O que Vai Preencher a Lacuna Entre Motores ICE e Elétricos?

Veículos movidos a motor elétrico são o futuro. Seja por meio de pacotes de baterias, células de combustível de hidrogênio ou alguma outra solução inovadora, o resultado final é o mesmo – os motores de combustão interna (ICE) estão a caminho de desaparecer.

Esta não é uma mudança que acontecerá da noite para o dia. Por décadas, nações ao redor do mundo investiram fortemente no desenvolvimento de infraestrutura projetada especificamente para combustíveis líquidos como gasolina e diesel. Embora seja razoável supor que o potencial dos veículos baseados em ICE já tenha sido totalmente explorado, isso simplesmente não é verdade, e nossa compreensão crescente da ciência dos materiais está permitindo um futuro em que o ICE veja sua vida útil estendida para conviver harmoniosamente ao lado de seus equivalentes elétricos por muitos anos.

Com a indústria de ICE ainda previsto para crescer de ~US$55 bi em 2021 para ~US$70 bi em 2028, apresentando um CAGR de 3,71 %, ainda há potencial de investimento a ser capitalizado.

Segue uma breve visão de algumas inovações que têm o potencial de dar aos veículos baseados em ICE uma nova vida, preenchendo a lacuna para a inevitável dominância dos EVs.

Fabricantes e Inovadores

Antes de analisar algumas das inovações recentes que prometem estender a vida útil do ICE, certifique‑se de conferir as seguintes empresas de capital aberto; cada uma desempenhando um papel ativo no desenvolvimento e promoção desses produtos.

Porsche (P911)

Entre os fabricantes de automóveis, a Porsche é uma das mais icônicas. Os esforços da empresa vão além de criar obras de arte em movimento e são responsáveis pelo desenvolvimento e defesa de novas tecnologias voltadas para melhorar tanto o desempenho quanto a eficiência de seus veículos (por exemplo, combustível sintético).

A Porsche está sediada em Stuttgart, Alemanha. A empresa emprega quase 40 000 pessoas e registrou receita superior a US$37 bi no último exercício fiscal.

Tesla (TSLA)

Embora a Tesla (TSLA ) dependa de terceiros para realmente fabricar seus pacotes de baterias, as demandas e necessidades da empresa foram responsáveis, de forma quase unilateral, por grande parte da inovação no setor de EVs nos últimos 20 anos.

Enquanto 2022 registrou uma forte queda nas ações da TSLA, a maré virou, com 2023 marcando uma impressionante recuperação de +55,48 % YTD no momento da escrita. Apesar de um 2022 difícil, a empresa ainda conseguiu registrar receita de US$81,46 bi nesse período.

A Tesla está sediada no Texas, Estados Unidos.

Inteligência Artificial

A primeira inovação que permitirá que veículos ICE continuem se tornando mais eficientes e ganhem alguns anos extras antes de se tornarem obsoletos é a condução autônoma por meio do uso de inteligência artificial (IA).

A IA tem essa capacidade ao remover o erro humano e os hábitos da equação. A IA permitirá comunicação entre veículos nas vias, reduzindo congestionamento e tráfego e as emissões excessivas resultantes; a IA obedecerá aos limites de velocidade e evitará acelerações ineficientes de semáforo em semáforo; a IA pode manter uma velocidade constante sem sobrecarregar o acelerador.

Por cada um dos motivos acima, e muitos outros, a IA tem o potencial de permitir que veículos ICE tradicionais permaneçam tão competitivos quanto possível em relação aos EVs, pelo maior tempo possível.

Combustíveis Sintéticos

O grande problema dos veículos ICE é sua dependência de combustíveis fósseis. Não só estamos ficando sem essa fonte de energia, como sua extração da Terra e o subsequente processamento e queima são terríveis para o meio ambiente.

Com isso, não é surpreendente descobrir que uma das inovações mais promissoras para ajudar a estender a vida útil dos veículos ICE é a criação de combustíveis sintéticos ou “eFuel”. De fato, os combustíveis sintéticos têm tanto potencial que regiões como a Europa já decidiram permitir isenções em sua proibição de motores emissores de CO₂ nos próximos anos para aqueles que utilizam eFuel.

Então, o que são combustíveis sintéticos ou “eFuel”? É uma fonte de energia que pode substituir a gasolina derivada de combustíveis fósseis para uso em veículos ICE convencionais. Atualmente existem dois principais métodos de produção:

• Através de um processo em múltiplas etapas que divide H₂O por eletrólise, liberando moléculas diatômicas de hidrogênio que são então convertidas em metanol ao serem combinadas com CO₂ capturado do ar. O metanol resultante é então convertido em eFuel (gasolina sintética) em altas temperaturas mediante uso de catalisadores.
• Construindo hidrocarbonetos que servem como blocos de construção da gasolina a partir de CO₂ e H₂.

Deve‑se notar que, neste momento, os eFuels não são uma solução perfeita. Os processos listados acima para criar eFuel são muito intensivos em energia. Além disso, a “gasolina” resultante ainda acaba sendo um “emissor de escapamento”. O que o processo pode oferecer, porém, é a capacidade de tornar o combustível resultante neutro em carbono ao remover CO₂ do ar e utilizar fontes de energia sustentáveis na sua produção.

