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Micromobilidade urbana: estimativa de custo e tempo de recarga

Micromobilidade urbana: estimativa de custo e tempo de recarga

A micromobilidade é uma modalidade de transporte de curta distância, utilizada, em geral, para percursos de no máximo 10 km, preenchendo, por exemplo, a lacuna entre o transporte coletivo e o destino final do usuário. Os meios de transporte que integram esta família são categorizados por baixo peso, pequeno porte, versatilidade e sistemas de propulsão elétrica ou humana. Estas características podem reduzir a ocupação de espaço nas vias urbanas ao substituir carros, além de diminuir a pegada de carbono, melhorando a qualidade do ar nas cidades. Outra vantagem interessante é que a maioria das pessoas já está em contato com bicicletas, patinetes e hoverboards desde a infância, onde os veículos se confundem com brinquedos e meios de diversão, facilitando a adoção como meio de transporte.

Apesar do custo relativamente alto de aquisição de alguns destes produtos, em se tratando de eficiência energética, a micromobilidade é uma tendência, e gera retorno do custo de aquisição ao longo do tempo em economia de ‘abastecimento’. E é exatamente este o ponto que vamos tratar neste artigo, demonstrando o baixo custo das recargas de baterias de levíssimos se comparado com o uso de motocicletas e automóveis à combustão para percorrer as mesmas distâncias.

Considerações prévias

Estimar o custo e a duração de uma recarga, seja de um monociclo ou de um ônibus elétrico, não é tão simples quanto parece, pois envolve uma série de parâmetros dos quais normalmente o usuário do veículo não dispõe. Dentre eles podem-se citar: a variação de temperatura ambiente e também da bateria durante o processo de recarga; as características e comportamentos das baterias durante a troca energética; a eficiência do carregador e demais sistemas eletrônicos envolvidos; o estado de saúde da bateria ou SOH (do inglês, State of Health); e a quantidade exata de energia remanescente na mesma, conhecida como estado de carga ou SOC (do inglês, State of Charge). Isto posto, os resultados das estimativas aqui apresentadas terão como base algumas premissas:

  1. Na impossibilidade de precisar o SOC de uma bateria, recomenda-se que seja adotado o cálculo considerando um SOC de 0% (bateria totalmente descarregada), que não representa uma situação real, uma vez que baterias não podem ser descarregadas completamente, sob risco de dano permanente. O porquê disso? Para que os resultados representem a pior condição de custo e tempo, e não expressem valores menores do que uma situação real.
  2. A fórmula de estimativa de tempo de recarga já leva em consideração o acréscimo de 35% a mais de tempo, que corrige de forma generalista perdas de energia nos processos de conversão de corrente e níveis de tensão, bem como o comportamento peculiar de cada tipo de bateria durante a recarga.
  3. O valor de energia elétrica adotado no cálculo de custo de recarga é de R$ 0,79878/ kWh, já com impostos. Este consta na resolução da ANEEL Nº 2.559, de 18 junho de 2019, sendo esta a tarifa residencial da energia 'pura', sem considerar a bandeira (verde, amarela ou vermelha).

E agora, vamos aos cálculos!  =D

Estimando o tempo de recarga - SOC = 0%

Para calcular, precisaremos de alguns dados do veículo e do carregador do mesmo, a partir dos quais temos a capacidade da bateria em Wh (Watt-hora) e a potência nominal instantânea do carregador em W (Watt). São eles:

  • Vb – Tensão nominal da bateria, em V (Volts).
  • Qb – Capacidade de corrente da bateria, em Ah ou mAh (Ampère-hora ou mili-Ampère-hora). Se o valor estiver em mAh, dividir por 1000 antes de inserir na fórmula.
  • Vc – Tensão de saída do carregador, em V (Volts).
  • Ic – Corrente de saída do carregador, em A (Ampère).

