Transporte
Recondicionamento de Motor vs. Troca de Bateria – Uma Escolha Cada Vez Mais Difícil
Vamos começar a analisar esse debate com algo maior em perspectiva e escopo: ICE vs. EVs. Os motores de combustão interna são conhecidos por sua dirigibilidade e durabilidade. Nos Estados Unidos apenas, mais de 250 milhões de veículos de rodovia dependem desses motores.
Esses veículos tradicionalmente usavam gasolina ou diesel como combustível. No entanto, o avanço do tempo, da pesquisa e da inovação fez com que esses veículos fossem capazes de utilizar uma variedade de combustíveis renováveis ou alternativos, incluindo gás natural, propano, biodiesel ou etanol. Iniciativas de pesquisa e desenvolvimento também ajudaram os veículos de motor de combustão interna a melhorar significativamente suas emissões.
Esforços de P&D ajudaram os fabricantes a reduzir as emissões de poluentes críticos dos motores ICE, como óxidos de nitrogênio e material particulado, em mais de 99%. O desempenho dos ICE também aumentou ao longo do tempo em termos de potência do motor e tempo de aceleração de 0 a 60 mph.
Enquanto os motores IC continuam aprimorando seus padrões e desempenho, o mercado de EVs também está se expandindo. Um relatório da Goldman Sachs projeta que as vendas de EVs representarão 50% das vendas globais de carros novos até 2035. Até 2040, a penetração de EVs será de 100% na Europa, 85% nos Estados Unidos, 66% na China e 62% em todo o mundo.
A transição é evidente dos ICEs para os EVs. No entanto, segundo Nicholas Snowdon, chefe de metais e co‑chefe da equipe de commodities na Goldman Sachs Research, o sucesso da transição dependerá significativamente do material de que eles são feitos.
“Eu acho que a forma de enquadrar isso é: Estamos passando de um carro intensivo em combustível para um carro intensivo em metais.”
– Snowdon
Nesta transição, um dilema que precisa de uma solução eficaz é o debate Recondicionamento de Motor vs. 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 a longo prazo para ambas as categorias e – finalmente – como melhorar o cenário abordando as desvantagens e lacunas que ainda existem, especialmente para a categoria EV, que será a dominante nos próximos dias.
EVs vs. ICE: Manutenção Diária
Veículos com motor de combustão interna exigem um grau considerável de manutenção diária devido à sua estrutura complexa baseada no trem de força, que inclui motores, transmissões, sistemas de combustível e sistemas de escape. Manter esses componentes saudáveis significa trocar o óleo regularmente, realizar lavagens frequentes de fluidos e conduzir inspeções regulares do sistema de combustível.
Os EVs têm componentes mais simples, como motores elétricos, inversores e pacotes de bateria. Esses componentes reduzem as necessidades de manutenção de forma significativa. Eles também não precisam de trocas frequentes de óleo ou de trabalhos relacionados à inspeção de emissões ou lavagens de transmissão.
O resultado dessa diferença entre as categorias é refletido em um custo de manutenção diário reduzido em comparação com os equivalentes ICE.
EVs vs. ICE: Manutenção a Longo Prazo
A manutenção a longo prazo dos ICEs requer trabalho considerável nos freios e pastilhas de freio. O atrito contínuo entre os discos e as pastilhas faz com que estas se desgastem ao longo do tempo.
Os EVs estão livres desse desafio porque utilizam 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 custos de manutenção reduzidos e economia.
Mas o que continua sendo um desafio para EVs e ICEs é a manutenção da bateria. Contudo, a gravidade do desafio ainda está inclinada a favor dos EVs.
Para os ICEs, a função da bateria é ajudar o veículo a ligar e garantir que todos os sistemas estejam funcionando. O trabalho que precisa ser feito nos ICEs na área de manutenção de bateria envolve a verificação frequente das conexões da bateria, limpeza dos terminais e resolução de problemas relacionados à bateria à medida que surgem.
Para os EVs, as baterias são a linha de vida, e o problema surge quando os pacotes de bateria precisam ser substituídos. Isso resulta em custos exorbitantes que tornam o veículo um lixo, pois não vale a pena a substituição. Isso prejudica drasticamente o argumento de que os EVs são melhores para o meio ambiente, pois são essencialmente descartáveis.
No entanto, essa realidade parece estar mudando rapidamente à medida que os custos de substituição de baterias estão diminuindo significativamente. Por quê? É isso que discutiremos na seção que aborda como melhorar o cenário.
