O mercado dos veículos elétricos a bateria (BEVs) está a crescer a nível mundial. Este aumento permite não só opções de mobilidade muito mais sustentáveis, mas também novas formas de transformar o mercado da energia. Estas “baterias sobre rodas” podem transformar-se em centrais eléctricas virtuais, gerando eletricidade para apoiar a rede (veículo para a rede ou V2G), bem como para alimentar casas (veículo para casa ou V2H) ou as ferramentas de um artesão (veículo para carga ou V2L). Os VEB podem, assim, proporcionar um acesso mais resiliente à eletricidade, criando simultaneamente novos fluxos de receitas.
Em 2022, foram vendidos 7,7 milhões de VEB a nível mundial, prevendo-se que este número ultrapasse os 10 milhões em 2023, ou seja, uma quota de 14% do mercado de veículos ligeiros. No final de 2022, a base instalada global de VEB atingiu 18 milhões de unidades – incluindo 10,7 na China, 4,4 na Europa e 2,1 nos EUA – e aumentará para 28 milhões até ao final do ano. Isto pode representar pouco mais de 2% do mercado até ao final de 2023, mas o rácio está a crescer rapidamente e espera-se que atinja cerca de 18% até 2030 (de acordo com a BloombergNEF).
As baterias instaladas nos actuais VEBs representam uma capacidade energética de cerca de 1 TWh. Em comparação, o consumo residencial de eletricidade ascende a cerca de 25 kWh por agregado familiar e por dia nos EUA. Se pudéssemos utilizar diariamente um terço da capacidade total das baterias dos VEB (por exemplo, alternar o estado de carga de uma bateria entre 50% e 80%), poderíamos alimentar cerca de 15 milhões de casas atualmente. Melhor ainda, poderíamos aliviar os cortes de energia, que estão longe de ser invulgares nos EUA.
É evidente que as energias renováveis, que desempenham um papel central na produção de eletricidade ecológica, estão longe de corresponder à nossa procura de energia. É o caso, nomeadamente, da energia fotovoltaica. A chamada “curva do pato” (abaixo, Califórnia em abril de 2021) mostra as discrepâncias entre a oferta e a procura durante as 24 horas de um dia. Entre as 13h00 e as 15h00, a procura líquida é a mais baixa, enquanto atinge o seu pico entre as 19h00 e a meia-noite.
A utilização das baterias dos veículos eléctricos oferece um benefício significativo em termos de CO2 durante os períodos de pico da procura líquida. Os veículos eléctricos são normalmente estacionados numa altura em que os painéis fotovoltaicos não estão operacionais – o sol está baixo! Normalmente, os serviços de utilidade pública respondem a este pico de procura de energia ligando as centrais eléctricas alimentadas a gás geradoras de CO2. Os VEs podem fornecer energia em vez destas centrais eléctricas, recarregar durante o período de menor procura de energia, ou seja, entre a meia-noite e as 6 da manhã, e estar prontos para a sua viagem diária.
Eis mais uma prova de que esta solução está a resolver um problema real. No nordeste dos EUA, o operador de serviços públicos de Vermont solicitou recentemente aos reguladores estatais autorização para comprar baterias que irá instalar nas casas dos clientes, a fim de atenuar os cortes de energia. A razão é simples: trata-se de uma alternativa económica à modernização da rede. O conjunto de baterias dos veículos eléctricos pode certamente desempenhar parte desse papel, especialmente porque esta capacidade energética está cada vez mais disponível.
OEMs mostram interesse em desempenhar um papel fundamental
Em 2015, a BMW e a empresa de eletricidade da área da Baía de São Francisco, Pacific Gas & Electric (PG&E), iniciaram um projeto conjunto para avaliar os potenciais benefícios da otimização dos horários de carregamento dos veículos elétricos com base na carga da rede e no preço por kWh. Os proprietários de veículos foram pagos para adaptarem os seus padrões de carregamento. Durante um ano, foi transferida energia equivalente a 19 MWh e a carga da rede foi reduzida em até 100 MW. Em maio último, a colaboração foi prolongada até 2026. De acordo com o comunicado de imprensa, “a BMW irá desenvolver uma frota de teste de veículos eléctricos que será utilizada nas operações diárias e servirá como recurso da rede para ajudar a integrar as energias renováveis e equilibrar a rede”.
De forma semelhante, a Ford e a PG&E anunciaram um projeto conjunto em 2022 para avaliar a potencial utilização da tecnologia de energia bidirecional na sua pick-up Lightening para fornecer aos utilizadores até 10 dias de energia às suas casas durante uma falha de energia. Tendo em conta a fiabilidade relativamente fraca da rede eléctrica nos EUA, esta mensagem terá eco na maioria dos proprietários de casas. Ainda no ano passado, a GM também iniciou um projeto com a PG&E para explorar o potencial do carregamento bidirecional. Porquê a PG&E, pode perguntar-se? Porque cerca de 20% de todos os VEs a bateria vendidos nos EUA estão na área da baía de SF.
