Transição para Veículos Elétricos Implicações e Desafios Energéticos (1)

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UNIFG 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 DANILO VIEIRA DE SOUZA SILVA 
 LUCAS AUGUSTO S. DA SILVA 
 VALDIR JOSE DA SILVA JUNIOR 
 
 
 
Transição para Veículos Elétricos: Implicações e Desafios Energéticos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Recife 
2023
2 
 
 
 
 DANILO VIEIRA DE SOUZA SILVA 
 LUCAS AUGUSTO S. DA SILVA 
 VALDIR JOSE DA SILVA JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
Transição para Veículos Elétricos: Implicações e Desafios Energéticos 
 
 
 
 
 
Trabalho de Graduação submetido ao 
curso de Engenharia Mecânica da 
UNIFG, como requisito parcial para obtenção 
do título de Bacharel em Engenharia Mecânica. 
 
Orientadora: Fernanda Fragoso 
 
 
 
 
 
 
 
 
Recife 
2023
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 “Seja você quem for, seja qual for a posição social que você tenha na vida, a mais 
alta ou a mais baixa, tenha sempre como meta muita força, muita determinação e 
sempre faça tudo com muito amor e com muita fé em Deus, que um dia você chega lá. 
De alguma maneira você chega lá.” 
Ayrton Senna
4 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 
 
 
A importância e destaque atual dos automóveis elétricos no mundo está cada vez mais evidente. É 
fundamental considerar as questões ambientais relacionadas à preservação dos recursos naturais e 
do ecossistema. Ao mesmo tempo, a globalização requer tecnologia, velocidade e otimização 
máxima do tempo, onde o transporte é fundamental. Nesse contexto, várias tecnologias estão sendo 
desenvolvidas e aprimoradas para uso em diferentes tipos de veículos movidos a eletricidade. 
Portanto, muitas empresas fabricantes de veículos originalmente movidos a combustíveis fósseis 
estão investindo recursos financeiros e humanos em avanços nessa área. Em um contexto dinâmico 
como esse, é necessário discutir e compreender esse novo modelo de transporte, levando em 
consideração a matriz energética tanto a nível global quanto nacional, bem como as contribuições 
e impactos que esse novo modelo de transporte gera e continuará gerando nos mercados e na 
sociedade em que estão inseridos. 
 
Palavras-Chave: Automóveis Elétricos, Matriz Energética, Contribuições e Impactos.
5 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
The importance and current prominence of electric vehicles in the world are becoming 
increasingly evident. It is essential to pay attention to environmental issues regarding the 
preservation of natural resources and the ecosystem. Simultaneously, globalization demands 
technology, speed, and maximum utilization of time, where transportation is essential. In this 
context, various technologies are being developed and improved for applications in a wide range 
of electric vehicles. Thus, many manufacturers of vehicles originally powered by fossil fuels 
are investing financial and human capital in developments in this field. Considering a dynamic 
scenario, it is necessary to discuss and understand this new transportation model, taking into 
account the global and national energy matrix, as well as the contributions and impacts that this 
new transportation model generates and will generate in the markets and society in which they 
are embedded. 
 
 
KEYWORDS: Electric Vehicles, Energy matrix, Contributions and Impacts.
6 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1- Registro do primeiro carro elétrico…………............................................................21 
Figura 2 - Itaipu o primeiro Carro Elétrico da América Latina..............................................23 
 
Figura 3 - E400 o primeiro Carro Elétrico brasileiro fabricado em larga escala ....................23 
 
Figura 4 - Model S P100D: veículo é totalmente elétrico da Tesla........................................24 
 
Figura 5 - Diagrama de Blocos VEH configuração série.......................................................28 
 
Figura 6 - Diagrama de Blocos VEH configuração Paralelo .................................................29 
 
Figura 7 - Diagrama de Blocos VEH configuração Série-Paralelo ........................................30 
 
Figura 8 - Diagrama de Blocos VE.......................................................................................30 
 
Figura 9- Tipos de Baterias ..................................................................................................45 
 
Figura 10 - SAE J1772 (Tipo 1)...........................................................................................54 
 
Figura 11- SAE IEC 62196 Tipo 2.......................................................................................55 
 
Figura 12 - GB/T .................................................................................................................56 
 
Figura 13 - CCS Tipo 1........................................................................................................57 
 
Figura 14 - CCS Tipo 2........................................................................................................58 
 
Figura 15 – CHADEMO......................................................................................................58 
 
Figura 16 - Tesla Charging...................................................................................................59
7 
 
 
 
LISTA DE QUADRO 
 
 
Quadro 1 - Vantagens e Desvantagens dos Veículos Elétricos e Veículos a Combustão .......26 
Quadro 2 - Conversão de Potência .......................................................................................31 
 
Quadro 3- Relação Número de Polos X Rotação Assíncrona................................................32 
 
Quadro 4- Os 4 Modelos mais baratos de VEs disponíveis para Venda no Brasil em 2020. ..67 e 
68 
 
Quadro 5 -Os 4 Modelos mais Caros de VEs disponíveis para Venda no Brasil....................68 e 69 
 
Quadro 6 - VEs mais vendidos no mês de abril de 2020 mundialmente ................................70 
 
Quadro 7 - Valor dos Veículos.............................................................................................73
8 
 
 
 
 
LISTA DE GRÁFICO 
 
 
Gráfico 1- Matriz Energética Mundial..................................................................................34 
Gráfico 2 - Matriz Elétrica Mundial .....................................................................................35 
 
Gráfico 3 - Matriz energética Brasileira................................................................................37 
 
Gráfico 4 - Matriz Energética Brasileira X Mundial.............................................................38 
 
Gráfico 5 - Matriz elétrica Brasileira....................................................................................39 
 
Gráfico 6 - Matriz Elétrica Brasileira X Mundial..................................................................40
9 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
ABVE - Associação Brasileira do Veículo Elétrico 
AC – Corrente Alternada 
ANEEL- Agência Nacional de Energia Elétrica 
BEV - Battery Electric Vehicles 
BNEF - Bloomberg New Energy Finance 
CO2 - Dióxido de Carbono 
CONAMA - Concelho Nacional do Meio Ambiente 
CV - Cavalo Vapor 
DC – Corrente Continua 
Denatran - Departamento Nacional de Trânsito 
F- Farad 
FCEV - Fuel Cell Electric Vehicles 
 
Finep - Financiadora de Estudos e Projetos 
Flywheel - Volantes de Inércia 
GEE - Gases de Efeito Estufa 
 
HET - Linear Labs Hunstable Electric Turbine 
HEV - Hybrid Electric Vehicles 
HP – Hourse Power 
Hz – Hertz 
INEE – Instituto Nacional de Eficiência Energética 
K – Kilo 
Kg – Quilograma 
KW – Kilo Watt 
KWh - Kilo Watt hora 
 
KWO - Kraftwerke Oberhasli AG 
Li-íon - Íon Lítio 
M – Mega 
10 
 
 
 
Ni-Cd - Níquel-Cádmio 
 
ONU - Organização das Nações Unidas 
 
OPEP - Organização dos Países Exportadores de PetróleoPb-Ac - Chumbo-Ácido 
PHEV -Plug-in Hybrid Electric Vehic 
RPEV - Road Powered Electric Vehicles 
rpm – Rotação por Minuto 
SE – Sistema Elétrico 
SIN – Sistema Interligado Nacional 
UC – Ultracapacitores 
UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora 
 
UNFCCC - Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima 
VE – Veículos Elétricos 
W – Watt 
 
ZEBRA (Zero Emission Battery Research) - Sódio-Níquel-Cloro 
Zn/Ar - Zinco-Ar
11 
 
 
 
SUMÁRIO 
1CONTEXTUALIZAÇÃO E MOTIVAÇÃO...................................................................................... 12 
1.1Introdução ........................................................................................................................................ 12 
1.2Justificativa ...................................................................................................................................... 15 
1.3Objetivos Gerais .............................................................................................................................. 15 
1.4Objetivos Específicos ..................................................................................................................... 16 
1.5Metodologia ..................................................................................................................................... 17 
1.6Organização do Trabalho ............................................................................................................... 17 
2VEÍCULOS ELÉTRICOS E O SISTEMA ELÉTRICO ................................................................... 19 
2.1 Considerações Iniciais .............................................................................................................. 19 
2.2Histórico de Veículos Elétricos ..................................................................................................... 20 
2.3Funcionamento de Veículos Elétricos .......................................................................................... 25 
2.4Matriz Elétrica e Energética Mundial ........................................................................................... 34 
2.5Matriz Energética e Elétrica Brasileira ........................................................................................ 37 
2.6Considerações Finais ...................................................................................................................... 40 
3CARREGAMENTO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ...................................................... 42 
3.1Considerações Iniciais .................................................................................................................... 42 
3.2Armazenamento de Energia ........................................................................................................... 43 
3.3Carregamento de Baterias .............................................................................................................. 52 
3.4Considerações Finais ...................................................................................................................... 63 
4CONTRIBUIÇÕES E IMPACTOS DA INSERÇÃO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS ................. 65 
4.1 Considerações Iniciais .............................................................................................................. 65 
4.2Mercado De Veículos Elétricos No Brasil E No Mundo ........................................................... 66 
4.3Perspectiva Ambiental .................................................................................................................... 71 
4.4Viabilidade Energética Da Inserção De Veículos Elétricos No Brasil .................................... 72 
4.5Considerações Finais ...................................................................................................................... 73 
5 CONCLUSÃO ....................................................................................................................................... 74 
REFERÊNCIAS........................................................................................................................................ 76 
12 
 
