Como o frio reduz a autonomia dos carros elétricos no inverno

No inverno, a queda das temperaturas vira um teste duro para os carros elétricos: a autonomia tende a cair de forma significativa e o consumo de energia aumenta na mesma proporção. Em geral, isso ocorre principalmente por duas razões.

Por que o inverno afeta os carros elétricos?

Uma dessas razões é parecida com o que se vê também em veículos com motor a combustão e tem a ver com o uso mais frequente e intenso do aquecimento. Afinal, os sistemas de climatização precisam de energia para funcionar.

Além disso, existe um segundo fator que costuma pesar ainda mais na autonomia dos carros elétricos - e que faz muita gente lembrar das aulas de física e química. Ele está diretamente ligado ao modo como as baterias operam.

O que muda nas baterias de íons de lítio quando faz frio

A bateria transforma energia química (por meio de reações) em energia elétrica. Ela é composta por dois eletrodos, o ânodo (polo positivo) e o cátodo (polo negativo), além de um meio que permite o deslocamento de íons (átomos ou moléculas que perderam ou ganharam elétrons): o eletrólito.

Nas baterias de íons de lítio - hoje as mais comuns nos carros elétricos - esse eletrólito é líquido. A próxima etapa na evolução desse tipo de bateria é que ele se torne sólido ou semissólido.

Para que os íons atravessem o eletrólito com a melhor eficiência, as baterias, assim como nós, preferem temperaturas amenas: entre 15 ºC e 35 ºC. Ainda assim, conseguem operar fora dessa faixa, indo de congelantes -20 ºC até escaldantes 60 ºC.

Quando a temperatura cai demais, porém, surgem fenômenos naturais que diminuem a eficiência do processo. Com o frio, as moléculas se movimentam mais devagar (menor energia cinética), o que reduz as colisões entre elas; como consequência, ocorre um número menor das reações químicas necessárias para gerar eletricidade.

Somado a isso, como já mencionado, o eletrólito é líquido - e, em temperaturas muito baixas, sua viscosidade aumenta. Isso torna ainda mais difícil a transferência de íons entre os eletrodos e derruba ainda mais a ocorrência das reações químicas.

Na prática, o resultado é uma perda de eficiência: a bateria precisa gastar mais energia para entregar a mesma quantidade de potência. Por isso, a autonomia do carro elétrico diminui.

Qual é o impacto do frio na autonomia?

Em países como Portugal, o inverno está longe de ser dos mais rigorosos - então as diferenças de desempenho existem, mas em menor escala. Já no norte da Europa, onde temperaturas negativas são bem mais comuns, o impacto tende a ser muito mais forte. Para muitos motoristas, essas condições extremas fazem parte do dia a dia.

A publicação finlandesa Tekniikan Maailma - Mundo da Tecnologia, em tradução literal - realiza todos os anos um teste exigente com os carros elétricos que chegam ao mercado.

Em um desses ensaios, oito modelos foram levados ao norte da Finlândia, nas regiões de Saariselkä (a 250 km do círculo polar ártico) e Sodankyla, com o termômetro registrando entre -8,5 ºC e -12,5 ºC. São temperaturas bem distantes das consideradas ideais para o funcionamento mais eficiente das baterias.

Todos os veículos partiram com 100% de carga, fizeram o mesmo trajeto e rodaram em condições de uso o mais próximas possível do "mundo real". Os números apareceram rapidamente.

Nos modelos com baterias menores (entre 60 kWh e 70 kWh), a autonomia encolheu para 250-260 km, em contraste com os cerca de 400 km ou mais informados oficialmente.

Como era de se esperar, o consumo de energia subiu de maneira acentuada. No ciclo combinado WLTP, esse grupo de modelos declara entre 14,8 kWh/100 km e 18,4 kWh/100 km. Durante o teste com temperaturas negativas, o consumo saltou para valores entre 25,4 kWh/100 km e 26,9 kWh/100 km.

Carregamento no frio: por que fica mais lento

Além do consumo mais alto e da autonomia menor, os carros elétricos enfrentam outro obstáculo quando o frio é intenso: o carregamento.

Tudo o que foi descrito sobre a queda de eficiência da bateria também vale na hora de recarregar. Como há menos reações químicas, a bateria passa a precisar de mais tempo para absorver a mesma quantidade de energia enquanto está sendo carregada. A resistência interna aumenta e, por isso, também se perde mais energia na forma de calor.

E, como a viscosidade do eletrólito fica maior, a corrente de carga precisa ser reduzida para evitar danos à bateria.