Nesta altura, todos sabemos que o futuro do transporte rodoviário – pelo menos a curto prazo – reside nos veículos eléctricos. De facto, prevê-se que os veículos plug-in representem 23% das vendas de veículos de passageiros novos a nível mundial em 2025, contra pouco menos de 10% em 2021, de acordo com o Electric Vehicle Outlook 2022 da Bloomberg NEF.

No entanto, apesar das tendências crescentes e das previsões cada vez mais insistentes, existem ainda alguns obstáculos importantes que têm de ser ultrapassados antes de os VE serem totalmente adoptados e substituírem os veículos com motor de combustão interna. O maior desses obstáculos é, sem dúvida, o encaminhamento dos veículos eléctricos.

Embora, à partida, possa não parecer assim tão diferente, quando se entra nos pormenores, verifica-se que o percurso dos VE é muito mais complicado do que o dos veículos tradicionais. Há uma série de factores dinâmicos e mecânicos complexos que entram em jogo e interagem uns com os outros de várias formas para influenciar a vida útil e o desempenho da bateria do VE – e, por conseguinte, o encaminhamento. Vejamos alguns deles.

1. Estações de carregamento

Há uma infinidade de considerações a ter em conta no que diz respeito às estações de carregamento de veículos eléctricos. O mais óbvio é a distribuição e a cobertura – o número total de estações de carregamento, a sua localização e a sua acessibilidade aos proprietários de veículos eléctricos em qualquer região ou itinerário.

Depois, há a questão da compatibilidade dos carregadores, dos níveis de potência e dos tipos de conectores. Para os automóveis eléctricos, a maioria dos carregadores de Nível 1 (120V) e Nível 2 (240V) vem com um conetor padrão da indústria que pode ser utilizado de forma intercambiável – embora nem todos. Quando se trata de carregadores de Nível 3 ou carregadores rápidos DC, a compatibilidade pode tornar-se um problema muito maior, uma vez que não existe atualmente uma norma industrial. Por exemplo, na América do Norte, o fornecimento de eletricidade é geralmente monofásico ou bifásico, enquanto na Europa a eletricidade trifásica é muito mais comum.

Um pormenor frequentemente esquecido sobre as estações de carregamento de veículos eléctricos nos algoritmos de encaminhamento é a disponibilidade de vários métodos de pagamento. Pagamentos sem contacto, cartões de débito ou de crédito, aplicações móveis, sítios Web, cartões RFID registados… as opções são muitas e os clientes podem preferir uma em detrimento de outra, pelo que um software de encaminhamento centrado no utilizador faria bem em fornecer ao condutor este filtro adicional para as estações de carregamento. O software também deve receber actualizações frequentes sobre o estado operacional dos postos de carregamento. Afinal de contas, a última coisa que se quer a meio de uma viagem é ficar retido numa estação de carregamento fora de serviço e sem mais nada ao alcance.

Tudo isto tem em conta quando, onde e durante quanto tempo precisa de carregar o seu veículo elétrico durante a sua viagem. E há mais! Ainda nem sequer arranhámos a superfície da forma como a velocidade de carregamento influencia as decisões de encaminhamento, ou como determinados softwares de encaminhamento podem promover pontos de carregamento de parceiros específicos em detrimento da conveniência do utilizador. O encaminhamento de veículos eléctricos é um problema complexo, e só faz sentido que as estações de carregamento estejam no centro de tudo.

2. Caraterísticas do veículo e da condução

Não será surpresa para ninguém que as caraterísticas do próprio veículo elétrico e a forma como é conduzido possam ter consequências importantes na duração e autonomia da bateria e, consequentemente, no encaminhamento.

O peso do veículo e, por extensão, o número de passageiros e a quantidade de bagagem, são factores importantes no que diz respeito ao itinerário. Qualquer peso extra é uma carga adicional que tem de ser transportada, o que implica uma maior carga para a bateria. A velocidade de deslocação, a taxa de aceleração, a qualidade dos pneus, o ar condicionado e as condições de trânsito também desempenham o seu papel no consumo da bateria. Alguns veículos vêm com modos de poupança de bateria e modos desportivos que complicam ainda mais os cálculos.

Como se pode ver, as variáveis são numerosas. E, como é óbvio, estes parâmetros são dinâmicos – a maioria deles muda constantemente de uma condução para outra, ou mesmo numa única viagem. Uma compreensão abrangente destes parâmetros pode ser utilizada em conjunto com informações sobre as caraterísticas da estrada (discutidas abaixo) obtidas a partir de dados cartográficos para obter uma estimativa razoavelmente exacta do consumo e da autonomia da bateria.