 
1 CONTEXTUALIZAÇÃO E MOTIVAÇÃO 
 
 
1.1 Introdução 
 
 
No presente momento, o setor de transporte desempenha um papel crucial na economia 
global, tanto no transporte de bens quanto na movimentação de indivíduos. Ter um 
entendimento da matriz de transporte de um país é um passo fundamental e indispensável para 
o desenvolvimento de políticas públicas, uma vez que este setor possui um impacto ambiental 
significativo, alto consumo de energia e é responsável por diversas consequências positivas e 
negativas (BNDES, 2018). 
Ao longo da história, os veículos impulsionados por um motor de combustão interna 
foram os que prevaleceram e continuam a dominar o mercado automobilístico, principalmente 
os movidos a gasolina ou diesel. A combustão ocorrida na câmara desses veículos resulta na 
produção de diversos gases prejudiciais que são liberados através do escapamento. Os gases 
provenientes dos sistemas de combustão incluem dióxido de carbono (CO2), água e outros 
subprodutos, tais como dióxido de enxofre (SO2), hidrocarbonetos não queimados (HC), óxidos 
de nitrogênio (NOx) e material particulado (que consiste em partículas sólidas ou líquidas que 
podem conter uma variedade de componentes químicos). 
Alguns desses gases liberados são carcinogênicos e possuem uma conexão direta com doenças 
cardiorespiratórias que ocorrem em áreas urbanas densamente povoadas (Vaz, Barros, e Castro, 
2015). Os veículos elétricos (VEs), ao contrário do que muitos acreditam, existem há muitos 
anos, mas não tinham uma presença significativa no mercado. Um dos principais 
impulsionadores do ressurgimento dos VEs foi a preocupação com a sustentabilidade ambiental. 
A Rio-92, um evento realizado em junho de 1992 na cidade do Rio de Janeiro, organizado pela 
Organização das Nações Unidas (ONU), marcou um aumento na conscientização global sobre 
a necessidade de melhorar a qualidade do ar nas cidades, substituir os combustíveis fósseis por 
fontes de energia alternativas e reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE) (Brasil 
Escola, 2015). 
O resultado desse cenário na indústria automobilística foi a demanda por veículos com 
menor impacto ambiental e maior eficiência, o que trouxe um ressurgimento do interesse pelos 
VEs. Como um marco significativo desse movimento, em 1997, o Japão lançou o Toyota Prius, 
o primeiro veículo híbrido produzido em larga escala (Vaz, Barros e Castro, 2015). 
Em 1997, na cidade de Quioto, Japão, foi estabelecido o "Protocolo de Quioto", um 
tratado complementar à Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima, que 
tem como objetivo estabilizar as concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera, a fim de 
13 
 
 
prevenir interferências perigosas no sistema climático causadas pela atividade humana. Esse 
tratado definiu metas de redução de emissões para os países desenvolvidos e aqueles em 
transição para a economia de mercado, que eram considerados os principais responsáveis 
históricos pelas mudanças climáticas atuai 
O Protocolo de Quioto entrou em vigor em 16 de fevereiro de 2005, após ser ratificado 
por pelo menos 55% do total de países-membros da Convenção e que fossem responsáveis por 
pelo menos 55% do total das emissões de 1990. Durante o primeiro período de compromisso, 
de 2008 a 2012, 37 países industrializados e a Comunidade Europeia se comprometeram a 
reduzir suas emissões de gases de efeito estufa em média de 5% em relação aos níveis de 1990 
(Ministério do Meio Ambiente, 2015). 
Consequentemente, surgiu o Acordo de Paris, que adotou um novo compromisso com o 
objetivo central de fortalecer a resposta global à ameaça das mudanças climáticas e aumentar a 
capacidade dos países de lidar com os impactos dessas mudanças. O Acordo de Paris foi 
aprovado pelos195 países que são partes da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre 
Mudança do Clima (UNFCCC) e tem como objetivo a redução das emissões de gases de efeito 
estufa (GEE) no contexto do desenvolvimento sustentável. 
 
O compromisso central do Acordo de Paris é manter o aumento da temperatura média 
global abaixo de 2°C em relação aos níveis pré-industriais, além de buscar esforços para limitar 
o aumento a 1,5°C. Para entrar em vigor, o acordo exigiu a ratificação de pelo menos 55 países, 
responsáveis por pelo menos 55% das emissões de GEE. Em uma cerimônia em Nova York, 
em 22 de abril de 2016, o secretário-geral da ONU abriu o período de assinatura oficial do 
acordo pelos países signatários, que se encerrou em 21 de abril de 2017 (Ministério do Meio 
Ambiente, 2013). 
 
Nesse contexto, têm sido amplamente divulgados incentivos governamentais que levam 
em consideração os aspectos ambientais, e diversos países estão adotando medidas para 
promover a adoção de veículos elétricos e híbridos. Esses incentivos abrangem uma ampla gama 
de iniciativas que visam tornar a solução economicamente atraente, superando os desafios 
iniciais enfrentados pelos veículos elétricos, como a baixa autonomia e a falta de infraestrutura 
de carregamento. Além disso, estão sendo feitos investimentos em pesquisas para o 
desenvolvimento de novas tecnologias que favoreçam a evolução e popularização dos veículos 
elétricos. 
 
Os governos também estão estabelecendo metas para a adoção de veículos elétricos, 
reforçando seu compromisso em acelerar a transição para a tecnologia elétrica e reduzir o 
14 
 
 
 
 
consumo de combustíveis fósseis. A União Europeia, por exemplo, tem como meta ter entre 
oito milhões e nove milhões de veículos elétricos em circulação até 2020, o que representaria 
cerca de 3% da frota total projetada. Países como Alemanha, França e Holanda estabeleceram 
metas individuais de um milhão, dois milhões e duzentos mil veículos, respectivamente 
(BNDES, 2018). 
Os países com maior presença de veículos elétricos e híbridos têm adotado incentivos 
monetários para os compradores, os quais podem assumir diferentes formas, desde créditos 
utilizados para abatimento de impostos até descontos no preço do veículo. Um dos argumentos 
utilizados nessas políticas é que o preço desses veículos é mais elevado, principalmente devido 
à escala menor de produção 
Nos Estados Unidos, por exemplo, a política de créditos será mantida até que seja 
alcançada uma escala econômica mínima. Pode-se considerar que o primeiro objetivo desses 
incentivos é acelerar a adoção dos veículos elétricos. Em segundo lugar, os créditos visam 
mitigar as mudanças na rotina dos usuários de veículos totalmente elétricos, como a limitação 
da autonomia e a necessidade de recarga diária. Por esse motivo, os créditos para veículos 
totalmente elétricos costumam ser mais generosos do que para os veículos híbridos. Além dos 
benefícios monetários, existem vantagens não financeiras, como estacionamento preferencial e 
faixas exclusivas de tráfego, que estão em vigor em alguns lugares e são fatores decisivos na 
escolha dos consumidores na hora da compra (BNDES, 2018). 
Considerando a introdução dos veículos elétricos em diversos setores de transporte, 
surge a preocupação de como os países irão reagir a essa forma de locomoção em relação às 
suas matrizes energéticas e aos impactos econômicos. Os principais produtores de petróleo do 
mundo estão começando a perceber os veículos elétricos como uma potencial ameaça no longo 
prazo. De acordo com um estudo da Bloomberg New Energy Finance (BNEF), a Organização 
dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) quintuplicou sua projeção de vendas de veículos 
elétricos, e várias empresas petrolíferas, como BP e Exxon Mobil, também aumentaram suas 
perspectivas nos últimos 12 meses (BNEF, 2018). 
 
A empresa de pesquisa prevê que os veículos elétricos reduzirão a demanda por petróleo 
em cerca de 8 milhões de barris até 2040, o que equivale a mais do que a produção atual 
combinada do Irã e do Iraque (O Globo, 2017). Essas projeções indicam uma mudança 
significativa no cenário energético e representam um desafio para os países que dependem 
fortemente da produção e exportação de petróleo. Consequentemente, esses países precisarão 
adotar medidas para diversificar suas fontes de energia e promover uma transição gradual para 
tecnologias mais limpas e sustentáveis, como os veículos elétricos. 
 
15 
 
 
 
1.2 Justificativa 
 
 
Os veículos elétricos surgiram como uma opção de transporte mais eficiente e menos 
poluente. No entanto, em países onde a energia é proveniente de usinas termelétricas, a redução 
da poluição gerada pelos veículos pode ser comprometida pelo aumento da poluição gerada na 
produção de energia elétrica (Venturus, 2019). 
 
No Brasil, a matriz energética é baseada em fontes limpas e renováveis, principalmente 
hidrelétricas. Isso significa que a utilização de veículos elétricos no país pode resultar em 
benefícios ambientais mais significativos, considerando a menor emissão de CO2 durante a fase 
de uso desses veículos. 
 
No entanto, é importante ressaltar o horário de pico de consumo de energia elétrica no 
Brasil, quando ocorre um maior consumo devido ao funcionamento simultâneo de diversas 
cargas elétricas, como fábricas e iluminação pública. Nesse período, a adição de veículos 
elétricos à carga elétrica pode representar uma demanda adicional e potencialmente causar 
problemas no sistema elétrico (Venturus, 2019) 
No contexto do sistema elétrico, o processo de carga e descarga dos veículos elétricos é 
diferente em relação às cargas tradicionais presentes atualmente. Portanto, é necessário levar 
em consideração a carga total associada ao funcionamento dos veículos elétricos e suas 
implicações no setor energético (Batista et al., 2017). 
 
Considerando a eficiência reconhecida dos veículos elétricos e o fato inegável de que 
sua utilização e produção estão em crescimento, é essencial discutir as contribuições ambientais, 
como a redução das emissões de CO2, bem como os impactos econômicos relacionados ao 
aumento da demanda energética e à redução da demanda por petróleo. 
 
