O motor de um carro elétrico não gera calor, portanto os veículos elétricos devem usar sistemas de aquecimento e resfriamento especialmente projetados. Manter a temperatura certa na cabine no inverno não é apenas uma questão de conforto ao dirigir, mas acima de tudo de segurança, pois os vidros não devem estar embaçados ou congelados. Você deve saber como funciona um sistema de ar-condicionado para usá-lo de maneira ideal.
O princípio do ar-condicionado no carro
O sistema de ar-condicionado funciona em conjunto com o sistema de aquecimento do automóvel e é responsável não só pela refrigeração do interior no verão, mas também pelo aquecimento do ar no inverno. O elemento comum de ambos os sistemas é o refrigerante, que, dependendo do modo de operação, recebe calor do aquecedor ou é resfriado no radiador. A circulação do refrigerante a uma pressão tão alta quanto 17 bar é forçada por um compressor acionado por uma correia com várias nervuras, que por sua vez transmite o acionamento de uma polia no virabrequim do motor. No sistema de resfriamento, o refrigerante entra em um condensador resfriado por um impulso de ar ou por um ventilador e passa do estado gasoso para o líquido. A partir daí, o líquido é transportado para um desumidificador e depois para uma válvula de expansão, onde se transforma em gás a -4°C. Em seguida, resfria o evaporador, por onde flui o ar soprado para dentro da cabine. Por outro lado, no modo de aquecimento, o mesmo refrigerante retira calor do motor e o transfere para o aquecedor, que aquece o ar que passa por ele. Um ventilador acionado pelo motor é responsável por soprar ar resfriado ou aquecido na cabine. Sabendo como funciona o ar-condicionado em um carro a combustão, fica mais fácil entender o princípio desse sistema em carros elétricos.
Sistema de ar-condicionado em um carro elétrico – qual é a diferença?
O motor elétrico não emite calor, mas isso não significa que não haja aquecimento no carro. O mecanismo de operação dos sistemas de resfriamento e aquecimento em carros elétricos não é muito diferente daqueles encontrados em carros a combustão. A principal diferença é a fonte de alimentação do compressor. Não é o virabrequim neste caso, mas sim as baterias dos carros elétricos. Os compressores em EVs têm seu próprio motor elétrico embutido, um inversor que converte a corrente contínua consumida da bateria em CA e um separador que separa o óleo do compressor do refrigerante. Entre as vantagens da solução, em que o compressor é alimentado diretamente pela bateria, está a possibilidade de ligar o ar-condicionado parado, com o motor desligado. Nos carros elétricos novos também é possível encontrar um sistema de aquecimento baseado em bomba de calor, que lembra um pouco os condicionadores de ar split usados para aquecer edifícios. A bomba de calor ar-ar pode funcionar nos modos de aquecimento e arrefecimento. No modo de aquecimento, o ar quente que produz é soprado diretamente para a cabine, enquanto no modo de resfriamento vai para um condensador, seguido de um desumidificador, válvula de expansão e evaporador. A bomba de calor também é alimentada por uma bateria de íons de lítio usando um inversor.
Como aquecer o interior de um carro elétrico?
Ligar o aquecimento do carro aumenta a demanda de energia do compressor, o que no caso dos carros elétricos está associado a um escoamento mais rápido da bateria. Dado o pequeno número de carregadores rápidos e o tempo prolongado de carregamento da bateria em clima frio, os BEVs parecem uma boa opção apenas para viagens pela cidade, desde que você tenha seu próprio ponto de carregamento em casa. No entanto, existem maneiras de reduzir o consumo de eletricidade de veículos elétricos e carros híbridos no inverno. Primeiro, pré-aqueça o interior do carro antes mesmo de pegar a estrada. É melhor conectá-lo a um carregador ou, se isso não for possível, instalá-lo em um local ensolarado. Em segundo lugar, ao dirigir, é uma boa ideia ativar o modo econômico que reduz ao mínimo o consumo de energia de sistemas individuais. Se o automóvel estiver equipado com bancos e volante aquecidos, pode definir a temperatura interior para o nível mais baixo ou optar por não aquecer o automóvel. No entanto, o consumo de energia para aquecer o interior depende não só de uma gestão eficiente da energia, da velocidade de condução e da temperatura de funcionamento da bateria, mas também do tipo de aquecimento e do isolamento adequado do interior do automóvel.
