairão ainda mais.

Relatório de outubro de 2024 do Goldman Sachs coloca o preço estimado do pacote em 2030 em US$ 64/kWh. No entanto, outras estimativas chegam até abaixo desse número. Por exemplo, para 2030, a RMI estima um preço de célula de US$ 32-$ 54/kWh. 

A partir dessas projeções, a pergunta que deve vir à mente de todo leitor é: quais são os fatores que levam a essa queda nos preços das baterias para veículos elétricos? Nos próximos segmentos, discutiremos esses fatores, os mais decisivos de todos.

Tecnologia de bateria inovadora e superior 

Nikhil Bhandari, codiretor de Pesquisa em Recursos Naturais e Energia Limpa da Goldman Sachs Research na Ásia-Pacífico, foi questionado sobre o motivo da queda nos preços das baterias para veículos elétricos mais rápida do que o esperado. Bhandari começou destacando as inovações tecnológicas que estavam ocorrendo na estrutura das baterias. À medida que as células ficavam maiores e os desenvolvedores de baterias eliminavam muitos módulos internos e realizavam a conversão direta da célula para o pacote, a estrutura da bateria se tornava mais simplificada, com cortes de custos e, simultaneamente, o aumento da energia da bateria.

Os tecnólogos também estão trabalhando para desenvolver um processo simplificado para a reciclagem de baterias de VE. O Fórum Econômico Mundial espera aproximadamente 600,000 toneladas métricas de resíduos de baterias de íons de lítio de veículos elétricos até 2025 e até 11 milhões de toneladas métricas em todo o mundo até 2030. 

Tradicionalmente, o reciclagem de baterias de VE é feito em termos de componentes. O valor de uma bateria de VE reciclada é determinado pelo valor dos componentes individuais. E esses recicladores implementam três processos principais de reciclagem: hidrometalúrgico, pirometalúrgico e direto. 

No entanto, algumas novas tecnologias estão surgindo. Pesquisadores estão desenvolvendo uma tecnologia para dissolver ligantes. As baterias da Tesla, por exemplo, vêm com o cimento de poliuretano quase indestrutível que as une.

Dissolvê-las requer solventes altamente tóxicos. Alguns desses solventes são tão tóxicos que a UE os restringiu severamente, e os EUA estão considerando uma proibição semelhante. No entanto, para facilitar esse processo e tornar a reciclagem dessas baterias mais conveniente, os pesquisadores estão pedindo aos fabricantes de baterias que comecem a projetar seus produtos com a reciclagem em mente.

Curiosamente, a fabricante chinesa de veículos elétricos BYD criou uma bateria que não requer nenhum tipo de ligante. A Blade Battery da BYD funciona como um pacote de bateria de ferrofosfato de lítio que dispensa o componente do módulo, armazenando células planas diretamente dentro. As células podem ser removidas facilmente à mão, sem brigar com fios e colas.

Existem plataformas inovadoras que surgiram para tornar o processo de reciclagem de baterias de VE sem falhas. Por exemplo, existem plataformas como a Call2Recycle que conectam proprietários de VE com recicladores.

De acordo com Leo Raudys, CEO da Call2Recycle:

“Educação e acessibilidade são duas das ferramentas mais eficazes para garantir a segurança, especialmente à medida que as baterias aumentam em tamanho físico.”

Embora a tecnologia esteja ajudando de diferentes maneiras a tornar a tecnologia de baterias mais eficiente, o gerenciamento de materiais das baterias de veículos elétricos também está se tornando mais eficiente a cada dia. 

Melhoria na gestão de materiais para baterias de veículos elétricos

Os principais tipos de bateria são baseados em lítio. Enquanto uma categoria alavanca a química do níquel, respondendo por quase 60% do mercado para diferentes tipos de baterias de níquel, o outro tipo líder, o ferrofosfato de lítio, é baseado em ferro. Esta segunda categoria ocupa perto de 35-40% do mercado, deixando muito pouca porção de íons de sódio. 

Os materiais necessários para essas baterias estão se tornando cada vez mais convenientemente disponíveis. Por exemplo, houve um déficit de cobalto de 8,000 toneladas métricas em 2021, segundo pesquisa da S&P Global Commodity Insights. À medida que as empresas de mineração começaram a aumentar a produção para atender à demanda do setor de veículos elétricos, o mercado de cobalto registrou um superávit de 3,000 toneladas em 2022.

O resultado foi um declínio nos preços do cobalto, levando a uma redução significativa de custos na fabricação de baterias de VE. Entre abril de 2022 e dezembro de 2023, o preço do cobalto caiu de mais de US$ 82,000 para menos de US$ 33,500 por tonelada métrica. 

O fornecimento global total de lítio também deve aumentar em uma margem significativa. O fornecimento global total de lítio chegou a mais de 634,000 toneladas métricas em 2022. Até 2030, é projetado que o fornecimento mundial de lítio irá aumentar para mais de 2.14 milhões de toneladas métricas.

Um aumento na oferta de matérias-primas cruciais para a produção de baterias de VE de alto desempenho irá certamente reduzir o custo de produção de baterias. 

Além de pesquisadores e tecnólogos trabalhando em universidades, há empresas privadas de fabricação de VEs que estão investindo pesadamente em inovações de baterias. E uma empresa que tem feito isso de forma pioneira e rápida é Tesla (TSLA ).