 
1.3 Objetivos Gerais 
 
 
Abordar as contribuições e os impactos econômicos, ambientais e no setor energético 
resultantes da introdução dos veículos elétricos no Brasil e no cenário global. 
 
 
16 
 
 
 
1.4 Objetivos Específicos 
 
 
Os objetivos específicos deste trabalho são: 
 
● Realizar um estudo abrangente sobre a evolução dos veículos 
elétricos, desde o seu surgimento até os dias atuais. 
 
● Apresentar um histórico completo dos veículos elétricos, incluindo os 
modelos híbridos. 
 
● Explorar o funcionamento, carregamento, armazenamento e consumo 
dos diferentes tipos de veículos elétricos, fornecendo uma síntese 
detalhada. 
 
● Analisar as contribuições ambientais advindas do uso de veículos 
elétricos, avaliando seu impacto na redução de emissões de gases 
poluentes. 
 
● Estudar o mercado de veículos elétricos tanto no Brasil como no 
contexto internacional, analisando seu crescimento, tendências e 
perspectivas futuras. 
 
● Discutir a viabilidade energética da adoção de veículos elétricos no 
Brasil, levando em consideração a matriz energética do país. 
 
● Analisar os custos e o consumo de energia elétrica relacionados aos 
veículos elétricos no Brasil, considerando aspectos como tarifas, 
eficiência energética e custo de recarga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
 
1.5 Metodologia 
 
 
A construção deste trabalho baseia-se principalmente em uma revisão bibliográfica 
abrangente sobre o tema, que inclui a pesquisa de estudos, artigos científicos, dissertações, teses 
e reportagens relevantes. Além disso, serão utilizadas informações disponíveis online em sites 
confiáveis de fabricantes de veículos elétricos, a fim de obter dados precisos eatualizados. 
 
A seleção dos materiais bibliográficos será realizada com critérios rigorosos, buscando 
fontes confiáveis e atualizadas que forneçam informações relevantes para a discussão dos 
objetivos propostos. Serão consideradas publicações científicas reconhecidas, relatórios de 
instituições renomadas e dados provenientes de fontes oficiais. 
 
Por meio dessa revisão bibliográfica, pretende-se reunir e consolidar o conhecimento 
existente sobre os aspectos econômicos, ambientais e energéticos relacionados à inserção dos 
veículos elétricos tanto no Brasil como no contexto global. A utilização de informações precisas 
e confiáveis é fundamental para embasar as análises e discussões realizadas neste trabalho. 
 
 
1.6 Organização do Trabalho 
 
 
O trabalho é dividido em cinco capítulos, cada um abordando aspectos específicos 
relacionados à inserção dos veículos elétricos. A seguir, descrevo o conteúdo de cada capítulo: 
 
Capítulo I: Introdução 
Neste capítulo, é apresentada uma introdução ao tema, justificando sua relevância e 
destacando os objetivos gerais e específicos do trabalho. Também é descrita a metodologia 
adotada para a realização do estudo e é feita uma breve explicação sobre a organização do 
trabalho. 
 
Capítulo II: Revisão Bibliográfica 
Neste capítulo, é realizada uma revisão bibliográfica abrangente sobre o tema. São 
apresentadas as características dos veículos elétricos, incluindo seu histórico de surgimento. 
Também são feitas comparações entre os veículos elétricos e os veículos a combustão, 
abordando os motores elétricos e controladores. Além disso, são discutidas as matrizes 
energéticas mundial e brasileira, considerando seu contexto no contexto dos veículos elétricos. 
18 
 
 
 
Capítulo III: Carregamento e Armazenamento de Energia 
Neste capítulo, são discutidos os processos de carregamento e armazenamento de energia 
dos veículos elétricos. São abordados tópicos como armazenamento de energia, baterias, 
ultracapacitores, células de combustível e sistemas mecânicos de armazenamento de energia. 
Também são tratados assuntos relacionados ao carregamento de baterias, postos de carga, 
conectores, recargas lenta e rápida, troca de bateria e recarga em movimento. O capítulo é 
concluído com considerações finais sobre o tema abordado. 
 
Capítulo IV: Contribuições e Impactos da Inserção de Veículos Elétricos 
Neste capítulo, são discutidas as contribuições e impactos da inserção dos veículos 
elétricos. São analisados separadamente o mercado de veículos elétricos no Brasil e no mundo, 
considerando perspectivas ambientais, viabilidade energética, custos e consumo. O capítulo 
busca explorar os benefícios e desafios relacionados à adoção dos veículos elétricos. 
 
Capítulo V: Conclusões Finais 
No último capítulo, são apresentadas as conclusões finais do trabalho. São discutidos os 
resultados obtidos ao longo do estudo e são feitas propostas de continuidade para futuras 
pesquisas sobre o tema. O capítulo encerra o trabalho, resumindo os principais pontos discutidos 
ao longo dos capítulos anteriores. 
 
A estrutura e organização do trabalho foram planejadas de forma a abordar de maneira 
abrangente e consistente os aspectos econômicos, ambientais e energéticos relacionados à 
inserção dos veículos elétricos tanto no Brasil como no contexto global.
19 
 
 
 
 
2 VEÍCULOS ELÉTRICOS E O SISTEMA ELÉTRICO 
 
2.1 Considerações Iniciais 
 
 
 
De acordo com o Instituto Nacional de Eficiência Energética (INEE), os veículos 
elétricos (VEs) são aqueles que são acionados por pelo menos um motor elétrico. 
 
Os VEs têm uma conexão direta com o Sistema Elétrico (SE) devido ao seu processo de 
recarga. Esses veículos já alcançaram a marca de mais de 2 milhões de unidades vendidas em 
todo o mundo, com mais de 1.450.000 pontos de abastecimento conectados à rede de 
distribuição (ANEEL, 2017). 
 
Os VEs não são apenas uma tendência passageira, mas sim uma solução para a redução 
das emissões de poluentes no planeta e uma alternativa para aqueles que buscam meios de 
transporte sustentáveis. Graças à sua tecnologia avançada, os VEs são mais eficientes e emitem 
menos poluentes durante o seu funcionamento. 
 
Com o rápido desenvolvimento tecnológico, ocorre uma constante redução de custos, 
especialmente no que diz respeito às baterias, que são componentes-chave desses veículos. 
Mantendo o ritmo de redução de custos observado até o momento, é esperado que, em alguns 
anos, os preços dos VEs se tornem comparáveis aos dos automóveis tradicionais (ANEEL, 
2017). 
 
A indústria de VEs se dividiu em dois segmentos principais: os veículos puramente 
elétricos e os veículos híbridos. No entanto, dentro desses dois segmentos, surgiram diferentes 
modelos e opções (BNDES, 2018). 
 
Os veículos puramente elétricos são: 
 
● Dentre os modelos puramente elétricos, o BEV (Battery Electric Vehicle) é o tipo mais 
comum, no qual a energia do veículo é proveniente da bateria e a recarga é feita por 
meio da conexão à rede elétrica. 
20 
 
 
 
● Já o FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) é um modelo no qual a carga das baterias é 
realizada por uma célula de combustível, geralmente utilizando hidrogênio como fonte 
de energia. 
 
● Na categoria dos RPEV (Road Powered Electric Vehicle), temos os trólebus, que são 
veículos constantemente conectados à rede elétrica e não possuem baterias, dependendo 
exclusivamente da energia fornecida pela rede. 
 
Quanto aos veículos híbridos: 
 
● Temos os HEV (Hybrid Electric Vehicle), que combinam um motor de combustão 
interna com um ou mais motores elétricos para a propulsão. Os HEVs não possuem uma 
estrutura de conexão direta à rede elétrica, não necessitando de cabo ou conector para 
recarregar a bateria. A carga desses veículos é obtida através do próprio motor de 
combustão interna e de mecanismos como a frenagem regenerativa, que recarrega a 
bateria. O proprietário precisa abastecer o veículo com combustível. 
 
● Os veículos PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) possuem uma configuração 
semelhante aos veículos HEV, porém com a diferença de que eles têm a capacidade de 
serem recarregados diretamente na rede elétrica. Essa diferença está nos componentes 
elétricos, como o motor, o alternador e a bateria, que são maiores e permitem a operação 
totalmente elétrica, uma vez que a bateria pode ser recarregada diretamente da rede. 
Uma informação importante sobre os veículos híbridos (HEVs e PHEVs) é que eles 
podem ser até 40% mais eficientes do que os modelos tradicionais movidos a combustão interna, 
resultando em menores emissões de gases poluentes. 
 
 
2.2 Histórico de Veículos Elétricos 
 
 
Ao contrário do que muitas pessoas pensam, os veículos híbridos e elétricos não são uma 
tecnologia recente. Embora tenham ocorrido avanços significativos nos VEs nos últimos anos, 
como o desenvolvimento de baterias de íon de lítio e a implementação de tecnologia digital nos 
21 
 
 
carros modernos, o conceito básico tem se mantido ao longo do tempo. De fato, não houve 
mudanças radicais nos motores elétricos atuais, nem na utilização da energia cinética gerada pelo 
movimento do veículo (Baran e Legey, 2011). Na Figura 1, apresentada abaixo, é possível observar 
o primeiro carro elétrico registrado, construído em 1891. 
 
 
Figura 1 - Registro do primeiro carro elétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Museu Weg 
 
Os veículos elétricos tiveram seu início na metade do século XIX, coincidindo com os 
avanços no desenvolvimento de baterias, que são componentes essenciais para esses veículos. 
Entre 1890 e 1900, foram desenvolvidas tecnologias cruciais, como a frenagem regenerativa e o 
sistema híbrido, que contribuíram para melhorar o desempenho dos carros elétricos e aumentar sua 
popularidade na época. A frenagem regenerativa é um sistema capazde converter a energia cinética 
do veículo em movimento em energia elétrica durante a frenagem (Baran e Legey, 2011). 
 
