Um novo panorama: estações de carregamento para veículos elétricos

Por Ward Arms – engenheiro elétrico forense, EFI Global, e Wes Hansen – engenheiro elétrico forense, EFI Global

Os veículos elétricos (EVs) são um meio de transporte relativamente novo em produção em massa. O uso de eletricidade para se propelirem significa que uma nova infraestrutura está gradualmente sendo implementada – uma infraestrutura com a qual poucos estão familiarizados. É importante explorar os fatores relacionados às tecnologias de carregamento, incluindo níveis de carregamento, duração e custo de uso, além da confiabilidade geral das estações de carregamento. A infraestrutura pública de carregamento — com padrões adequados de instalação, operação, manutenção e segurança — terá que ser implementada em todo o país para que ocorra a adoção em massa dos EVs. À medida que essa infraestrutura for criada e os padrões forem instituídos para uso público e segurança, haverá consequentes perdas patrimoniais para as quais é melhor começar a se preparar agora.

As tecnologias de carregamento variam muito

Ao analisar as tecnologias de carregamento, nem todas são iguais. O nível mais baixo e o método mais lento de carregamento,o nível 1, é um carregador portátil vendido com o veículo. É usado principalmente em ambientes residenciais e conecta-se a uma tomada padrão de 120 V. Embora carregue um veículo elétrico a uma velocidade relativamente lenta (3,5 a 6,5 milhas por hora), utiliza uma baixa potência (1 quilowatt) e, portanto, incorre em custos de eletricidade mais baixos. Supondo que 1.200 milhas sejam normalmente percorridas em um mês e que a eletricidade custe 15 centavos por kW, custaria US$ 52 por mês para carregar o veículo elétrico.

Se um proprietário de veículo elétrico estiver interessado em um carregamento mais rápido, ele pode procurar um carregadorde nível 2— um tipo que pode ser comprado e instalado profissionalmente em uma garagem e também é oferecido para uso em locais públicos mediante o pagamento de uma taxa. Um carregadorde nível 2permite uma carga 3 a 7 vezes mais rápida, reduzindo a duração total da carga de mais de 30 horas para cerca de 10. O custo por hora para utilizar umcarregadorpúblicode nível 2varia de US$ 1 a US$ 5.

Por fim, os carregadores de corrente contínua de carregamento rápido (DCFC), também conhecidos como estações de carregamento rápido, são extremamente mais potentes do que os dois anteriores. Enquanto alguns carregadoresde nível 1têm uma taxa de 3,5 milhas por hora de carregamento,os DCFCspodem fazer o mesmo em um minuto (e podem até atingir 20 milhas). Logicamente, eles têm uma potência de saída mais alta (50-300 kW) e custam mais para utilizar (US$ 10 a US$ 30 por hora).

Falta de normas nacionais e questões de confiabilidade

Ainda não existem normas nacionais para a instalação, operação ou manutenção de estações de carregamentode veículos elétricos. Foi apenas no início deste ano que o governo dos EUA abordou publicamente essa necessidade pela primeira vez. Em junho, a Casa Branca anunciou um plano para desenvolver novas normas para a “primeira rede nacional de 500.000 carregadores de carros elétricos”, acrescentando que, “sem normas rigorosas, os carregadores seriam menos confiáveis, poderiam não funcionar para todos os carros e careceriam de métodos de pagamento comuns”. Na escassa infraestrutura pública de carregamento existente até agora, o Escritório Conjunto de Energia e Transporte descreveu uma situação com pouca consistência, afirmando que “existem grandes disparidades entre as estações de carregamento de veículos elétricos em componentes-chave, como práticas operacionais, métodos de pagamento, organização do local, exibição do preço do carregamento, velocidade e potência dos carregadores...”.

De igual ou maior importância, também devem ser estabelecidas normas de segurança. Atualmente, não existem estatutos de segurança que os carregadores sejam obrigados a cumprir após a instalação, deixando margem para uma série de riscos para a propriedade e para as pessoas que utilizam os carregadores.

