Concreto magnetizado e estradas com carregamento indutivo: a nova aposta para viabilizar os carros elétricos

por Canal da Engenharia
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Embora a tecnologia dos veículos elétricos tenha ganhado força pelo mundo, nos Estados Unidos, por exemplo, eles representaram menos de 4% das vendas de veículos de passageiros em 2021.

No Brasil, apesar de ter crescido em relação à 2020, as vendas dos eletrificados em 2021 correspondeu a apenas 1,7% do total das vendas de veículos.

Os principais motivos para a baixa popularidade são o baixo alcance das baterias, a demora para carregá-las e a indisponibilidade das estações de carregamento em viagens longas.

Para mudar essas questões, o governo dos Estados Unidos assinou, no início do mês de novembro, uma iniciativa de 7,5 bilhões de dólares, com o objetivo de construir uma rede nacional de 500.000 estações de carregamento de veículos elétricos de alta velocidade até 2030.

Atualmente, o país conta com cerca de 43.000 estações de carregamento, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA.

Mas a mudança radical na próxima década pode abordar algo realmente inovador, e que, até pouco tempo atrás, estava concentrado apenas na pesquisa: o uso de estradas que carregam os carros eletricamente enquanto viajam, usando uma tecnologia conhecida como carregamento indutivo.

A ideia central

Um dos maiores problemas quando falamos em eletrificação de veículos é a chamada “ansiedade de alcance” ou “ansiedade da bateria”, que nada mais é do que o medo que o usuário tem de ficar sem bateria no meio da estrada.

A tecnologia do carregamento indutivo vem justamente para resolver esse problema, como disse a professora Nadia Gkritza, da Lyles Escola de Engenharia Civil na Universidade de Purdue, em entrevista ao The New York Times: “Em termos simples, a visão é trazer a carga para os veículos, em vez de fazer com que o veículo pare nas estações de carregamento para recarregar.”

Em julho, o Departamento de Transporte de Indiana e a Universidade Purdue anunciaram planos para desenvolver o primeiro segmento de rodovias de pavimento de concreto com carregamento sem fio e sem contato do mundo.

O projeto está sendo realizado por um centro de pesquisa de engenharia denominado ASPIRE, sigla para “Promoção da sustentabilidade por meio de infraestrutura elétrica para eletrificação de estradas”.

Como funciona

A pesquisa usará uma tecnologia de concreto magnetizável – desenvolvida pela empresa alemã Magment.

O material é feito adicionando-se pequenas partículas de ferrita reciclada – uma mistura de óxido de ferro com lascas de elementos metálicos, como níquel e zinco – ao concreto.

Esse material, então, pode ser energizado por meio de uma corrente elétrica, e o campo magnético resultante pode transmitir energia sem fio para os veículos.

Tecnologia do concreto magnetizado para carregamento por indução em estradas. Fonte: Magment/divulgação.

Dionysios Aliprantis, professor da Escola de Engenharia Elétrica e de Computação em Purdue, explica que uma placa ou caixa feita do material, com cerca de 3,6 metros de comprimento por 1,2 metros de largura, é enterrada dentro da estrada a uma profundidade de alguns centímetros. A caixa contém bobinas de fio que se conectam à rede elétrica por meio de equipamento eletrônico especializado – esse é o transmissor.

“Caixas de concreto” da Magment. Fonte: Magment/divulgação.

Ao redor do transmissor está o material normal da estrada – concreto ou asfalto. Os transmissores seriam embutidos na estrada um após o outro, permitindo uma transferência de energia contínua. O receptor é uma caixa semelhante, mas menor, com bobinas fixadas na parte de baixo do carro.

Isso permitiria o carregamento sem fio de veículos elétricos enquanto eles rodam pela estrada, sem a necessidade de parar para recarregar.

Nos próximos dois anos, uma vez que a tecnologia seja validada nos testes de laboratório, o Departamento de Transporte de Indiana construirá uma bancada de teste de 400 metros, onde os engenheiros examinarão a capacidade da estrada eletrificada para fornecer alta potência a caminhões.

Projetos pelo mundo

Embora a carga indutiva para veículos já esteja em operação comercial com vários projetos de ônibus e táxis em diferentes países, a carga indutiva durante a condução, ou seja, embutida em uma estrada para veículos em movimento, é de fato uma tecnologia emergente, testada na pesquisa há alguns anos, mas que já está avançando internacionalmente para a prática.

Além de Indiana, outro estado norte-americano também está na corrida por estradas eletrificadas. Em setembro, a governadora de Michigan anunciou uma nova iniciativa para desenvolver a primeira infraestrutura de carregamento sem fio do país em uma via pública, e disse que o estado está procurando parceiros para ajudar a desenvolver e implantar a tecnologia.

Um projeto de carregamento indutivo envolvendo bobinas embutidas em uma estrada também foi conduzido com sucesso em Israel, onde os especialistas em tecnologia de carregamento indutivo da ElectReon prepararam duas seções da estrada com sua tecnologia. Um deles envolveu um trecho de 20 metros no assentamento israelense de Beit Yanai no Mar Mediterrâneo, onde os testes com um Renault Zoe foram concluídos em 2019.

A vehicle equipped with a charging receiver drives over copper coil charging strips at the Electreon test site in Israel
Um veículo equipado com um receptor de carregamento passa por faixas de carregamento com bobinas de cobre no local de teste da ElectReon em Israel. Fonte: Tamir Kalifa para The New York Times.

No início de dezembro, a ElectReon também anunciou a finalização de uma pista de testes em Brescia, na Itália, que foi construída em cooperação com Stellantis, Iveco, a operadora rodoviária italiana A35 Brebemi-Aleatica e outros parceiros. A equipe inseriu bobinas de carga na faixa de rodagem da via de 1.050 metros, que são alimentadas com um total de 1 megawatt de energia elétrica.

Os primeiros testes e calibrações já ocorreram e os dois veículos estiveram na estrada ao mesmo tempo e foram carregados paralelamente. Tanto um e-truck quanto um e-bus foram equipados com um receptor ElectReon no lado do veículo e carregaram enquanto passavam pela pista.

Estrada eletrificada A35, na Itália, com faixa de carregamento da ElectReon (faixa mais escura na foto). Fonte: Electrict & Hibrid.

Com os preços do cobre altos atualmente e na tendência de aumentar ainda mais, o projeto dos EUA com a Magment que substitui as bobinas de fio de cobre por ferrita reciclada permitiria, em tese, alcançar o custo benefício para a instalação do carregamento indutivo em grandes estradas.

No entanto, muitos outros projetos também estão em andamento e podem se mostrar mais promissores, como na Suécia e também na China.

Ao que parece, a corrida para ser o primeiro país a obter carregamento indutivo e operação em uma via pública de fato começou, e pode ser o ponto que faltava para a popularização dos veículos elétricos.

Fontes e referências:

Could Roads Recharge Electric Cars? The Technology May Be Close. The New York Times. 29 de novembro, 2021.

This Road Can Recharge Electric Vehicles In Real Time. Motor Illustrated. 10 de dezembro, 2021.

Magnetised concrete that charges electric vehicles on the move tested in America. The Sunday Time Driving. Julho, 2021.

‘Revolutionary’ road that wirelessly charges electric cars completed in Italy. Electric & Hybrid. 03 de dezembro, 2021.

Two States Race to Build First Wireless-Charging Road for Electric Vehicles. Equipment World. 08 de dezembro, 2021.

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