Melhorando o Cenário das Baterias de EV
Um relatório da Goldman Sachs 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 observarmos a tendência, o relatório diz que o preço médio global das baterias caiu de US$153 por quilowatt-hora (kWh) em 2022 para US$149 em 2023. Segundo a pesquisa da Goldman Sachs, os preços cairão para US$111 até o final deste ano. Até 2026, podem ficar em torno de US$80/kWh, o que representaria uma queda de quase 50% em relação aos níveis de 2023.
Isso significaria que os veículos elétricos de bateria alcançariam paridade de custo de propriedade com carros a gasolina nos EUA sem subsídios. Se avançarmos, os preços cairão ainda mais.
Relatório de outubro de 2024 da Goldman Sachs coloca o preço estimado do pacote em 2030 em US$64/kWh. No entanto, outras estimativas ficam ainda 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 surgir na mente de todo leitor é: quais são os fatores que levam a essa queda nos preços das baterias para EVs? Nos segmentos a seguir, discutimos esses fatores, os mais decisivos de todos.
Tecnologia de Bateria Inovadora e Superior
Nikhil Bhandari, co‑chefe da pesquisa de Recursos Naturais e Energia Limpa da Goldman Sachs para a Ásia‑Pacífico, foi questionado sobre por que os preços das baterias de EV estavam caindo mais rápido do que o esperado. Bhandari começou apontando 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 passavam diretamente de célula para pacote, a estrutura da bateria se tornava mais simplificada, com redução de custos e aumento simultâneo da energia da bateria.
Os tecnólogos também estão trabalhando no desenvolvimento de um processo simplificado para reciclagem de baterias de EV. O Fórum Econômico Mundial espera aproximadamente 600.000 toneladas métricas de resíduos de baterias de íon‑lítio de EVs até 2025 e até 11 milhões de toneladas métricas em todo o mundo até 2030.
Tradicionalmente, a reciclagem de baterias de EV é feita por componentes. O valor de uma bateria de EV reciclada é determinado pelo valor dos componentes individuais. E esses recicladores utilizam três principais processos 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 um 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 incentivando os fabricantes a projetarem seus produtos pensando na reciclagem.
Curiosamente, a fabricante chinesa de EVs BYD desenvolveu uma bateria que não requer ligantes. A Blade Battery da BYD funciona como um pacote de bateria de fosfato de ferro‑lítio que elimina o componente de módulo, armazenando células planas diretamente dentro. As células podem ser removidas facilmente à mão, sem lutar contra fios e adesivos.
Existem plataformas inovadoras que surgiram para tornar o processo de reciclagem de baterias de EV livre de falhas. Por exemplo, há plataformas como a Call2Recycle que conectam proprietários de EVs a recicladores.
De acordo com Leo Raudys, o CEO da Call2Recycle:
“Educação e acessibilidade são duas das ferramentas mais eficazes para garantir a segurança, especialmente à medida que as baterias aumentam de tamanho físico.”
Enquanto a tecnologia ajuda de diferentes maneiras a tornar a tecnologia de baterias mais eficiente, a gestão de materiais das baterias de EV também está se tornando mais eficiente a cada dia.
Gestão de Materiais Aprimorada para Baterias de EV
Os principais tipos de bateria são baseados em lítio. Enquanto uma categoria utiliza química de níquel, representando cerca de 60% do mercado de diferentes tipos de baterias de níquel, o outro tipo líder, fosfato de ferro‑lítio, é baseado em ferro. Essa segunda categoria ocupa cerca de 35‑40% do mercado, deixando uma pequena parcela de íons de sódio.
Os materiais necessários para essas baterias estão se tornando cada vez mais disponíveis de forma conveniente. Por exemplo, houve um déficit de cobalto de 8.000 mt em 2021, segundo pesquisa da S&P Global Commodity Insights. À medida que as empresas de mineração aumentaram a produção para atender à demanda do setor de veículos elétricos, o mercado de cobalto registrou um excedente de 3.000 mt em 2022.
O resultado foi uma queda nos preços do cobalto, levando a uma redução significativa de custos na fabricação de baterias de EV. 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.
A oferta global total de lítio também deve aumentar significativamente. A oferta global total de lítio chegou a mais de 634.000 toneladas métricas em 2022. Até 2030, projeta‑se que a oferta mundial de lítio aumente para mais de 2,14 milhões de toneladas métricas.
Um aumento na oferta de matérias‑primas que são cruciais para a fabricação de baterias de EV de alto desempenho certamente reduzirá o custo de produção das baterias.