Mesmo quando as estações de carregamento públicas estiverem amplamente disseminadas, ainda haverá dúvidas sobre a confiabilidade geral das estações. Os motoristas frequentemente enfrentam situações em que as estações carregam a velocidades muito mais lentas do que as anunciadas. As estações de carregamento são supostamente projetadas para resistir a condições ambientais adversas, mas essa teoria não se confirmou nos mercados globais de veículos elétricos, já que muitos carregadores estão quebrados quando chegam ou não iniciam o carregamento quando conectados.

Infraestrutura de carregamento de veículos elétricos e perda de propriedade

A inevitável tentativa e erro do desenvolvimento e implementação de uma infraestrutura pública sólida de carregamento de veículos elétricos terá implicações significativas para o setor de perdas patrimoniais. Fatores como defeitos materiais, instalação inadequada, manutenção insuficiente e condições ambientais já resultaram em muitos casos de perdas patrimoniais. Em 2019, uma falha em uma unidade de carregamento fez com que seu painel frontal de alumínio explodisse quando o carregador estava sendo desconectado de um veículo. Em 2020, um grupo de supercarregadores construídos ao lado de um hotel sofreu uma perda após ter sido instalado em uma área que é regularmente inundada. E em 2022, um grande incêndio irrompeu em um estacionamento que, segundo os investigadores, provavelmente resultou de um curto-circuito em uma das estações de carregamento rápido. À medida que os veículos elétricos se tornam mais onipresentes na sociedade, o mesmo acontecerá com as falhas tecnológicas dos carregadores e as perdas patrimoniais.

Falhas elétricas consequentes e não incomuns

Vamos considerar por que os transformadores e outros sistemas elétricos externos costumam falhar. Primeiro, a água – proveniente de furacões, tornados ou acidentes – pode causar infiltração ou, pior ainda, submersão. Dependendo dos contaminantes presentes na água, a exposição pode causar curtos-circuitos instantâneos e/ou comprometer o isolamento elétrico e os metais suscetíveis. Além disso, incêndios podem ser provocados por conexões soltas/incandescentes. De acordo com a Associação Nacional de Proteção contra Incêndios, uma conexão incandescente ocorre “quando um circuito tem uma conexão ruim, como um parafuso solto em um terminal, o aumento da resistência causa aumento do aquecimento no contato, o que promove a formação de óxido... Um ponto de aquecimento se desenvolve nessa interface de óxido, que então se torna quente o suficiente para brilhar”. E quando materiais combustíveis estão próximos o suficiente do ponto quente, eles podem inflamar. Um exemplo em grande escala disso aconteceu em junho de 2022, quando a empresa de automação digital e gerenciamento de energia Schneider Electric recolheu 1,4 milhão de painéis elétricos devido a riscos de queimaduras térmicas e incêndios, todos envolvendo uma conexão de parafuso neutro solta dentro do centro de carga.

Outras causas fundamentais de falhas em equipamentos do sistema elétrico incluem a quebra de materiais isolantes devido a atrito, rasgos ou tensão elétrica excessiva, bem como falhas no transformador resultantes de proteção inadequada contra picos de energia ou defeitos materiais, entre outras coisas. Por fim, pode haver defeitos de projeto de engenharia – em que, em condições normais de uso, um produto sofre uma falha sistêmica, ferindo o usuário ou danificando a propriedade ao usar o produto em sua função pretendida.

Mantendo-se à frente da concorrência

Lenta mas seguramente, os veículos elétricos e as estações de carregamento tornar-se-ão uma presença constante na vida moderna. É fundamental que não só nos familiarizemos com a tecnologia dos veículos elétricos, mas também nos preparemos para o impacto que um novo panorama tecnológico terá nas perdas patrimoniais. Com esse conhecimento e preparação, o objetivo é estar pronto quando chegar a hora, sem surpresas – sem ter de nos esforçar para acompanhar as mudanças, mas sim adaptando-nos rapidamente para satisfazer as necessidades dos nossos clientes.

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