O sistema híbrido é uma combinação de motores a gasolina e elétricos. Quando os 
primeiros veículos híbridos surgiram, sua finalidade era compensar a baixa eficiência das 
baterias utilizadas naquele período nos veículos elétricos, bem como a falta de infraestrutura de 
distribuição de energia elétrica no início do século XX (Baran e Legey, 2011). 
 
No final do século XIX, havia uma competição entre três tecnologias no mercado de 
automóveis: carros elétricos, a vapor e a gasolina. O carro a gasolina acabou se destacando 
como vencedor devido ao sistema de produção em série desenvolvido por Henry Ford, que 
reduziu significativamente o preço dos automóveis a gasolina em comparação com os VEs. 
Além disso, a propaganda boca a boca e a invenção da partida elétrica em 1912, que eliminou 
22 
 
 
a necessidade de manivelas nos carros a gasolina, contribuíram para a disseminação desses 
veículos. O motor a combustão interna também apresentava maior eficiência em termos de 
quilômetros por litro de combustível, e a rede de distribuição de gasolina expandiu-se 
rapidamente devido à facilidade de distribuição de combustíveis líquidos em pequenos 
estabelecimentos comerciais. A manutenção dos automóveis a gasolina da época era mais 
simples, e os profissionais especializados em bicicletas conseguiam lidar com essa manutenção, 
enquanto poucos mecânicos entendiam o funcionamento das baterias e motores elétricos dos 
veículos elétricos e híbridos (Baran e Legey, 2011). 
 
Consequentemente, a produção de veículos elétricos diminuiu significativamente, e a 
partir de meados da década de 1930, eles eram utilizados apenas em algumas cidades para 
serviços específicos, como distribuição de leite e coleta de lixo, principalmente no Reino Unido 
e nos Estados Unidos. Durante as duas Guerras Mundiais, houve um aumento temporário na 
produção de veículos elétricos devido ao racionamento de petróleo e à busca por alternativas. 
No Japão, por exemplo, devido ao racionamento de combustível no pós-guerra, os carros 
elétricos também se tornaram populares. No entanto, assim que o racionamento cessou, a 
produção de veículos elétricos foi descontinuada, aproximadamente na década de 1950 (Baran 
e Legey, 2011) 
É verdade que a preocupação com os problemas ambientais e a poluição causada pelos 
motores a combustão despertaram o interesse das grandes montadoras pelos veículos elétricos 
na década de 1960. Os veículos movidos a combustíveis fósseis foram identificados como uma 
das principais fontes de poluição atmosférica nas grandes cidades, principalmente devido ao 
uso de chumbo como aditivo na gasolina e à falta de catalisadores e filtros para reduzir as 
emissões de poluentes (Baran e Legey, 2011). 
No Brasil, em 1969, o engenheiro João Augusto Conrado do Amaral Gurgel inaugurou 
a Gurgel Motores, uma fábrica de automóveis totalmente nacional. Em 1974, a Gurgel 
apresentou um projeto pioneiro de carro elétrico, o primeiro da América Latina, chamado Itaipu, 
como pode ser observado na Figura 2. O nome fazia referência à usina hidrelétrica de Itaipu. O 
projeto tinha potencial para ser bem-sucedido, exceto pelos problemas relacionados à 
durabilidade, capacidade e peso das baterias, desafios que ainda persistem até hoje (Gurgel 800, 
2015). 
 
 
 
 
 
23 
 
 
 
 
Figura 2 - Itaipu, o primeiro carro elétrico da América Latina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Site Gurgel 800 
É interessante notar que, após cinco anos de estudo, em 1980, outro veículo elétrico foi 
desenvolvido e estava passando por seus primeiros testes: o Itaipu E400, conforme ilustrado na 
Figura 3. Esse veículo era um furgão com um design moderno e atraente. Inicialmente, o E400 
foi vendido para empresas para fins de teste. Posteriormente, foram lançadas as versões de 
picape, tanto de cabine simples quanto de cabine dupla, e o E400 para passageiros. Em 1983, 
foi lançado o E400 CD, que era uma combinação de veículo de carga e passageiros (Gurgel 800, 
2015). 
 Figura 3 - Itaipu E400, veículo elétrico da Gurgel 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: hypeness 
 
É verdade que os veículos elétricos estão ganhando cada vez mais espaço no mercado e 
estão se tornando mais modernos e avançados com o tempo. Hoje em dia, existem diversos 
modelos e marcas de veículos elétricos disponíveis. Um exemplo é a empresa norte-americana 
Tesla, fundada em 2003 por um grupo de engenheiros com o objetivo de provar que não é 
24 
 
 
necessário abrir mão de nada para conduzir um veículo elétrico. Eles acreditam que esses veículos 
podem ser mais rápidos, divertidos de conduzir e até mesmo superiores aos veículos convencionais 
movidos a combustíveis fósseis. Atualmente, a Tesla fabrica veículos totalmente elétricos e 
também produtos relacionados à produção de energia limpa e armazenamento escalável. Seus 
veículos possuem um design moderno e chamativo. Na Figura 4, é mostrado o Model S P100D da 
Tesla, um exemplo de veículo totalmente elétrico (Tesla, 2020). 
 
Figura 4 - Model S P100D: veículo totalmente elétrico da Tesla 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Exame
25 
 
 
 
2.3 Funcionamento de Veículos Elétricos 
 
 
A seguir uma breve explicação e comparação do funcionamento de veículos elétricos 
(VEs): 
 
 
2.3.1 Veículos Elétricos x Veículos à combustão 
 
 
Os veículos elétricos operam com base em três componentes essenciais: sistema de 
propulsão elétrica, sistema de armazenamento/geração de energia e sistema auxiliar. 
O sistema de propulsão elétrica é composto pelo controlador do veículo, conversor de 
potência estática para tração, motor elétrico, transmissão mecânica e roda de tração. O sistema 
de armazenamento/geração de energia é formado pela fonte de energia e/ou sistema de 
armazenamento de energia, sistema de gerenciamento de energia e unidade de recarga. Por fim, 
o sistema auxiliar engloba diversas unidades, como direção assistida, climatização, entre outros 
(Melo, 2010). 
Os veículos de combustão interna funcionam por meio de ciclos termodinâmicos, que 
consistem em quatro fases ou tempos: admissão, compressão, explosão/expansão e escape. Os 
ciclos são uma sequência de processos que ocorrem quando um sistema se desloca de um estado 
inicial para um estado final. Os elementos fundamentais que definem um ciclo termodinâmico 
em uma máquina térmica são: substância de trabalho, fonte de calor, fonte fria e máquina 
térmica (Tillmann, 2013). 
Os VEs possuem como uma das principais características a sustentabilidade, pois 
emitem poucos ou nenhum poluente, dependendo da fonte de energia utilizada. Existem fontes 
de energia "limpas" e "poluentes" de acordo com o método de produção. Por não possuir várias 
peças do motor presentes nos veículos de combustão interna, nem um sistema de escapamento, 
eles operam silenciosamente. A durabilidade do motor dos VEs é igual ou superior à dos 
veículos de combustão interna, uma vez que apresentam menor desgaste, exigem menos 
manutenção e não requerem lubrificação. Em relação ao custo de combustível, o consumo por 
quilômetro rodado é menor nos VEs, porém o tempo de recarga é mais longo. Os VEs possuem 
frenagem regenerativa, não consomem energia (combustível) quando estão parados no trânsito, 
têm alto torque de partida e, por não possuírem embreagem e marchas, são fáceis de conduzir. 
(Santos, 2017).
26 
 
 
19 
No Quadro 1 é possível observar a comparação entre automóveis elétricos e automóveis 
de motores a combustão interna. Nele são apresentadas as vantagens e desvantagens dos AEs e 
dos automóveis convencionais de motores a combustão interna. 
 
Quadro 1 - Vantagens e Desvantagens dos Veículos Elétricos e Veículos a Combustão. 
 
 Veículos Elétricos Veículos à CombustãoVantagens 
 
∙Sustentabilidade 
 ∙ É silencioso 
∙ Motor mais duradouro 
 ∙ Custo Menor com Consumo 
∙ Sistema de Frenagem 
Regenerativa 
 
∙ Não consome energia quando 
fica parado no trânsito 
∙ Torque inicial elevado 
 ∙ Boa dirigibilidade 
 
 ∙ Baixo custo com bateria 
∙ Abastecimento fácil e rápido 
 
∙ Maior autonomia 
∙ Menor valor na aquisição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desvantagens 
 ∙ Alto custo de bateria 
 
∙ Dificuldade p/ locais de 
recarga 
∙ Tempo elevado no 
abastecimento 
 ∙ Autonomia menor 
∙ Menor vida útil de bateria 
 ∙ Valor elevado na aquisição 
 
∙ Poluente 
∙ Ruidoso 
∙ Vida útil do motor menor 
se comparado com o 
elétrico 
∙ Combustível mais caro 
 ∙ Consome 
combustível 
quando fica parado no 
trânsito 
∙ Menor torque 
inicial 
∙ Mais difícil 
dirigibilidade. 
Fonte: Autor
28 
 
 
 
 
2.3.2 Diagrama de Blocos 
 
 
Como mencionado anteriormente, existem veículos totalmente elétricos e veículos 
elétricos híbridos (VEH), e cada um desses segmentos possui um diagrama de blocos. Os 
veículos elétricos híbridos são divididos em VEH série, VEH paralelo, VEH série-paralelo e 
VEH plug-in (Melo, 2010). 
No VEH série, há um motor de combustão interna que aciona um gerador responsável 
por alimentar o motor elétrico de tração do veículo e recarregar as baterias. Essencialmente, é 
um veículo elétrico com assistência de um motor de combustão interna. O diagrama de blocos 
do VEH série pode ser visualizado na figura 5 (Melo, 2010). 
 
