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Entre os carros que menos poluem no mundo e que apresentam maior eficiência energética estão os modelos híbridos.
Um carro híbrido pode ser definido como veículo que possui mais de uma fonte de força motriz. Essas, utilizadas em conjunto ou separadamente, visam sempre a maximização da eficiência energética do veículo, isto é, menor consumo de combustível possível, com a maior autonomia e menor emissão de poluentes.
Entre as fontes de força motriz se destacam os motores de combustão interna e o elétrico, bem como as células de combustível, sendo, entretanto, os dois primeiros, as fontes mais conhecidas e utilizadas atualmente.
Mas como exatamente funciona um híbrido de motores elétrico e de combustão? Como ele pode ser tão econômico? É o que vamos examinar neste post.
Informações básicas
Como muitos sabem, os carros híbridos são notadamente mais econômicos que os carros movidos à combustão, principalmente se considerarmos os trajetos urbanos, onde a relação de consumo pode chegar a quase 19 km/L, como no Toyota Prius, carro mais econômico do Brasil segundo o Inmetro.
Toda essa economia é possível pela combinação, no híbrido, do melhor da tecnologia do motor de combustão e elétrico.
Em um carro com motor tradicional, à combustão, o tanque de combustível fornece gasolina/álcool/diesel para o funcionamento do motor que, ligado ao sistema de transmissão, transforma a energia química da combustão em mecânica, movimentando as rodas.
Esse motor é projetado sempre com a finalidade de atingir o melhor desempenho possível, normalmente relacionado à potência apresentada. Mas toda a força de um motor de combustão interna tem um custo alto: alta taxa de emissão de poluentes e, em geral, pior relação de consumo.
Um carro elétrico, por sua vez, é abastecido com energia elétrica, armazenada em um conjunto de baterias. Esse conjunto fornece eletricidade para o motor que, ligado à transmissão, transforma a energia elétrica em mecânica girando as rodas.
Os modelos elétricos são conhecidos como carro verdes, já que a emissão de gases estufa é inexistente. Mas as principais críticas feitas à esse motor são baixa potência, pouca autonomia e demora no carregamento das baterias.
Com o objetivo de atacar ou minimizar os problemas centrais dessas duas alternativas, motor de combustão interna e elétrico, surgiram os veículos híbridos. Apesar de apresentar os dois sistemas, mudanças significativas foram incorporadas, garantindo resultados de eficiência muito superiores que as tecnologias separadas.
No híbrido, o motor a combustão além de menor, utiliza um ciclo de funcionamento diferenciado, como veremos adiante, para aumentar a eficiência energética e reduzir o nível de emissão de poluentes. Já o motor elétrico, modificado, permite tanto a atuação como motor, que extrai energia das baterias para o movimento das rodas, como de um gerador, que devolve a energia das rodas para o carregamento das baterias.
Nas versões mais modernas, em carros híbridos mistos, a aceleração e velocidade são interpretadas por um computador. Esse sistema define, então, pelos padrões recebidos, qual a força necessária para a manutenção, redução ou aumento da velocidade, acionando, conforme o caso, o motor à gasolina ou elétrico.
Na prática a combinação dos dois sistemas supre, de um lado, a demanda por potência e autonomia do motor elétrico e , de outro, a demanda por menores emissões de poluentes e maior economia do motor a combustão.
Híbrido em série, paralelo e misto
Chevrolet Volt
Série
Nos carros híbridos em série existem duas fontes de energia interligadas, em sequência. A saída da primeira fonte, geralmente o motor de combustão interna, alimenta a entrada da segunda fonte, motor elétrico, sendo esta fonte a única responsável pela tração das rodas. Nesse sistema, portanto, o motor de combustão interna é utilizado apenas para geração de energia elétrica, para o carregamento das baterias e o próprio funcionamento do motor elétrico, sem comunicação com as rodas.
São exemplos de veículos híbridos em série o Opel Ampera e o Chevrolet Volt.
