Aprender com o mar. Muitos barcos movidos a energia solar, com autonomia praticamente ilimitada, já estão disponíveis para compra, pois possuem uma grande superfície para a captação de energia solar. Alguns têm capacidade de geração de energia suficiente para abastecer três casas assim que chegam ao mar. No caso de embarcações maiores que navegam em alto mar, a adição de turbinas eólicas funciona porque, no mar, o vento raramente sopra diretamente a uma velocidade inferior à da embarcação. O grande navio de limpeza oceânica Manta, operado pela Sea Cleaners, é o exemplo mais recente. A combinação destas tecnologias com outras pode mesmo tornar os navios energeticamente autossuficientes.

Os veículos terrestres estão atrasados ​​nas tecnologias de independência energética devido à menor área de superfície por passageiro, mas as paredes laterais de silício monocristalino, recentemente viáveis ​​(como demonstrado pela Sono Motors na CES 2021), representam um passo na direção certa. Os estudantes de engenharia solar conseguem a independência energética utilizando um composto solar de 3 a 5 camadas, o que ainda é inviável para a maioria das aplicações. Também atingem fatores de arrasto ultrabaixos, levando os pilotos ao limite. Ainda assim, estes são marcos que estão a tornar-se realidade em carros, autocarros robóticos e camiões ao seu redor.

Por exemplo, ainda no segmento dos carrinhos de golfe solares, a Aptera, uma startup californiana de carros solares, promete 1.600 km de autonomia para quem estiver disposto a partilhar a estrada com camiões de grande porte enquanto está sentado num veículo de três rodas em forma de ovo. De forma mais convencional, a Tesla e a Lucid já ultrapassam os 800 km de autonomia graças ao seu baixo coeficiente de resistência, construção leve, electrónica de potência mais eficiente e outras estratégias, como a estrutura monocoque de alumínio, mesmo antes de adoptarem a energia solar. Aliás, o Tesla Roadster duplica a capacidade da bateria para atingir os 1.000 km. A família de carros solares Lightyear aproxima-se dos 800 km de autonomia com uma carroçaria solar excecionalmente grande, mas também com motores nas rodas mais eficientes. Motores mais eficientes têm sido importantes para a autonomia excecional da Tesla, e motores ainda melhores estão a caminho.

Quando viável, Elon Musk quer que a energia solar seja implementada assim que estiver disponível. Isto permitirá a geração de mais de um quilowatt. Muitos veículos são feitos principalmente de vidro, mas as janelas solares estão obviamente a chegar aos carros, começando com a Hyundai, que prometeu um teto de abrir translúcido.

Em 2018, a Tesla começou a adotar semicondutores de banda larga (carboneto de silício) no inversor principal do Model 3, que são mais eficientes e poupam peso e espaço no sistema de refrigeração. Os supercondensadores ainda são raramente utilizados em veículos elétricos de estrada, mas podem melhorar a autonomia de diversas formas, agora que estão a tornar-se mais densos em energia e menos dispendiosos. Captam mais energia de travagem e facilitam descargas profundas em baterias mais modernas que suportam este tipo de descarga.

O roteiro para outras tecnologias de extensão da autonomia é igualmente promissor. Os sensores infravermelhos sob o veículo podem funcionar em climas quentes. Na parte superior e nas laterais, a incorporação de perovskita no silício irá captar luz infravermelha e de um espectro muito mais amplo, aumentando a geração de eletricidade em pelo menos 10% (a perovskita multicamada promete 100%). Táxis, miniautocarros e autocarros autónomos que eliminam o peso e o espaço de um motorista podem ir ainda mais longe. Em países com muito vento, as turbinas eólicas que se acionam quando o veículo pára podem ser viáveis. De facto, o Departamento de Defesa dos EUA está a financiar testes de geração de eletricidade utilizando drones ligados a veículos em áreas com ventos mais fortes e constantes.

Raghu Das, CEO da IDTechEx, aconselha: “O Grupo VW e muitos outros estão a trabalhar em baterias estruturais e supercondensadores para aumentar a autonomia — chega de baterias convencionais. Entretanto, a Tesla e a Lucid estão a comercializar um primeiro passo nesse sentido. Igualmente desafiante, mas ainda assim uma possibilidade, é utilizar voltagens mais elevadas para aumentar a autonomia, para além do foco atual no tempo de carregamento. O Grupo VW, a Lucid, a Rivian, a GM, a Hyundai, a Kia e outros fabricantes de automóveis e os seus fornecedores, como a Hitachi, a BorgWarner e outras, estão a ser pioneiras na utilização de 800 a 1000 V. Em princípio, isto aumenta a eficiência e reduz o peso.”.

“Estamos atualmente a trabalhar para iniciar a produção de diversos projetos premium de 800 volts”, afirma Bert Hellwig, responsável pelo desenvolvimento de sistemas de acionamento elétrico da ZF. “Estamos a fornecer a um fabricante automóvel chinês o conjunto motopropulsor elétrico completo, incluindo a eletrónica de potência, para vários modelos. Para um fabricante europeu de automóveis desportivos, a ZF está a fornecer a eletrónica de potência para uma aplicação de alta tensão. Estão já previstas outras séries de produção.”.

Há muito mais. A gestão térmica, assim como todos os materiais e sistemas, pode ser melhorada e reduzida em peso, aumentando a autonomia. Por exemplo, uma película de aquecimento transparente aplicada apenas onde necessário no interior do veículo demonstrou poupar até 30% de energia elétrica.

No meio de tudo isto, há linhas aéreas intermitentes, estradas com iluminação intermitente e bobinas de carregamento que carregam parcialmente os veículos à medida que passam, bem como um número crescente de carros capazes de carregar outros carros (o Sono Motors Sion é mais um exemplo). As baterias carregam rapidamente no início, pelo que a proliferação de carregadores nos postes de iluminação em Londres, por exemplo, pode ser uma boa alternativa aos carregadores rápidos, que são escassos e caros, especialmente à medida que os veículos duplicam a sua autonomia. As melhorias nas baterias, por si só, prometem um aumento significativo da autonomia. A Volkswagen acaba de estabelecer uma meta de mais 40% de densidade energética até 2030. Por outras palavras, os designers de veículos podem agora escolher qual dos muitos caminhos para atingir os 1.600 km de autonomia vão seguir. Há muitas opções. Para uma visão completa, consulte o relatório da IDTechEx "Veículos Elétricos: Terra, Mar e Ar 2021-2041". Para ver o portfólio completo de investigação sobre veículos elétricos da IDTechEx, visite www.IDTechEx.com/Research/EV.