Figura 5 - Diagrama de Blocos VEH configuração série 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Autor 
 
 
 
 
 
29 
 
 
 
O VEH Paralelo permite que tanto o motor de combustão interna quanto o motor elétrico 
forneçam potência, em paralelo, às rodas de tração do veículo. Em termos conceituais, é um 
veículo convencional (com motor de combustão interna) com assistência elétrica (motor 
elétrico). Ambos os motores estão conectados ao eixo de transmissão por meio de duas 
embreagens independentes, o que possibilita a propulsão ser realizada pelo motor de combustão 
interna, pelo motor elétrico ou por ambos simultaneamente. O diagrama de blocos do VEH 
Paralelo pode ser visualizado na figura 6 (Melo, 2010) 
 
 
 
 
Figura 6 - Diagrama de Blocos VEH configuração Paralelo 
 
 
 
 Fonte: Autor 
 
O sistema híbrido em série-paralelo (VEH) apresenta uma estrutura que combina as 
características das duas configurações mencionadas anteriormente, buscando assimilar as 
vantagens de ambas. Na Figura 7, pode-se observar o diagrama em bloco dessa estrutura (Melo, 
2010). 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
 
 
Figura 7 - Diagrama de Blocos VEH configuração Série-Paralelo 
 
 
 
Fonte: Autor 
A composição dos veículos totalmente elétricos consiste essencialmente em três 
sistemas: o sistema de propulsão elétrica, o sistema de alimentação/armazenamento de energia 
e o sistema auxiliar. Na Figura 8, é apresentado o diagrama em bloco que ilustra essa estrutura 
(Melo, 2010). 
 
Figura 8 - Diagrama de Blocos VE 
 
 
Fonte: Autor
 
31 
 
 
 
2.3.3 Motores Elétricos 
 
 
Os motores elétricos são responsáveis por converter energia elétrica em energia 
mecânica e funcionam através da interação de campos magnéticos. Existem dois tipos principais 
de motores elétricos: 
 
Motores de corrente contínua: Nesse tipo de motor, a fonte de alimentação deve ser em 
corrente contínua ou é necessário um dispositivo que converte corrente alternada em corrente 
contínua. Geralmente, esses motores são utilizados em casos específicos devido ao seu custo 
mais elevado. 
 
Motores de corrente alternada: Esses motores são os mais comumente utilizados, pois a 
distribuição de energia elétrica é normalmente feita em corrente alternada. A potência do motor, 
ou seja, a força que ele é capaz de produzir para movimentar a carga a uma determinada 
velocidade, pode ser medida em unidades como Horse Power (HP), Cavalo Vapor (CV) e 
quilowatt (kW). No quadro 2 é possível observar a conversão entre essas unidades de medida 
(Telmac, 2018). 
 
Quadro 2 - Conversão de Potência 
Fórmula de Conversão 
De Multiplicar Para 
HP e CV 0,745 KW 
KW 1,341 HP e CV 
Fonte: Autor 
 
 
A velocidade de rotação de um motor elétrico indica a quantidade de voltas que o eixo 
do motor realiza em um determinado período de tempo e é comumente expressa em rotações 
por minuto (rpm). 
 
A frequência, por sua vez, representa o número de ciclos completos de oscilação do 
elemento de movimento em um intervalo de tempo específico, sendo medida em Hertz (Hz). No 
Brasil, a frequência da rede de alimentação elétrica é de 60 Hz, o que significa que a tensão da 
rede se repete sessenta vezes em um ciclo a cada segundo. 
32 
 
 
 
A frequência é um dado de extrema importância, pois afeta diretamente a velocidade de 
rotação do motor. Em países como Paraguai, Argentina e alguns países europeus, a frequência 
da rede é de 50 Hz. Para a frequência de 60 Hz, temos a seguinte relação, conforme mostrado 
no quadro 3 (Telmac, 2018) 
Quadro 3- Relação Número de Pólos X Rotação Assíncrona 
Motor Rotação Assíncrona (rpm) 
2 Polos 3600 
4 Polos 1800 
6 Polos 1200 
8 Polos 900 
Fonte: Autor 
 
 
Os motores elétricos podem ser classificados em monofásicos e trifásicos, dependendo 
da tensão utilizada. 
 
Nos motores monofásicos, a tensão é medida entre fase e neutro, enquanto nos motores 
trifásicos, a tensão é medida entre as fases. Os motores trifásicos são os mais comumente 
utilizados, especialmente na indústria, devido ao fato de que o sistema de alimentação elétrica 
geralmente é trifásico (Telmac, 2018). 
 
Ao contrário dos motores a combustão, os motores elétricos possuem apenas dois 
elementos principais: o rotor e o estator, o que facilita a criação de conjuntos motores compactos, 
conhecidos como powertrains. Embora tenham havido avanços na confiabilidade e eficiência, 
os motores elétricos em si não sofreram muitas mudanças desde sua criação. 
 
Nos veículos elétricos atuais, os motores de corrente contínua foram substituídos pelos 
motores de corrente alternada trifásica. Isso é possível graças aos inversores, que convertem 
corrente contínua em corrente alternada, e aos controladores, que permitem a variação da 
frequência e, consequentemente, da velocidade de rotação do motor. Os motores síncronos de 
ímã permanente são os mais comuns nos veículos elétricos de hoje, apesar de serem mais caros 
do que os motores assíncronos, devido ao uso de componentes feitos de materiais raros e à 
complexidade de sua construção. No entanto, eles possuem um desempenho superior, 
especialmente em altas cargas (Motor Show, 2019). 
33 
 
 
 
 
 
2.3.4 Controladores 
 
 
Os controladores desempenham um papel crucial nos veículos elétricos (VEs), 
especialmente na regulação e controle dos sistemas de propulsão. Eles recebem os sinais 
emitidos pelos pedais do acelerador, que são acionados pelo condutor, e atuam no controle do 
conversor de tração. Essa atuação visa regular os fluxos de energia entre o sistema de 
armazenamento de energia e o motor elétrico. 
 
Além disso, os controladores também respondem aos sinais recebidos pelo sistema de 
gestão de energia. O sistema de gestão de energia possui diversas funções, entre elas o controle 
do modo de frenagem regenerativa, que envolve o armazenamento da energia gerada durante a 
frenagem. O sistema também monitora os estados do sistema de armazenamento de energia e 
regula as operações de reabastecimento. 
 
Essas funções dos controladores são essenciais para garantir o bom funcionamento e a 
eficiência dos veículos elétricos. Eles desempenham um papel fundamental no controle dos 
fluxos de energia, na otimizaçãodo uso da energia armazenada e no fornecimento adequado de 
potência ao motor elétrico, contribuindo para um desempenho seguro e eficiente do veículo 
(Melo, 2010)
34 
 
 
 
 
2.4 Matriz Elétrica e Energética Mundial 
 
 
Muitas vezes, ocorre confusão entre a matriz energética e a matriz elétrica. A matriz 
energética abrange as diversas fontes de energia utilizadas para diferentes propósitos, como o 
fornecimento de energia para veículos, o aquecimento de alimentos (como o uso de gás) e a 
geração de eletricidade, entre outros. Por outro lado, a matriz elétrica refere-se exclusivamente 
às fontes de energia utilizadas para a produção de eletricidade. Dessa forma, pode-se afirmar 
que a matriz elétrica é uma parte integrante da matriz energética.(EPE, 201?). 
A nível global, a matriz energética é predominantemente composta por fontes de energia 
não renováveis, como o petróleo, gás natural e carvão. O Gráfico 1 evidencia que as fontes 
renováveis, quando combinadas, representam apenas 14,3% do total da matriz energética 
mundial.(Ministério de Minas e Energia, 2021). 
 
Gráfico 1- Matriz Energética Mundial 
 Fonte: Autor 
 
Conforme mencionado anteriormente, a matriz elétrica consiste em um conjunto de 
fontes de energia dedicadas exclusivamente à geração de eletricidade em uma determinada 
região, país ou globalmente. A eletricidade se tornou uma necessidade crescente na vida das 
pessoas ao redor do mundo, sendo essencial para atividades como assistir televisão, ouvir 
música no rádio, iluminar um ambiente com lâmpadas, manter alimentos refrigerados em uma 
geladeira, carregar dispositivos móveis e até mesmo recarregar veículos elétricos, entre tantas 
outras funções integradas ao cotidiano da população mundial.(EPE, 2018).
35 
 
 
 
É crucial destacar que a geração global de energia elétrica é predominantemente 
impulsionada por combustíveis fósseis, como carvão mineral, óleo e gás natural, por meio de 
usinas termelétricas. O Gráfico 2 revela que o carvão mineral é a principal fonte de energia na 
matriz elétrica mundial, representando 37,1% do total. (Ministério de Minas e Energia, 2021). 
 