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1. Tesla (TSLA )

O modelo 3 da Tesla afirma ter um dos sistemas de bateria mais sofisticados no mundo. A bateria do Modelo 3 é tal que quando não está sendo conduzido, a bateria descarrega muito lentamente para alimentar a eletrônica de bordo. A bateria pode descarregar a uma taxa de aproximadamente 1% por dia, embora a taxa de descarga pode variar dependendo de fatores ambientais (como clima frio), configuração do veículo e configurações selecionadas na tela sensível ao toque. 

A Tesla introduziu um recurso de economia de energia em seus carros que reduz a quantidade de energia consumida pelos displays quando o Model 3 não está em uso. Em veículos mais novos, esse recurso é automatizado para fornecer um nível ideal de economia de energia. No entanto, em veículos mais antigos, o usuário pode controlar a quantidade de energia sendo consumido pelos displays ao tocá-los. 

De acordo com as avaliações disponíveis do Pacote de bateria modelo 3, veículos da Tesla estão equipados com uma bateria eficiente que maximiza o alcance e a durabilidade. Ela tem uma capacidade de célula de quase 57.5 ​​kWh, oferecendo um alcance estimado pela EPA de 263 milhas por carga. A bateria de longo alcance do Modelo 3 vem com um tamanho de cerca de 75 kWh, inspirando um alcance impressionante estimado pela EPA de até 353 milhas com uma única carga. 

De acordo com notícias publicadas no início de outubro, a Tesla tem planos de introduzir quatro novos tipos de baterias 4680 em 2026. Essas quatro novas baterias têm os seguintes nomes de código: NC05, NC20, NC30 e NC50. 

A célula de bateria NC05 será a célula de fácil fabricação que alimentará o Cybercab e provavelmente também o modelo de menor custo de US$ 25,000. A NC20 alimentará a linha de SUVs da Tesla e a Cyber ​​Truck. Esta virá como uma célula de formato maior que ajuda a mover veículos maiores e mais pesados.

Segundo relatos, o NC30 e o NC50 são as duas células que serão drasticamente diferentes. Elas não usarão os materiais de célula padrão que vimos sendo usados ​​até agora. A expectativa é que a empresa introduza células usando silício-carbono nos ânodos. O silício-carbono, ou SiC, pode reter e mover elétrons mais rapidamente do que os materiais de ânodo tradicionais. 

Especialistas do setor acreditam que a NC30 será usada na linha Cybertruck e SUV da Tesla, enquanto a NC50 se concentrará mais em desempenho e oferecerá uma célula menor. Essas baterias alimentarão o Tesla Roadster e outros modelos de desempenho, como o Plaid, Performance e Beast.

De acordo com o eBook da Digibee último relatório financeiro disponível No terceiro trimestre de 3, a empresa obteve uma receita automotiva total de mais de US$ 2024 bilhões. Foi um aumento marginal em relação aos US$ 20 bilhões do trimestre anterior e um aumento considerável em relação aos US$ 19.878 bilhões do primeiro trimestre. 

O futuro dos automóveis: durabilidade econômica

A transição de ICE para EVs está em andamento. O segmento de EVs continuará inovando para melhorar seus padrões de bateria, tornando suas baterias mais econômicas e fáceis de substituir e reciclar. No entanto, as mudanças não acontecerão da noite para o dia. O dilema da bateria levará algum tempo para chegar a uma solução otimizada.

De acordo com David Leah, analista sênior da equipe Powertrain da GlobalData:

Isso não vai acontecer da noite para o dia, e ainda existem vários riscos que podem retardar a transição. Dito isso, considerando as tendências externas e do setor, a mudança para veículos com emissão zero parece inevitável.

De acordo com Jordan Roberts, um analista de matérias-primas de baterias na Fastmarkets, a pesquisa Go Zero Charge, conduzida entre 1,200 adultos do Reino Unido, descobriu que mais de 93% dos adultos do Reino Unido não voltariam a dirigir um veículo ICE. De acordo com Roberts, isso aponta para uma inflexão em nossa jornada de ICEs para EVs. Em suas próprias palavras:

“Chegamos a um ponto crítico na mudança de combustíveis para veículos elétricos.”

De acordo com John Ellmore, editor da Guia de carros elétricos:

“Baterias de estado sólido representam a próxima fronteira na tecnologia de baterias, oferecendo inúmeras vantagens sobre as baterias tradicionais de íons de lítio. Com densidades de energia mais altas, elas prometem alcances de direção mais longos, abordando uma das principais preocupações do consumidor sobre EVs – ansiedade de alcance.”

A Toyota é uma empresa que implementou melhorias significativas nessa área. A empresa anunciou recentemente uma nova fábrica de veículos elétricos a bateria que iniciará a produção de novos modelos em 2026. Esses modelos utilizarão baterias de íons de lítio de estado sólido da Toyota, que possuem um eletrólito sólido para permitir o movimento mais rápido dos íons, suportando carga e descarga rápidas.

No geral, o futuro prosperará com base na inovação e nas novas tecnologias que permitirão uma progressão super suave no domínio dos veículos elétricos, tornando-os mais convenientes, fáceis de manter e econômicos. 

Clique aqui para ver uma lista das dez principais ações de veículos elétricos.