A sustentabilidade dos motores dos veículos elétricos

Veículos elétricos (VEs) são uma rota essencial para descarbonizar o setor de transporte. No entanto, os materiais usados ​​neles frequentemente são alvo de escrutínio quanto à sua sustentabilidade. Quantificar objetivamente a sustentabilidade é muito difícil devido à sua dependência de múltiplos fatores, mas certas tecnologias, materiais e práticas podem certamente ser mais ou menos sustentáveis ​​do que outras. Como parte essencial do sistema de transmissão de um VE, considerar a sustentabilidade dos projetos de motores elétricos também é importante ao analisar a natureza sustentável de um veículo. Relatório da IDTechEx Motores elétricos para veículos elétricos 2025-2035: tecnologias, materiais, mercados e previsões, prevê a necessidade de mais de 160 milhões de motores elétricos por ano até 2035. Este artigo tem como objetivo discutir alguns dos principais fatores e compensações a serem feitas para o projeto de motores elétricos se a sustentabilidade for o objetivo final, escreve o diretor de pesquisa da IDTechEx, Dr. James Edmondson.

O impacto da escolha do material

Na grande maioria dos casos, os materiais usados ​​no estator de motores elétricos no mercado de EV são muito semelhantes, com laminados de aço e enrolamentos de cobre. A principal diferença se resume aos materiais do rotor. Motores de ímã permanente de terras raras compõem a maioria do mercado, com a IDTechEx descobrindo que eles tinham uma participação de mercado de 85% em carros elétricos para 2023.

Dos materiais considerados para motores elétricos (aço, alumínio, cobre), por kg, terras raras têm o maior impacto ambiental quando se considera o potencial de destruição da camada de ozônio, aquecimento global, acidificação, eutrofização e criação de ozônio fotoquímico. Embora sejam uma quantidade relativamente pequena do motor (menos de 1-2 kg), os motores que contêm terras raras tendem a ter um impacto maior no meio ambiente por kW de potência em comparação com as alternativas sem terras raras, apesar do fato de que os motores sem ímã normalmente exigem maiores quantidades de outros materiais, como cobre. No entanto, os motores sem ímã podem exigir outras etapas de fabricação que podem aumentar o consumo de energia na fabricação.

Análise da IDTechEx do impacto ambiental de materiais em vários motores comerciais de EV. Fonte: IDTechEx

Aumentar a densidade de potência e a eficiência para melhorar a sustentabilidade

Simplificando, um motor mais eficiente significa que menos energia é desperdiçada ao dirigir o veículo. Isso significa menos eletricidade da rede sendo usada, o que, dependendo da rede, pode ser significativo na redução de CO₂ saída. Além disso, um motor mais eficiente significa que uma bateria menor poderia ser usada para atingir o mesmo alcance do veículo, reduzindo, portanto, o uso de material e o impacto ambiental do sistema de bateria.

O outro aspecto é a densidade de potência. Um motor com maior densidade de potência usará menos materiais para atingir a mesma saída de potência. Tomando um exemplo extremo de alta densidade de potência com um motor de fluxo axial, jogadores entrevistados pela IDTechEx alegaram que uma potência de 190 kW pode ser alcançada com menos de 1.2 kg de ímãs ou ~6.3 gramas/kW. Compare isso com um motor de fluxo radial moderno típico em torno de 10 gramas/kW.

Precisamos de mais motores?

A pesquisa da IDTechEx descobriu que o número médio de motores usados ​​por BEV em 2023 foi 13% maior do que em 2015, à medida que mais veículos são implantados com variantes de motor duplo, triplo e quádruplo. Claro, ter mais motores em um veículo aumentará a utilização de material, não apenas para o motor, mas também para todos os componentes eletrônicos e de gerenciamento térmico associados.

Alguém poderia perguntar: quantos consumidores realmente precisam de mais de um motor? É certamente um luxo agradável de se ter, e as montadoras geralmente preferem vender esses veículos de especificações mais altas que comandam uma margem de lucro maior. Isso reduz a sustentabilidade do veículo; no entanto, se isso significa que mais pessoas estão dispostas a comprar um BEV, então isso pode ser visto como um passo na direção certa para o meio ambiente em geral. A IDTechEx acredita que um passo fundamental para revigorar o crescimento no mercado de EV será a disponibilidade de modelos de baixo custo (especialmente na Europa) que provavelmente comandarão uma solução de motor único para manter os custos baixos.

Quão grande é a sustentabilidade?

A sustentabilidade é uma meta central da maioria das empresas modernas, com muitas tendo metas de net-zero em um futuro não muito distante e departamentos inteiros dedicados a reduzir o impacto ambiental da empresa. À medida que as montadoras tentam fazer EVs mais lucrativos, o que será um grande fator na descarbonização do transporte rodoviário, a sustentabilidade dos componentes de EV frequentemente ficará para trás de fatores como desempenho, eficiência e preço. Além disso, mais escrutínio é frequentemente dado aos materiais da bateria, e com razão, dadas as quantidades usadas em comparação com os motores. Isso se reflete em regulamentações iniciais como o passaporte de bateria na Europa que exige o CO₂ pegada da bateria a ser relatada. A maior parte do foco inicial da sustentabilidade será nessa área, mas no futuro, o motor pode provar ser uma rota significativa para melhorar a sustentabilidade do veículo.

Relatório do IDTechEx Motores elétricos para veículos elétricos 2025-2035: tecnologias, materiais, mercados e previsões analisa o cenário atual de tecnologia e materiais para motores elétricos em EVs e prevê as tendências e demandas futuras para os próximos 10 anos. A IDTechEx prevê que mais de 160 milhões de motores elétricos serão necessários para o mercado de EVs em 2035, com aproximadamente 30% do mercado automotivo usando tecnologias livres de terras raras no mesmo ano.

Para saber mais sobre este relatório, incluindo páginas de amostra para download, clique aqui.

Para o portfólio completo de pesquisas de mercado de veículos elétricos disponível na IDTechEx, Clique aqui.

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