Gráfico 2 - Matriz Elétrica Mundial 
 
 
Fonte: Autor 
 
 
A introdução de veículos elétricos (VEs) tem um impacto significativo na matriz 
energética, principalmente durante o período de recarga dos mesmos. Se o número de VEs 
aumentar na frota automotiva de um determinado país, é previsto que ocorram picos de demanda 
de energia elétrica em horários específicos do dia. Por exemplo, no Brasil, durante o horário de 
pico das 18h às 21h, quando a maioria dos brasileiros chega em casa e conectaria seus veículos 
elétricos para recarregar na rede doméstica, é essencial que a rede esteja preparada para lidar 
com esse aumento na demanda de energia. O principal desafio dos veículos elétricos na matriz 
energética é a potência necessária para o carregamento, e não tanto a quantidade total de energia 
consumida. (Dias, 2017). 
Atualmente, os veículos elétricos (VEs) não representam e não representarão o fim do 
crescimento da demanda global de petróleo. O setor petrolífero continua a expandir, 
impulsionado principalmente pelo uso de petróleo em caminhões, na indústria petroquímica e 
na aviação. Esses segmentos desempenham um papel significativo na demanda contínua de 
petróleo, enquanto os VEs estão mais focados em reduzir a dependência de combustíveis fósseis 
36 
 
 
no setor de transportes rodoviários. Portanto, embora os VEs tenham um impacto positivo na 
redução das emissões de gases de efeito estufa, outros setores ainda mantêm a demanda 
crescente por petróleo.(O Petróleo, 2019).
37 
 
 
 
 
2.5 Matriz Energética e Elétrica Brasileira 
 
 
Conforme evidenciado no Gráfico 3, é possível observar que a matriz energética 
brasileira difere significativamente da matriz energética global. No Brasil, o consumo de 
energia proveniente de fontes não renováveis ainda é maior do que o proveniente de fontes 
renováveis. No entanto, em contraste, o país utiliza uma proporção maior de fontes renováveis 
em sua matriz energética em comparação com a média global. As fontes renováveis representam 
48,4% da matriz energética brasileira, enquanto globalmente esse valor é de apenas 15%. Isso 
demonstra o comprometimento e a relevância das fontes renováveis na matriz energética do 
Brasil. (Ministério de Minas e Energia, 2021). 
 
Gráfico 3 - Matriz energética Brasileira 
Fonte: Autor 
 
As fontes de energia não renováveis são as principais responsáveis pela emissão de gases 
de efeito estufa (GEE). Devido à característica de possuir quase metade de sua matriz energética 
baseada em fontes renováveis, o Brasil consome mais energia limpa do que muitos outros países. 
No Gráfico 4, é possível observar uma comparação entre o Brasil e o restante do mundo em 
termos de matriz energética. Essa comparação destaca a posição favorável do Brasil em relação 
ao consumo de energia proveniente de fontes renováveis, evidenciando sua contribuição para a 
redução das emissões de GEE e o avanço em direção a uma matriz energética mais 
sustentável.(Ministério de Minas e Energia, 2021). 
 
38 
 
 
 
 
Gráfico 4 - Matriz Energética Brasileira X Mundial 
 
 
Fonte: Autor 
 
A energia elétrica no Brasil é gerada principalmente por usinas hidrelétricas, o que 
contribui para uma matriz elétrica com alta proporção de fontes renováveis. Além disso, a 
energia eólica e solar têm crescido significativamente no país, aumentando ainda mais a 
participação de fontes renováveis na matriz elétrica brasileira. Como pode ser observado no 
Gráfico 5, a matriz elétrica do Brasil é ainda mais renovável em comparação com a matriz 
energética como um todo, destacando o papel importante das energias renováveis, como 
hidrelétrica, eólica e solar, na geração de eletricidade no país.
39 
 
 
 
Fonte: Autor 
Ao comparar a matriz elétrica mundial com a matriz elétrica brasileira, é evidente que 
elas apresentam diferenças significativas, como ilustrado no Gráfico 6. Enquanto a matriz 
elétrica mundial é dominada por fontes não renováveis, como carvão mineral, óleo e gás natural, 
a matriz elétrica brasileira é caracterizada por uma maior participação de fontes renováveis, com 
destaque para usinas hidrelétricas, energia eólica e solar. Essa oposição reflete a abordagem 
mais sustentável e voltada para as energias limpas adotada pelo Brasil na geração de eletricidade, 
contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito estufa e para a busca por uma matriz 
elétrica mais ambientalmente amigável. (Ministério de Minas e Energia, 2019
40 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.6 Considerações Finais 
 
Conforme abordado neste capítulo, os veículos elétricos tiveram seu surgimento no final 
do século XIX. No entanto, devido a uma série de razões, como a falta de infraestrutura 
adequada para a distribuição de energia elétrica, custo mais elevado em comparação aos veículos 
a combustão, dificuldades na manutenção e outros fatores, eles gradualmente perderam espaço 
no mercado automotivo. Durante a Primeira e Segunda Guerra Mundial, os veículos elétricos se 
tornaram uma alternativa devido à escassez de petróleo, porém, após o término desses conflitos, 
voltaram a perder mercado. 
Com o aumento da conscientização da população sobre a poluição ambiental e a 
percepção de que os veículos a combustão eram uma das principais fontes de poluição nos 
centros urbanos, devido à falta de filtros e catalisadores para reduzir as emissões de poluentes, 
além do uso de gasolina aditivada com chumbo, os veículos elétricos voltaram a atrair a atenção 
dos fabricantes de automóveis. A necessidade de encontrar soluções mais limpas e sustentáveis 
para o transporte impulsionou o desenvolvimento e o aprimoramento dos veículos elétricos 
como uma alternativa viável e ambientalmente amigável. A busca por reduzir as emissões de 
gases poluentes emitigar os impactos ambientais levou a um ressurgimento do interesse pelos 
veículos elétricos como uma opção de mobilidade mais limpa e sustentável. 
41 
 
 
Atualmente, os VEs são reconhecidos como uma forma de transporte sustentável, desde 
que a geração de energia elétrica utilizada seja feita de maneira não poluente. Além disso, esses 
veículos são conhecidos por serem bastante silenciosos. Eles também oferecem custos de 
operação e manutenção mais baixos em comparação com os motores a combustão, além de 
serem mais eficientes, pois são capazes de recuperar energia durante a frenagem por meio do 
sistema de frenagem elétrica regenerativa, que auxilia o sistema de freio tradicional do veículo. 
(Weg, 2020) 
Os VEs apresentam tanto impactos positivos quanto negativos na matriz energética e 
elétrica. Internacionalmente, a maior parte das fontes de energia utilizadas não é renovável. No 
entanto, a situação difere no Brasil, onde a matriz energética é composta principalmente por 
fontes renováveis. Isso significa que a eletricidade usada para carregar os VEs no país tem uma 
pegada de carbono menor. Essa característica torna os VEs uma opção mais sustentável, 
reduzindo as emissões de gases de efeito estufa e poluentes atmosféricos em comparação aos 
veículos tradicionais. No entanto, é crucial continuar investindo em fontes de energia limpas e 
renováveis para promover ainda mais a sustentabilidade tanto dos VEs quanto da matriz 
energética em geral. 
O sistema de produção e transmissão de energia elétrica no Brasil é caracterizado por 
um sistema hidro-termo-eólico de grande escala, com usinas hidrelétricas sendo a principal fonte 
de geração. O Sistema Interligado Nacional (SIN) desempenha um papel crucial ao interconectar 
os sistemas elétricos, permitindo a integração dos recursos de geração e transmissão para atender 
os consumidores com eficiência e segurança. A capacidade instalada de geração do SIN é 
predominantemente composta por usinas hidrelétricas, mas tem havido um aumento 
significativo no número de usinas eólicas, especialmente nas regiões Nordeste e Sul do país. 
Além disso, as usinas térmicas, localizadas principalmente perto dos principais centros de 
consumo, têm uma função estratégica importante, contribuindo para a segurança do SIN. Os 
sistemas de transmissão conectam as diversas fontes de geração de energia, garantindo o 
abastecimento do mercado consumidor.(ONS, 2020). 
A implementação dos VEs com foco na propulsão limpa deve considerar a matriz 
energética de cada país. Em nações onde a maior parte da energia é gerada por fontes não 
renováveis, como a queima de carvão, a adoção de VEs pode não resultar em uma redução 
significativa da poluição. Embora os VEs e os híbridos tenham vantagens em termos de emissões 
diretas, é crucial analisar o ciclo completo de energia, incluindo a fonte de energia utilizada para 
carregar os veículos. Para maximizar os benefícios ambientais, é fundamental buscar uma 
transição para uma matriz energética mais limpa, baseada em fontes renováveis, além de adotar 
práticas sustentáveis em todo o ciclo de vida dos VEs, desde a produção até o descarte das 
baterias.(Quatro Rodas, 2020). 
42 
 
 
No Brasil, do ponto de vista energético, um aumento gradual na frota de VEs tem um 
bom potencial de sucesso devido aos investimentos na geração de energia pelo Sistema 
Interligado Nacional (SIN) e à predominância de fontes renováveis na matriz elétrica do país. 
No entanto, existem desafios a serem superados. A falta de infraestrutura adequada para a 
recarga dos VEs e o preço elevado desses veículos representam obstáculos que ainda precisam 
ser superados para que o sucesso seja alcançado. A expansão da infraestrutura de recarga e a 
implementação de políticas e incentivos adequados podem desempenhar um papel fundamental 
na superação dessas barreiras e impulsionar a adoção mais ampla dos VEs no país.(Dias, 2017) 
 
 CARREGAMENTO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA 
3.1 Considerações Iniciais 
 
Os VEs puros e os híbridos possuem mais de uma alternativa para sua fonte de energia, 
entre elas pode-se destacar as baterias que são as mais utilizadas, mas, combustível (utilizado 
nos híbridos), volantes de inércia (Sistema Mecânico de Armazenamento de Energia, 
“Flywheel”), ultra capacitores, e as células de combustível estão ganhando seu espaço (De 
Campos, Maurício et al, 2014) 
As baterias automotivas estão passando por uma transformação significativa no cenário 
global devido ao aumento da eletrificação de veículos. Isso tem levado ao uso de baterias mais 
avançadas, capazes de fornecer energia para os diversos novos sistemas que estão sendo 
incorporados a esses veículos. Além disso, a disseminação dos VEs representa uma mudança 
ainda mais radical na indústria automotiva. Essa tendência impulsiona o desenvolvimento 
contínuo de tecnologias de bateria mais eficientes e de maior capacidade, a fim de atender às 
demandas crescentes por autonomia e desempenho dos veículos elétricos. (Santiciolli, 2014). 
As baterias desempenham um papel fundamental nos VEs puros e híbridos, e geralmente 
diferem das utilizadas nos veículos de combustão interna tradicionais. Nos VEs, as baterias têm 
várias funções, incluindo o fornecimento de energia para o motor elétrico, e, portanto, a 
demanda por energia é cada vez maior, requerendo o desenvolvimento de uma nova tecnologia. 
As baterias de chumbo-ácido tradicionais, presentes nos veículos atuais e que contam com um 
amplo parque industrial no Brasil, não conseguem suprir adequadamente essas necessidades, 
principalmente devido ao seu volume e peso. No entanto, ainda existe espaço para a aplicação 
dessas baterias em certos tipos de veículos híbridos. Como uma solução emergente, as baterias 
de íon-lítio despontam como a tecnologia dominante, sendo mais leves e apresentando uma 
maior densidade energética, permitindo maior autonomia e eficiência aos veículos 
elétricos.(Castro, Barros e Veiga, 2013). 
 