Além de pesquisadores e tecnólogos em universidades, há empresas privadas de fabricação de EV que estão investindo fortemente 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 )
A Model 3 da Tesla afirma ter um dos sistemas de bateria mais sofisticados do mundo. A bateria da Model 3 é tal que, quando não está sendo conduzida, a bateria descarrega muito lentamente para alimentar os eletrônicos a bordo. A bateria pode descarregar a uma taxa de aproximadamente 1% ao dia, embora a taxa de descarga possa variar dependendo de fatores ambientais (como clima frio), configuração do veículo e das 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 a Model 3 não está em uso. Em veículos mais novos, esse recurso é automatizado para proporcionar um nível ótimo de economia de energia. Contudo, em veículos mais antigos, o usuário pode controlar a quantidade de energia consumida pelos displays ao tocá-los.
De acordo com avaliações disponíveis do pacote de bateria da Model 3, os veículos da Tesla estão equipados com um pacote de bateria eficiente que maximiza autonomia e durabilidade. Possui capacidade de célula de quase 57,5 kWh, oferecendo uma autonomia estimada pela EPA de 263 milhas por carga. A bateria de longo alcance da Model 3 tem cerca de 75 kWh, proporcionando uma impressionante autonomia estimada pela EPA de até 353 milhas em uma única carga.
De acordo com notícias publicadas no início de outubro, a Tesla planeja introduzir quatro novos tipos de baterias 4680 em 2026. Essas quatro novas baterias têm os seguintes nomes de código: NC05, NC20, NC30, & NC50.
A célula de bateria NC05 será a célula fácil de fabricar que alimentará o Cybercab e provavelmente também o modelo de menor custo de US$25.000. NC20 alimentará a linha de SUVs da Tesla e o Cybertruck. Isso virá como uma célula de formato maior que ajuda a mover veículos maiores e mais pesados.
Segundo relatos, as NC30 e NC50 são as duas células que serão drasticamente diferentes. Elas não usarão os materiais de célula padrão que vimos até agora. A expectativa é que a empresa introduza células usando carbono de silício nos ânodos. O Carbono de Silício, ou SiC, pode armazenar e mover elétrons mais rapidamente que os materiais de ânodo tradicionais.
Especialistas da indústria acreditam que a NC30 será usada no Cybertruck e na linha de SUVs da Tesla, enquanto a NC50 se concentrará mais em desempenho e oferecerá uma célula de tamanho menor. Essas baterias alimentarão o Tesla Roadster e outros modelos de alto desempenho, como o Plaid, Performance e Beast.
(TSLA )
De acordo com o último relatório financeiro disponível do terceiro trimestre de 2024, a empresa obteve receitas automotivas totais de mais de US$20 bilhões. Foi um aumento marginal em relação ao trimestre anterior, que foi US$19,878 bilhões, e um aumento notável em relação ao primeiro trimestre, que foi US$17,3 bilhões.
O Futuro dos Automóveis: Durabilidade Custo‑Efetiva
A transição de ICE para EVs está em andamento. O segmento de EV continuará inovando para melhorar seus padrões de bateria, tornando-as mais econômicas e fáceis de substituir e reciclar. Contudo, as mudanças não acontecerão da noite para o dia. O dilema das baterias levará algum tempo para chegar a uma solução otimizada.
De acordo com David Leah, Analista Sênior da equipe de Powertrain da GlobalData:
“Não acontecerá da noite para o dia, e ainda existem vários riscos que podem retardar a transição. Dito isso, considerando tendências externas e da indústria, a mudança para veículos zero emissões parece inevitável.”
De acordo com Jordan Roberts, analista de matérias‑primas de bateria na Fastmarkets, a pesquisa Go Zero Charge, realizada entre 1.200 adultos no Reino Unido, constatou que mais de 93% dos adultos britânicos não voltariam a dirigir um veículo ICE. Segundo Roberts, isso indica uma inflexão em nossa jornada dos ICEs para os EVs. Em suas próprias palavras:
“Alcançamos um ponto de inflexão na transição de combustíveis para veículos elétricos.”
De acordo com John Ellmore, Editor do Electric Car Guide:
“Baterias de estado sólido representam a próxima fronteira na tecnologia de baterias, oferecendo inúmeras vantagens sobre as baterias de íon‑lítio tradicionais. Com densidades de energia mais altas, prometem autonomias de condução mais longas, abordando uma das principais preocupações dos consumidores sobre EVs – a ansiedade de alcance.”
A Toyota é uma das empresas que fez melhorias significativas nessa fronteira. A empresa anunciou recentemente uma nova fábrica de veículos elétricos a bateria que iniciará a produção de novos modelos em 2026. Esses modelos usarão baterias de íon‑lítio de estado sólido da Toyota, que possuem um eletrólito sólido para permitir o movimento mais rápido dos íons, suportando carregamento e descarregamento rápidos.
No conjunto, o futuro prosperará com inovação e novas tecnologias que permitirão uma progressão super suave no domínio dos veículos elétricos, tornando-os mais convenientes, fáceis de manter e econômicos.