3. Caraterísticas da estrada

O tipo de estrada em que se está a conduzir tem o seu próprio conjunto de implicações para o consumo da bateria do VE. Dados cartográficos de maior qualidade permitirão previsões mais exactas da autonomia e do consumo da bateria do VE.

Como se pode imaginar, é necessária mais energia da bateria para percorrer estradas com subidas do que estradas planas; quanto mais íngreme for a inclinação, mais energia é necessária. Curiosamente, alguns VE podem efetivamente aproveitar a energia nas descidas e utilizá-la para recarregar a bateria até certo ponto. Nestes casos, o software de encaminhamento deve conhecer a eficiência do veículo nas descidas, bem como o declive da encosta, para ter em conta a recuperação de energia e projetar informações precisas sobre a autonomia em conformidade.

Também devem ser tidas em conta várias caraterísticas da estrada, como curvas apertadas, cruzamentos, semáforos e lombas, que provocam alterações na velocidade e na aceleração, uma vez que estas estão relacionadas com os padrões de consumo. As condições da superfície da estrada e o atrito também entram em jogo até certo ponto. Os dados sobre perfis de velocidade, padrões de fluxo de tráfego actuais e históricos, etc., podem ser aproveitados para melhorar ainda mais a precisão das previsões de autonomia.

4. Caraterísticas da bateria

O desempenho das baterias dos veículos eléctricos pode ser influenciado por uma série de factores, desde a idade, capacidade e temperatura da bateria até à resistência interna, composição química e estado de carga. Todos estes factores têm os seus próprios efeitos sobre a forma como a bateria obtém, retém e drena a carga, e devem ser tidos em conta num sistema preciso de encaminhamento de VE.

Em termos de recarga de baterias de VE, a potência tende a ser mais elevada quando a bateria não tem carga e diminui gradualmente à medida que a bateria se enche. Isto significa que, normalmente, durante as fases iniciais do carregamento, o nível da bateria aumenta muito rapidamente, e a taxa de carregamento abranda à medida que continua.

Este facto aumenta ainda mais a complexidade do encaminhamento ideal para uma viagem de longa distância. Como resultado da variação da potência de carregamento, as permutações e combinações de estratégias e sequências de carregamento viáveis numa rota bem conectada são quase infinitas.

5. Clima

As baterias dos VE não se aguentam bem em condições climatéricas extremas, nem quentes nem frias. Em ambientes particularmente frios, o veículo utiliza uma série de sistemas auxiliares, como o aquecimento do habitáculo, que de outra forma não seriam necessários. De acordo com um estudo da AAA, a utilização do ar condicionado para aquecimento do habitáculo pode reduzir a autonomia dos veículos eléctricos em 41%. Dependendo da sua composição química, o frio pode afetar a resistência interna da bateria em diferentes graus, alterando assim o seu desempenho. O frio extremo também pode reduzir permanentemente a capacidade máxima da bateria e, pior ainda, por vezes, pode torná-la avariada, inutilizável e irreparável.

As temperaturas elevadas podem ser igualmente más, se não piores, para as baterias de veículos eléctricos. Mais uma vez, dependendo da composição química da bateria, o calor pode degradar o desempenho em diferentes graus. O mais perigoso é que o calor extremo pode mesmo desencadear reacções químicas indesejáveis no interior da bateria, o que pode produzir gases que se acumulam e acabam por desfigurar a estrutura da bateria até ao ponto de falha. Nos casos mais catastróficos, isto pode resultar em explosões.

Ignorando os casos extremos em que as baterias falham completamente, o software de encaminhamento de veículos eléctricos deve, idealmente, ser capaz de ter em conta os efeitos da temperatura ambiente atual e histórica na autonomia e na esperança de vida da bateria.

À primeira vista, para um leigo, o encaminhamento de veículos eléctricos pode não parecer muito diferente do encaminhamento de veículos tradicionais movidos por motores de combustão interna – é provável que pareça praticamente o mesmo, com a única complicação adicional de calcular em que estações de carregamento parar e durante quanto tempo.

Embora isto seja verdade a um certo nível, é muito simplificado e poucos apreciam a verdadeira complexidade e complexidade do percurso dos veículos eléctricos. A lista de factores que contribuem para esta situação está longe de ser exaustiva; no entanto, deve servir como um bom ponto de partida para ajudar a compreender as nuances do problema do encaminhamento de veículos eléctricos.