 
43 
 
 
A recarga das baterias de um VE é influenciada pelo tipo de bateria utilizada e pela 
capacidade de fornecimento de energia pela rede elétrica. Diferentes tipos de baterias possuem 
características específicas de recarga, como tensão e corrente recomendadas, tempo de recarga 
e métodos de carregamento. Além disso, a capacidade de disponibilização de energia pela rede 
elétrica, como a potência do carregador e a infraestrutura de recarga disponível, pode afetar o 
tempo necessário para recarregar totalmente as baterias de um VE. É importante considerar esses 
fatores ao planejar a recarga de um VE, visando garantir uma recarga eficiente e adequada às 
especificações da bateria utilizada.(Do CBP Rodrigues, Márcio et al, 2014). 
 
 
3.2 Armazenamento de Energia 
 
O armazenamento de energia tem sido considerado por muitas pessoas como uma solução para 
lidar com a geração intermitente proveniente de fontes renováveis, como energia eólica e solar. 
Em vários países, o armazenamento de energia está sendo utilizado para auxiliar nas demandas do 
sistema elétrico, como estabilizar variações de tensão nas redes de distribuição e eliminar 
sobrecargas nas linhas de transmissão. A indústria já está empregando essas tecnologias de 
armazenamento em equipamentos eletrônicos, turbinas e veículos elétricos, onde o armazenamento 
de energia desempenha um papel primordial para o desenvolvimento e popularização dessas 
tecnologias (Shar Energy, 2019). 
 
Os sistemas de armazenamento de energia são tecnologias e métodos que têm como objetivo 
armazenar energia elétrica, podendo ser utilizados em diversos setores. O funcionamento, consumo 
e autonomia desses sistemas variam de acordo com a tecnologia empregada. Esses sistemas 
desempenham um papel crucial na disseminação dos veículos elétricos (VEs), uma vez que a 
energia elétrica é o "combustível" necessário para esses tipos de veículos. 
 
Além disso, o armazenamentode energia desempenha um papel crucial em outras áreas. Em 
povoados localizados em regiões remotas, onde muitas vezes a população não possui acesso à rede 
elétrica, o armazenamento de energia pode ser uma opção viável para fornecer eletricidade aos 
moradores. Dispositivos eletrônicos que funcionam independentemente de uma tomada também 
requerem dispositivos de armazenamento de energia. Nas fontes renováveis, como a energia eólica 
e solar, que são intermitentes por natureza, o armazenamento de energia permite o uso da 
eletricidade gerada durante períodos de geração intermitente, possibilitando um aproveitamento 
mais eficiente dessas fontes renováveis (Shar Energy, 2019). Abaixo estão mencionadas algumas 
áreas em que o armazenamento de energia é comumente utilizado: 
 
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● Nos veículos elétricos (VEs), tornando-os mais autônomos, seguros e confiáveis. 
 
● No armazenamento descentralizado, com o objetivo de substituir usinas geradoras de pico, 
como usinas a gás, diesel ou óleo, que são acionadas durante os períodos de maior demanda. 
 
● No suporte à transmissão e distribuição de eletricidade, por meio da instalação de sistemas 
de armazenamento próximos às subestações, com a finalidade de estabilizar a rede elétrica. 
 
● No suporte a usinas de geração centralizada de energia renovável, com sistemas de 
armazenamento de energia capazes de lidar com a intermitência da geração eólica ou solar. 
 
● Em estabelecimentos comerciais e industriais, visando reduzir os custos de energia no 
horário de pico e os custos de demanda. 
 
● Em residências, para consumidores que desejam ter maior autonomia em relação à rede 
elétrica e aproveitar ao máximo os sistemas de energia solar. 
 
Esses são apenas alguns exemplos de áreas em que o armazenamento de energia é frequentemente 
aplicado, destacando sua importância e flexibilidade em diferentes cenários. 
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3.2.1 Baterias 
 
A bateria é um dispositivo de armazenamento de energia que desempenha a função de 
converter energia química em energia elétrica e vice-versa. Esse processo ocorre através de uma 
reação de oxirredução, onde no cátodo (polo positivo) ocorre a redução e no ânodo (polo 
negativo) ocorre a oxidação. Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo, gerando assim energia 
elétrica. Essa conversão entre energia química e elétrica permite que as baterias sejam utilizadas 
em uma ampla gama de dispositivos e sistemas, fornecendo uma fonte de energia portátil e 
recarregável para diversos fins. (Castro, Barros e Veiga, 2013). 
Existem dois tipos principais de baterias: as primárias e as secundárias. As baterias 
primárias não são recarregáveis, enquanto as secundárias são projetadas para serem recarregadas 
e reutilizadas várias vezes (Castro, Barros e Veiga, 2013). Na figura 9, é possível observar essa 
distinção entre os dois tipos. Neste trabalho, vamos nos concentrar apenas nas baterias 
secundárias, que são as utilizadas nos veículos elétricos. Essas baterias recarregáveis 
desempenham um papel fundamental na alimentação dos veículos elétricos, fornecendo a 
energia necessária para a sua operação de forma sustentável e eficiente. 
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3.2.1.1 Bateria Chumbo-Ácido (Pb-Ac) (ANE, 2016) 
 
 
As baterias chumbo-ácido (Pb-Ac) representam uma das tecnologias eletroquímicas 
mais desenvolvidas e amplamente utilizadas para o armazenamento de energia. São baterias 
secundárias, o que significa que podem ser recarregadas repetidamente. Elas possuem algumas 
vantagens significativas, como uma vida útil razoável quando utilizadas corretamente, 
facilidade de fabricação, baixo custo e rápida cinética de reação eletroquímica. Essas 
características fizeram com que as baterias chumbo-ácido conquistassem uma ampla aceitação 
no mercado para diversas aplicações. No entanto, a produção em larga escala dessas baterias 
apresenta desvantagens, especialmente em relação ao impacto ambiental, devido à utilização de 
materiais tóxicos e potencialmente perigosos em sua construção. Além disso, as baterias 
chumbo-ácido têm limitações em termos de manutenção, vida útil limitada, baixa densidade de 
energia e potência. A vida útil dessas baterias varia consideravelmente dependendo do número 
de ciclos de descarga e do uso a que são submetidas. 
 
 
3.2.1.2 Bateria Níquel-Cádmio (Ni-Cd) (ANE, 2016) 
 
 
 As baterias de níquel-cádmio (Ni-Cd) são do tipo secundárias, ou seja, podem ser 
recarregadas, e são compostas por um eletrodo positivo de níquel (Ni) e um eletrodo negativo de 
cádmio (Cd). Entre as baterias de níquel, as de Ni-Cd são as mais utilizadas para armazenamento 
de energia. Essa tecnologia é semelhante à das baterias chumbo-ácido, mas apresenta um custo de 
aquisição mais elevado do que as baterias de chumbo-ácido. As vantagens das baterias de Ni-Cd 
incluem uma vida útil prolongada, preço mais baixo em comparação com outros tipos de baterias 
(exceto as de chumbo-ácido), confiabilidade, alta densidade de energia, capacidade de descarga 
elevada e robustez. No entanto, elas também têm algumas desvantagens, como uma eficiência na 
faixa de 60% a 70% e uma tendência a apresentar perdas de carga elevadas. Além disso, as baterias 
de Ni-Cd têm um impacto ambiental negativo devido à presença de cádmio (Cd), que é tóxico. Em 
comparação com outros tipos de baterias secundárias, as baterias de Ni-Cd têm uma vida útil 
satisfatória e um bom desempenho em baixas temperaturas. 
 
 
 
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3.2.1.3 Bateria de Íon Lítio (Li-íon) (ANE, 2016) 
 
As baterias de íon-lítio (Li-íon) são do tipo secundárias, ou seja, podem ser recarregadas, 
e são amplamente utilizadas em equipamentos eletrônicos. Elas se tornaram a principal escolha 
para aplicações em veículos elétricos, sejam eles puros ou híbridos. Essas baterias possuem uma 
alta densidade energética, o que significa que podem armazenar uma grande quantidade de 
energia em relação ao seu tamanho e peso. Além disso, as baterias de Li-íon são capazes de 
suportar altas taxas de carga e descarga, apresentando um desempenho eficiente. Elas também 
têm uma vida útil prolongada, com capacidade de realizar de 2000 a 3000 ciclos de carga e 
descarga. Nos últimos anos, as baterias de Li-íon têm ganhado destaque no armazenamento de 
energia em sistemas fotovoltaicos isolados da rede (off-grid), sendo consideradas a tecnologia 
de armazenamento que mais cresce nessa área. No entanto, é importante mencionar que as 
baterias de Li-íon também possuem algumas desvantagens, como um custo mais elevado em 
comparação com as baterias convencionais de chumbo-ácido (Pb-Ac) e níquel-cádmio (Ni-Cd). 
 