Vários OEM importantes estão agora a manifestar um forte interesse em aproveitar a grande capacidade de energia associada à sua frota de veículos eléctricos para gerar novos fluxos de valor. No mês passado, a BMW, a Ford e a Honda anunciaram a criação da ChargeScape, uma empresa centrada na tecnologia V2G. Esta empresa estabelecerá uma plataforma para ligar de forma transparente os serviços de eletricidade, os OEM e os clientes de veículos eléctricos para gerir a utilização de energia. Permitirá que os clientes de veículos eléctricos obtenham benefícios financeiros através de uma variedade de serviços de gestão de carregamento e de partilha de energia. Prevê-se que as operações nos EUA e no Canadá comecem em 2024.
E a Tesla? O líder dos veículos elétricos produziu mais de 5 milhões de veículos desde 2012, a maioria dos quais ainda está a funcionar. Isto equivale a aproximadamente 350 GWh. A Tesla está na melhor posição para liderar o caminho, especialmente porque, segundo sei, a sua eletrónica de potência é capaz de transferir energia bidireccionalmente. No entanto, é provável que o líder dos veículos eléctricos não active esta funcionalidade até que exista um forte argumento comercial, uma vez que irá canibalizar o seu negócio Powerwall (mais de 500.000 instalados até à data).
Permitir a transferência bidirecional de energia
A transferência bidirecional de energia está disponível com a norma CHAdeMO específica dos OEM japoneses, ou seja, veículos Nissan e Mitsubishi, desde o primeiro dia. Esta funcionalidade foi introduzida nos veículos equipados com CCS nos últimos dois anos. Atualmente, inclui a pick-up Ford Lightening, alguns modelos Hyundai e o ID.Buzz da VW. Recentemente, a GM anunciou que irá implementar a capacidade de transferência bidirecional de energia em todos os seus veículos eléctricos a partir do modelo do ano 2026.
Todos os OEMs acabarão por oferecer esta funcionalidade. Não esqueçamos que os veículos eléctricos podem oferecer uma capacidade energética muito significativa, em especial nos EUA. Por exemplo, as opções de bateria vão até 224 kWh no Hummer EV da GM (e em breve no Silverado) e 180 kWh no R1T e R1S da Rivian. As capacidades energéticas dos VE tendem a ser mais pequenas na Europa e na China, onde os veículos são mais leves e os compradores se satisfazem com gamas mais curtas. No entanto, todos os VE oferecem algum potencial de produção de energia.
Para maximizar os benefícios das nossas “baterias sobre rodas”, os utilizadores de veículos terão de garantir que os seus carros estão ligados o mais frequentemente possível e aceitar um risco marginal no estado de carga dos seus veículos. O primeiro ponto pode ser resolvido com o carregamento automático, ou seja, o VE liga-se à rede elétrica em casa (ou no escritório). Por exemplo, a start-up francesa Gulplug oferece uma solução de carregamento condutivo e mãos-livres que faz exatamente isso.
Falando de carregadores, a Nissan e a Fermata Energy anunciaram em 2022 que o OEM aprovou o carregador bidirecional desta última para o Nissan Leaf nos EUA. É importante notar que a Nissan afirma que a sua utilização não afectará a garantia da bateria do Leaf. Outras empresas oferecem carregadores domésticos com capacidade V2H/V2G, como a Wallbox ou a Kaluza.
O que foi dito acima não é isento de desafios
Com que rapidez e qualidade evoluirão os serviços de utilidade pública para permitir as opções aqui apresentadas? Os modelos operacionais e os modelos de negócio devem ser adaptados para além do que tem sido feito para lidar com a energia gerada por painéis fotovoltaicos no telhado – por exemplo, medição líquida. Os VEs trarão uma escala diferente e muito mais flexibilidade do que a energia solar. Exigirão também uma gestão rigorosa do ciclo de carga/descarga, incluindo a compreensão da utilização previsível de cada VE para evitar que o seu utilizador fique preso a uma bateria insuficientemente carregada quando o VE é necessário.
Qual será o impacto a longo prazo das baterias em ciclo com o objetivo de gerar energia? Quem assumirá a responsabilidade pela perda potencialmente acelerada da capacidade líquida e, por conseguinte, do seu valor? Suspeito que o carregamento/descarregamento lento (por exemplo, 7 kW) e os ciclos pouco intensos (por exemplo, entre 30 e 70% da capacidade das baterias de iões de lítio) atenuariam este risco. Além disso, os OEM assumirão esta potencial responsabilidade por veículos alugados que gerarão receitas para eles próprios e para os seus utilizadores. O compromisso da Nissan de manter a sua garantia, como acima referido, é prometedor, uma vez que o OEM tem 12 anos de experiência na venda de VEB.
Estou convencido de que estes desafios serão ultrapassados com soluções adequadas ao longo do tempo e que os VEB acabarão por desempenhar um papel fundamental no sector da energia.
Marc Amblard é mestre em Engenharia pela Arts et Métiers ParisTech e possui um MBA pela Universidade do Michigan. Radicado atualmente em Silicon Valley, é diretor-executivo da Orsay Consulting, prestando serviços de consultoria a clientes empresariais e a startups sobre assuntos relacionados com a transformação do espaço de mobilidade, eletrificação autónoma, veículos partilhados e conectados.