Estes dados podem ser encontrados no manual do usuário, no site do fabricante ou, em alguns casos, em etiquetas localizadas no próprio produto. Uma vez levantados os dados, aplique-os na fórmula abaixo, para obter o tempo de recarga (tr) aproximado em minutos:

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Vamos tomar como exemplo um levíssimo de entretenimento, o hoverboard E-Monster, da Two Dogs:

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Aqui temos um caso peculiar, pois a especificação apresentada é referente a uma única bateria, e o hoverboard possui duas, uma para cada motor. Ou seja, é preciso estar atento a estes detalhes, pois neste caso precisamos dobrar o valor de capacidade da bateria no cálculo (em vermelho):

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Temos então, algo em torno de 6:47 h para a carga completa. Vejamos um outro exemplo, agora com a patinete TD Monster, também da Two Dogs:

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Como a capacidade da bateria é maior, demorará mais para carregar, aproximadamente 8:26 h para a carga completa:

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Estimando o tempo de recarga – SOC ≠ 0%

Se for possível conhecer o SOC da bateria, como é o caso de algumas patinetes que disponibilizam uma série de dados e funcionalidades via aplicativo, pode-se refinar o cálculo aproximando o tempo estimado do real. Neste caso faremos um acréscimo na fórmula (em vermelho):

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Com esta mudança é possível calcular o tempo de recarga estimado baseado no que falta de energia para que o SOC atinja 100%.

Usando o mesmo exemplo da patinete anterior, se soubermos que o SOC é de 60%, por exemplo, aplicando a nova fórmula teremos um tempo de aproximadamente 3:22 h para completar a carga:

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Estimando o custo de recarga

Para a estimativa de custo utilizamos uma fórmula que considera as informações da bateria e o valor da energia (Ve):

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Aproveitando os dados da patinete já levantados, considerando-se um SOC de 0% (bateria totalmente descarregada), temos:

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Impressionantes R$ 0,46 de custo para carregar completamente a bateria!

Eficiência energética

A partir destes cálculos é possível ter uma ideia da eficiência energética da micromobilidade se fizermos um comparativo com veículos automotores. Com R$ 0,50 de energia elétrica a patinete acima cobre uma distância média de 30 km, aproximadamente R$ 0,02/km. No caso de uma bicicleta elétrica este custo cai para aproximadamente R$ 0,25 a recarga (R$ 0,01/km). Esta autonomia é bem conservadora, podendo variar dependendo do tipo de terreno, relevo e peso do usuário. Porém a vantagem fica evidente quando comparamos estes dados com um veículo à gasolina popular, adotando-se uma média de consumo de 15 km/L em ambiente urbano. Este necessitaria de 2 litros de combustível para percorrer a mesma distância, a um custo de R$ 8,30, aproximadamente R$ 0,28 por quilômetro, aplicando-se o valor atual da gasolina (algo em torno de R$ 4,15) . Com efeito, para percorrer a mesma distância, o custo comparativo de um veículo de passeio à gasolina com uma patinete elétrica seria 16 vezes maior! Mas o veículo pode transportar 5 passageiros e os levíssimos em sua maioria somente 1. Colocando 5 levíssimos na rua ainda temos menor custo e menor ocupação de espaço, isso sem mencionar outros custos operacionais, como manutenção e impostos.

Desta forma, o argumento corrente de que “a micromobilidade é elitista, devido ao alto custo de aquisição dos produtos” perde força. E quando tratamo-la como uma solução em potencial para as cidades, um dos fatores preponderantes é a eficiência energética, diretamente ligada à redução das emissões de carbono e também dos congestionamentos. Obviamente, nem tudo está resolvido, há muitas ameaças para o avanço desta tendência, como questões envolvendo infraestrutura, segurança e modelos de negócio (confira neste artigo). Mesmo assim, não podemos desistir de transformar o ambiente urbano e retomar o que é nosso por direito: a qualidade de vida.

https://www.linkedin.com/pulse/micromobilidade-urbana-estimativa-de-custo-e-tempo-mendes-marochi/

Conselho Setorial da Indústria Automotiva

Observatório Sistema Fiep
Valério Marochi
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Especialista em Engenharia de Veículos Híbridos e Elétricos (Faculdades da Indústria); Tecnólogo em Mecatrônica Industrial (UTFPR); Técnico em Automobilística (Senai PR); Professor/Coordenador Técnico (Centro de Mobilidade Sustentável e Inteligente)

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