O uso de termo ventiladores
Existem vários tipos diferentes de aquecimento em carros elétricos, mas o mais comum é um aquecedor elétrico conectado a um ventilador. Embora a potência desses aquecedores seja geralmente pequena, de 2 a 4 kW, em temperaturas negativas eles aceleram muito o processo de drenagem da bateria. Já foi até testado na prática quanto tempo dura a bateria de um carro elétrico no inverno. Testes realizados pela American Automotive Association mostraram que em condições de temperatura abaixo de -7°C, a autonomia média de um carro elétrico cai pela metade em comparação com condições ótimas de 24°C. Esse problema não ocorre em climas quentes, mas no norte da Europa ou na América, por exemplo, onde às vezes há invernos muito rigorosos, o uso desse tipo de aquecimento no carro pode impossibilitar viagens longas fora da cidade.
Vantagens e desvantagens de uma bomba de calor no carro
A bomba de calor é um tipo de aquecimento cada vez mais comum nos carros elétricos. Comprimindo e expandindo adequadamente o meio de aquecimento, a energia térmica extraída de fora pode ser usada para aquecer a cabine do veículo. Testes em condições de inverno mostraram que isso requer menos energia do que um sistema tradicional com aquecedor elétrico, mas apenas dentro de uma certa faixa de temperatura externa. A temperaturas entre 0 e 10°C, estima-se que a bomba de calor consuma cerca de 1 kW de energia, pelo que poupa 1-2 kW por cada hora de funcionamento. Em temperaturas mais baixas, a situação muda para desvantagem da bomba de calor. Também é frequentemente enfatizado que a bomba de calor é uma boa solução apenas se o carro for usado para dirigir na cidade e tiver uma bateria com capacidade relativamente pequena. Se o carro for percorrer distâncias maiores, é mais lucrativo investir em um modelo com uma bateria mais espaçosa e um sistema baseado em um aquecedor de resistência tradicional.
Aquecedor de alta tensão – o que é e como funciona?
O Aquecedor de Alta Voltagem (HVH) é um dispositivo pequeno em tamanho e pesa apenas 2,7 kg, mas é muito eficiente. Ao contrário das bombas de calor, esta tecnologia baseia-se num modelo de aquecimento de água em vez de aquecimento de ar. Pode ser usado tanto para manter uma temperatura confortável na cabine quanto para pré-aquecer ou resfriar o motor de tração. O aquecedor HVH foi projetado para operar em uma ampla faixa de tensões de alimentação de 100 a 450 V, enquanto sua potência máxima de aquecimento é de até 7 kW. A alta eficiência dessa solução a torna aplicável a veículos de grande porte, como caminhões e ônibus. A aplicação mais comum dessa tecnologia é o aquecimento elétrico de estacionamento da cabine do motorista usado em caminhões, mas também é usado com sucesso em carros de passeio. O design automotivo está cada vez mais combinando todas essas tecnologias em várias combinações ou usando as soluções mais abrangentes possíveis para fornecer os maiores benefícios.
Materiais isolantes e a autonomia de um carro elétrico
Um aspecto muito importante do ponto de vista de manter uma temperatura confortável na cabine do veículo é não só produzir calor ou frio de forma eficiente, mas também retê-lo onde for necessário. Nesse sentido, componentes automotivos feitos de polipropileno espumado EPP, que apresentam excelente isolamento térmico, resistência a impactos e deformações e peso mínimo, são perfeitamente aplicáveis. Ainda hoje, o EPP tornou-se um material líder amplamente utilizado pelos fabricantes de assentos de carro. Entre outras coisas, é usado para fabricar enchimentos de assentos, encostos de cabeça, apoios de braços ou painéis de portas de carros e até mesmo componentes de carroceria para segurança passiva. A excelente moldabilidade e propriedades elétricas desse material também levaram ao seu uso na produção de baterias para carros elétricos. Os componentes da bateria moldados a partir dele protegem as células sensíveis de temperaturas extremas, surtos e danos mecânicos. Assim, permitem aumentar a autonomia e a segurança dos carros elétricos de várias formas.