Paralelo
No caso dos híbridos paralelos, os dois motores, tanto o elétrico quanto o de combustão interna são utilizados para gerar tração, mas apenas um deles é o principal responsável pela locomoção do veículo enquanto o outro se comporta como auxílio extra para melhoria no desempenho.
Com esse sistema estão equipados os Honda Civic Hybrid e Insight.
Misto
O terceiro sistema é o híbrido misto, por meio do qual é possível que os motores atuem isolada ou simultaneamente, ambos ligados à mecânica das rodas. Quando atuam em conjunto, um dos motores fornece energia de tração enquanto o outro se ocupa da geração de energia elétrica.
Como dissemos anteriormente, nesse sistema a aceleração e velocidade do carro são interpretadas por um computador que define, então, pelos padrões recebidos, qual a força necessária para a manutenção, redução ou aumento da velocidade, acionando, conforme o caso, o motor à gasolina ou elétrico.
Entre os carros que utilizam esse sistema estão o Toyota Prius, o Lexus CT200h e o Ford Fusion Hybrid.
Eficiência energética
Na atualidade, um carro híbrido é especialmente projetado com modificações mecânicas e estruturais para garantir menor consumo de combustível.
A começar pela diminuição do tamanho do motor a combustão, que exige menor volume de combustível em cada ciclo, visando não a potência máxima de funcionamento, mas apenas a média, já que há complementação pelo motor elétrico.
O motor de combustão ainda funciona com o Ciclo de Atkinson, que permite que o período de expansão no cilindro seja maior que o tempo de compressão, resultando em melhor eficiência térmica e menor gasto de combustível que a média dos motores tradicionais.
Outra modificação extremamente positiva aconteceu no motor elétrico, com a chamada frenagem regenerativa ou recuperativa. Na prática, ao pisar no freio ou aliviar a pressão do acelerador, o motor elétrico é colocado em modo reverso, o que desacelera o carro e transmite a energia do movimento das rodas para o motor, gerando energia elétrica que será armazenada nas baterias.
Finalmente, além da motorização, os carros híbridos buscam a eficiência energética através de fatores estruturais.
Entre eles se destaca a busca por uma aerodinâmica avançada, com diminuição da área frontal, saliências e reentrâncias e utilização de saias nas aberturas das rodas, melhorando o fluxo de ar e diminuindo o arrasto aerodinâmico.
Outros procedimentos comuns implantados no híbridos para aumentar a eficiência incluem a utilização de pneus de baixa resistência e diminuição geral do peso do carro e seus componentes, exigindo menos energia para o deslocamento.
Carro híbrido no Brasil
Os arquivos da história dos automóveis apontam o Lohner-Porsche Mixte, como o primeiro carro híbrido produzido no mundo. O até então protótipo, apelidado de Semper Vivus, foi apresentado no Salão do Automóvel de Paris, em 1901, com sistema conhecido hoje como híbrido-paralelo.
Quase um século depois, em 1997, o ambicioso projeto alemão foi finalmente adaptado e executado pelos japoneses. O Toyota Prius se tornou, então, o primeiro carro híbrido produzido e comercializado em série no mundo.
No Brasil, a venda de carros híbridos começou apenas em 2010 com o Mercedes-Benz S400 e ainda é tímida.
Apesar de todas as vantagens do carro híbrido, como maior eficiência e autonomia, bem como menor emissão de poluentes, os modelos ainda possuem preço elevado e, portanto, reduzido volume de vendas.
Mas o futuro é promissor.
Com o aumento no preço do petróleo a longo prazo e os riscos da poluição à saúde das pessoas, governos e empresas de países centrais já investem em pesquisas de baterias de alta densidade, motores elétricos, redes de distribuição de eletricidade inteligentes e sistemas de recarga de veículos.
A busca por meios alternativos de energia apenas se intensificará nas próximas décadas, inclusive no setor automotivo.