Na passada quarta-feira, António M. Vallera, professor catedrático na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL), partilhou a sua investigação, na DEEC TALK: "Battery swapping for mobility". A palestra teve início com uma breve apresentação do orador, por parte de Pedro Carvalho, docente do DEEC e investigador no INESC-ID.

António Vallera começou por destacar que existem vários caminhos para a transição energética, realçando a necessidade da procura de soluções com impacto a longo prazo. Em Portugal, existe o roteiro para a descarbonização, que tem como objetivo a redução das emissões de gases com efeito de estufa até 2050, algo que requer mudanças em vários setores, nomeadamente no dos transportes rodoviários, devido ao elevado consumo de combustíveis fósseis. Neste sentido, surgem duas questões: como realizar a descarbonização e como reduzir os custos da transição.

Embora também seja possível substituir os combustíveis fósseis por sintéticos ou hidrogénio, o investigador explicou que, tanto a nível ambiental como económico, estes recursos apresentam algumas desvantagens. A produção de biocombustíveis requer, por exemplo, a exploração de vastas áreas agrícolas. Por estes motivos, a alternativa mais benéfica é a aposta em veículos elétricos.

Se o futuro é elétrico, quais são as tecnologias e escolhas possíveis?

António M. Vallera, professor catedrático na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL)

Por outro lado, coloca-se a questão de como conseguir um sistema elétrico estável, equilibrado e capaz de responder ao crescente consumo energético, com integração de energias renováveis. Neste momento, a energia proveniente de fontes fotovoltaicas e eólicas são as mais baratas, no contexto português. No entanto, devido à dependência dos fenómenos atmosféricos, estas fontes causam variações, que precisam de ser corrigidas na rede elétrica.

Neste sentido, António Vallera sublinhou a importância de integrar a mobilidade terrestre no sistema elétrico, algo cujas consequências dependerão do modelo adotado. O orador deu como exemplo o transporte rodoviário de bens entre Portugal e a Mongólia: para uma distância de, aproximadamente, 10 000 kilómetros, em linha reta, são necessárias 10 000 toneladas de gasóleo algo que requer, ao longo da viagem, várias paragens para abastecimento de combustível, proveniente de diferentes países. No entanto, ao longo do trajeto, existem vários locais onde a produção de energia fotovoltaica é possível, uma vez que a presença energia solar é comum às diferentes regiões. Desta forma, ao substituir a utilização de combustíveis fósseis pelo recurso a baterias, os veículos poderiam ser abastecidos com energia produzida localmente, proveniente de uma fonte renovável.

Outra vantagem da energia fotovoltaica é a existência de picos solares: "temos energia a mais", destacou o orador, "chegamos ao ponto em que os picos solares ultrapassam o consumo - vamos conseguir exportar essa energia e vendê-la". No entanto, regiões vizinhas também terão energia em excesso, o que dificultará a venda do excedente. Neste contexto, papel da mobilidade elétrica ganha relevância.

Atualmente o sistema utilizado para o carregamento de veículos elétricos é plug-in - o consumidor conecta o veículo à rede e inicia de imediato o carregamento ou recorre a um serviço de flexibilidade, ou seja, o processo é adiado, decorrendo num período de tempo pré-definido, correspondente às horas de menor consumo da rede elétrica. O sistema plug-in não inclui o armazenamento de energia, dependendo da energia da rede elétrica. Por outro lado, é um processo demorado, que requer a ligação à rede durante horas.

O modelo de battery swapping, apresentado por António Vallera, consiste na troca de baterias dos veículos. Funciona à semelhança de uma estação de serviço, onde a bateria descarregada é substituída por uma carregada, em menos de 3 minutos, permitindo ao condutor retomar a sua viagem, num curto espaço de tempo.

E o que sucede à bateria que o robô acabou de retirar do meu veículo? (...) Essa bateria fica lá para ser recarregada.

António M. Vallera, professor catedrático na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL)

As baterias permanecem na estação de serviço 24 horas - uma vez que, neste período, acompanham um ciclo diário de produção de energia solar- e são carregadas quando existe disponibilidade da rede, escolhendo preferencialmente a energia mais barata (solar), o que significa que este carregamento é flexível. Além de não serem necessários sistemas de arrefecimento complexos, uma vez que o carregamento é lento, as baterias terão uma vida mais longa. Por último, as baterias são monitorizadas, garantindo a qualidade das mesmas tanto para a utilização em veículos elétricos como, posteriormente, numa segunda vida, assim como o seu descarte para reciclagem de forma correta. Na segunda vida, a bateria passa a ser utilizada para armazenamento da estação de serviço, num sistema bidirecional para gestão da rede, ou seja, o excedente de energia solar é aproveitado.

Com baterias começamos a ter energia solar em excesso, portanto satisfazemos todo o consumo, toda a mobilidade, sobra energia, guardamo-la nas baterias e injetamo-la à noite, na rede. Basicamente estamos a substituir energia da rede pela energia das 2nd life batteries.

António M. Vallera, professor catedrático na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL)

Desta forma, o abastecimento de energia dos veículos é realizado com recurso a energia produzida localmente, a baixo custo, proveniente de fontes renováveis, tendo consequências positivas geoestratégicas e económicas. Por outro lado, contribui para a descarbonização e para a melhoria das condições de vida. Já as baterias utilizadas na segunda vida, permitem o fornecimento de energia à rede em momentos de ausência de luz solar, ou seja, contribuem para o equilíbrio da rede, respondendo à procura quando não existe produção de energia fotovoltaica.

António Varella concluiu a sua apresentação com alguns exemplos de empresas, que aderiram ao modelo de battery swapping.

A DEEC TALK terminou com algumas questões ao orador, por parte dos investigadores presentes.