 
 
3.2.1.4 Bateria Zinco-Ar (Zn/Ar) (ANE, 2016) 
 
 
 
As baterias de zinco-ar utilizam a reação eletroquímica entre o metal eletropositivo zinco 
e o oxigênio do ar para gerar energia elétrica. Essas baterias são conhecidas por terem um custo 
relativamente baixo e uma alta densidade de energia, o que significa que podem armazenar uma 
grande quantidade de energia em relação ao seu tamanho e peso. Suas aplicações são diversas 
e incluem veículos, como os veículos elétricos puros e híbridos, equipamentos eletrônicos e 
aplicações estacionárias no setor elétrico. Uma das vantagens dessa tecnologia é seu baixo custo 
e sua simplicidade de construção. No entanto, é importante mencionar que as baterias de zinco-
ar também têm algumas limitações, como a necessidade de reabastecimento do zinco e a 
dificuldade de recarregamento, o que as torna mais adequadas para aplicações em que a 
substituição da bateria é viável. 
 
 
 
 
 
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3.2.1.5 Bateria de Sódio-Níquel-Cloro (ZEBRA - Zero Emission Battery Research) (ANE, 
2016) 
 
 
 
As baterias ZEBRAs, ou baterias de sódio-níquel cloreto, são caracterizadas pelo uso de 
eletrodos no estado líquido e um eletrólito cerâmico sólido de β-alumina. Essa tecnologia opera 
em temperaturas elevadas (270° - 350° C), o que facilita a transferênciaiônica de sódio. As 
baterias ZEBRAs foram inicialmente desenvolvidas para aplicações veiculares, mas também 
são utilizadas em sistemas de armazenamento conectados a redes com fontes de energia 
renovável intermitente, bem como para nivelar a carga. No mercado, essas baterias estão 
disponíveis com potências entre 5 a 500 kW e capacidade de energia de até 100 kWh. Destacam-
se pela eficiência de 85% a 90%, tempo de resposta rápido de 20 ms e vida útil de até 3.000 
ciclos. 
 
 
 
3.2.2 Ultracapacitores 
Os ultracapacitores (UCs) são dispositivos de armazenamento de energia que possuem 
uma capacidade extremamente alta de capacitância, podendo chegar até 5000 F (Farad). Ao 
contrário das baterias, os UCs acumulam cargas opostas fisicamente entre suas placas, 
utilizando meios dielétricos ou eletrolíticos como intermediários. Esses dispositivos apresentam 
uma alta potência específica, variando entre 2000 a 6000 W/kg (Watt por quilograma), mas uma 
baixa energia específica, que varia entre 0,5 a 30 Wh/kg. Eles são especialmente adequados 
para transientes curtos e intensos. Algumas características importantes dos UCs incluem uma 
vida útil virtualmente infinita em termos de ciclos de carga e descarga, assim como uma elevada 
eficiência em torno de 90%(Santiciolli, 2014). 
Correto, nos ultracapacitores, o princípio de armazenamento de energia é semelhante ao 
dos capacitores convencionais. A diferença está no material isolante, que é substituído por um 
eletrólito. Assim como nos capacitores convencionais, a capacitância dos ultracapacitores 
eletroquímicos é determinada pelos parâmetros dimensionais, como a distância entre as placas 
e a área das placas. No caso dos ultracapacitores, a capacitância extremamente alta é alcançada 
devido à enorme área superficial dos eletrodos e à mínima distância entre as cargas. Essas 
características permitem que os ultracapacitores armazenem uma quantidade muito maior de 
energia em comparação com capacitores convencionais de mesma massa ou volume.(ANE, 
2016). 
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Isso mesmo, os ultracapacitores possuem uma vida útil geralmente na faixa de 8 a 10 
anos, o que os torna uma opção durável para armazenamento de energia. Eles são especialmente 
adequados para aplicações que requerem alta potência e resposta rápida devido à sua capacidade 
de fornecer energia de forma rápida e eficiente. No entanto, quando se trata de armazenamento 
em grande escala, os ultracapacitores podem não ser a escolha mais viável devido ao seu custo 
mais elevado em comparação com outras tecnologias de armazenamento, como baterias de íon-
lítio. Além disso, os ultracapacitores ainda estão em fase de desenvolvimento, o que significa 
que podem ter limitações em termos de capacidade de armazenamento de energia em grandes 
volumes.(ANE, 2016). 
 
 
3.2.3 Células Combustível 
 
 
As células de combustível, também conhecidas como pilhas a combustível, são 
dispositivos eletroquímicos altamente eficientes que convertem a energia química diretamente 
em energia elétrica, sem a necessidade de combustão. Essa tecnologia oferece vantagens 
significativas, como uma alta eficiência de conversão, baixo impacto ambiental devido à 
ausência de emissões de poluentes, ruídos e vibrações, além da possibilidade de não emitir gases 
de efeito estufa, dependendo da tecnologia utilizada. As células de combustível têm sido 
consideradas uma opção promissora para sistemas de energia mais limpos e eficientes em 
diversos setores, abrindo caminho para um futuro mais sustentável (Portal Biossistemas Brasil, 
2012). 
A célula de combustível, como um sistema de conversão de energia, não é uma 
tecnologia nova, tendo sido inventada por William Grove no século XIX. No entanto, devido à 
abundância e baixo custo das fontes primárias de energia na época, seu desenvolvimento não 
progrediu significativamente. O princípio básico das células de combustível é a conversão de 
energia química em energia elétrica. No entanto, os sistemas elétricos convencionais 
apresentam diversos requisitos, o que gera desafios técnicos específicos para o desenvolvimento 
das células de combustível, levando ao surgimento de diferentes tipos. Um dos desafios é o 
funcionamento eficiente em temperaturas elevadas (Portal Energia, 2019) 
 
 
 
 
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Existem diferentes tipos de células de combustível, cada uma com suas características distintas. 
Os principais tipos incluem: (Portal Energia, 2019): 
1. Células de Combustível de Membrana de Troca de Prótons (PEMFC): São adequadas para 
aplicações móveis devido à sua rápida resposta e alta eficiência. Utilizam um eletrólito de 
membrana sólida que permite a passagem de prótons, enquanto o oxigênio do ar e o 
hidrogênio são separados por eletrodos. 
2. Células de Combustível de Óxido Sólido (SOFC): São capazes de operar em altas 
temperaturas, geralmente acima de 500°C. Utilizam um eletrólito de óxido sólido que 
conduz íons de oxigênio. São conhecidas por sua alta eficiência e capacidade de utilizar 
diferentes tipos de combustíveis. 
3. Células de Combustível de Carbonato Fundido (MCFC): Operam em temperaturas 
elevadas, geralmente entre 600°C e 700°C. Utilizam um eletrólito de carbonato fundido 
que conduz íons de carbonato. São capazes de utilizar uma variedade de combustíveis e 
possuem uma alta eficiência. 
4. Células de Combustível de Alcalina (AFC): São uma das primeiras tecnologias de células 
de combustível desenvolvidas. Utilizam um eletrólito alcalino, como hidróxido de 
potássio, e são conhecidas por sua eficiência, baixa emissão de poluentes e longa vida útil. 
Esses são apenas alguns exemplos dos tipos de células de combustível disponíveis, cada um com 
suas vantagens e desafios específicos. A escolha do tipo de célula de combustível depende da 
aplicação desejada, levando em consideração fatores como eficiência, temperatura de operação, 
tipo de combustível e custos. 
 
 
3.2.4 Sistema Mecânico de Armazenamento de Energia 
 
 
O volante de inércia é um componente mecânico amplamente utilizado, que possui a 
capacidade de armazenar energia cinética por meio de um movimento rotativo. Ele é empregado 
em diversas máquinas motrizes, onde atua como um estabilizador, contrapondo-se a variações 
abruptas de movimento rotativo e ajudando a reduzir flutuações na velocidade angular do 
sistema ou retardando a perda de velocidade. Esse sistema, conhecido como flywheel (volante 
de inércia), permite a conversão eficiente entre energia mecânica e energia elétrica, utilizando 
um motor elétrico simples (ou gerador) como interface (Marcelino, 2013). 
O sistema de armazenamento de energia mecânica Flywheel consiste em um rotor que 
acumula energia cinética, permitindo o fornecimento instantâneo de energia quando necessário. 
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Quando um motor elétrico é acionado, ele transfere energia elétrica para o rotor, fazendo-o girar 
e armazenando a energia cinética angular. Em momentos de demanda energética, quando a 
energia armazenada é suficiente, o rotor desacelera e a energia mecânica é convertida de volta 
em energia elétrica. Essa tecnologia apresenta benefícios significativos para o aprimoramento 
da rede elétrica, contribuindo para a estabilização do fornecimento de energia e o gerenciamento 
eficiente de picos de demanda. (Shar Energy,2019). 
Atualmente, a tecnologia de armazenamento de energia por meio de Flywheels vem 
sendo aplicada em sistemas de transporte, como metrôs e navios. Esses sistemas aproveitam a 
energia gerada durante o processo de frenagem dos trens, armazenando-a nos Flywheels para 
ser utilizada no arranque das estações. Em uma situação típica, um trem requer cerca de 4 
megawatts (MW) de potência por aproximadamente 30 segundos para atingir a velocidade de 
arranque. Ao utilizar o armazenamento de energia por Flywheels, é possível aproveitar essa 
energia regenerativa e tornar o sistema mais eficiente e sustentável. (Shar Energy,2019).