Enquanto a Porsche pode estar defendendo essa inovação como meio de tornar os veículos ICE – que permanecerão nas estradas por décadas, independentemente da adoção de EVs – significativamente mais verdes, são empresas como a HIF que estão trabalhando para aperfeiçoar o combustível e os processos necessários para criá‑lo.

Atrito – Amigo ou Inimigo?

Quando se trata de transporte terrestre, o atrito é ao mesmo tempo uma bênção e um obstáculo. O atrito é necessário para que a potência seja transferida dos pneus do veículo para o solo. É o que permite que os veículos mantenham controle ao frear e fazer curvas. Onde ele se torna um obstáculo, porém, é no trem de transmissão de um veículo, onde o atrito pode resultar em uma parte significativa da energia mecânica potencial sendo desperdiçada como calor.

Um par de soluções para superar o atrito inclui a texturização de superfícies e o uso de lubrificantes sintéticos.

Estudos realizados sobre texturização de superfícies mostraram resultados promissores ao usar tanto sulcos quanto cavidades nas paredes dos cilindros dos ICE, demonstrando uma considerável redução no atrito e no calor resultante.

Lubrificantes sintéticos não são novidade. Quando foram introduzidos pela primeira vez, décadas atrás, substituindo o óleo tradicional de motor, ofereceram uma alternativa com melhor lubrificação, características de desgaste, viscosidades variáveis e mais. A ciência por trás desses lubrificantes não parou, porém. Com nossa compreensão cada vez maior das ciências dos materiais, os lubrificantes sintéticos têm se tornado mais robustos e eficazes em sua função.

Combinados, o uso de texturização de superfícies e a melhoria dos lubrificantes sintéticos têm o potencial de ajudar veículos ICE a eliminar uma parte significativa das perdas mecânicas que ocorrem nos sistemas de transmissão. Embora nunca alcancem a alta eficiência dos EVs, que apresentam perdas de apenas 5 %, reduzir os quase 50 % de perdas dos ICE pode contribuir muito para prolongar sua vida útil.

Reimaginando o ICE

Portanto, a IA pode substituir o motorista, combustíveis sintéticos podem substituir fontes de energia e lubrificantes modernos combinados com texturização de superfícies podem diminuir as perdas mecânicas do motor. Tudo isso é ótimo, mas há uma empresa que leva essas iniciativas um passo adiante ao realizar um redesign quase completo do ICE tradicional.

Avadi engines, que recentemente encerrou uma campanha de financiamento coletivo na StartEngine que viu a empresa levantar mais de US$210 000, afirma que, ao eliminar o tradicional sistema de válvulas, seu ICE redesenhado é mais compacto, mais leve, mais eficiente, versátil e um monstro de torque.

O design exclusivo da empresa utiliza um pistão rotativo com duas bielas. A rotação do pistão permite a eliminação do sistema tradicional de válvulas, possibilitando a incorporação de válvulas de admissão e escape na cabeça do cilindro.  Avadi afirma que,

“De acordo com testes internos, nosso Avadi MA-250 tem aproximadamente metade do peso e o dobro do torque e potência do motor concorrente mais próximo, tudo isso consumindo cerca de 30 % menos combustível.”

Embora a Avadi indique que seu primeiro modelo, o MA-250, possui 15 hp e 22 lb‑ft enquanto pesa apenas 26 lb, ele pode ser dimensionado para cima ou para baixo conforme diferentes aplicações.

Essa capacidade de escalonamento é importante, pois o ICE é usado em mais do que apenas transporte terrestre. Na verdade, uma das razões pelas quais o ICE permanecerá prevalente por anos vindouros é seu uso disseminado em inúmeras aplicações. Seja um trator de jardim, um ATV, um triturador de madeira ou qualquer outra máquina, o ICE pode ser encontrado em todos os lugares. Essa realidade está sendo abordada por empresas como a Avadi e seu protótipo MA-250.

Palavra Final

Como afirmado no início deste artigo – a substituição dos EVs pelos ICE é apenas uma questão de tempo. Isso já não parece mais uma grande dúvida. O que é interessante, porém, é a engenhosidade contínua dos engenheiros que permite que o ICE continue sendo uma fonte de energia viável por muitos anos.

Embora os EVs já estejam aqui e se aproximando da paridade com veículos ICE em diversas métricas, ainda levará algum tempo até que a infraestrutura global acompanhe. Diante disso, ainda há um período considerável para investidores perspicazes fazerem investimentos lucrativos no setor ICE. Seja por meio de tecnologias de ponte como combustíveis modernos, lubrificantes ou redesigns de motores – a oportunidade está presente.

Talvez em alguns anos, haja um dia em que tenhamos veículos autônomos alimentados por um motor Avadi, funcionando com eFuel e ostentando eficiência excepcional graças ao uso de lubrificantes de próxima geração e texturização de superfícies.