Porque é que os motores elétricos são tão eficientes?

Um carro elétrico e um carro a gasolina fazem exatamente a mesma coisa, transformar energia armazenada em movimento, mas fazem-no com uma diferença de eficiência tão grande que quase parece injusto comparar os dois. Um motor a combustão desperdiça, em média, entre 65% e 80% da energia que recebe. Um motor elétrico desperdiça, tipicamente, menos de 20%. A explicação não é falta de engenho dos engenheiros de motores a combustão, é uma lei da física que nenhuma engenharia consegue contornar.

A segunda lei da termodinâmica não perdoa

Um motor a gasolina é, tecnicamente, uma “máquina térmica”: queima combustível para gerar calor, e depois converte parte desse calor em movimento. O problema é que a segunda lei da termodinâmica estabelece um limite físico incontornável para qualquer máquina térmica: nunca é possível converter 100% do calor em trabalho mecânico útil, uma parte tem sempre de se perder, inevitavelmente, sob a forma de calor residual libertado para o ambiente. É por isso que um motor a gasolina moderno atinge, na melhor das hipóteses, entre 25% e 40% de eficiência térmica, segundo várias fontes técnicas, com a maior parte da energia do combustível a sair pelo tubo de escape ou pelo sistema de arrefecimento, sem nunca chegar às rodas. Um motor elétrico não é uma máquina térmica, não depende de queimar nada nem de gerar calor para funcionar, o que significa que essa lei da física, que limita tão severamente o motor a combustão, simplesmente não se aplica da mesma forma.

Onde entra a energia, e onde ela realmente vai

Num motor elétrico, a corrente elétrica que entra gera diretamente um campo magnético, que por sua vez faz girar o rotor, sem qualquer etapa intermédia de combustão. Esta conversão direta de eletricidade em movimento consegue eficiências que ultrapassam, com frequência, os 90%, segundo dados citados por várias fontes técnicas do setor. As perdas que ainda existem, e existem sempre, vêm sobretudo do atrito mecânico nos rolamentos, da resistência elétrica que gera algum calor nos enrolamentos de cobre do motor (a chamada perda “I²R”), e de pequenas perdas magnéticas no núcleo de ferro do motor. São perdas reais, mas pequenas, muito longe da escala de desperdício de um motor a combustão.

A ausência de caixa de velocidades complexa também ajuda

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Já explicámos aqui, a propósito da comparação entre potência elétrica e a combustão, que um motor elétrico entrega o seu binário máximo quase desde a rotação zero, ao contrário de um motor a gasolina, que só o atinge numa janela estreita de rotações. Essa diferença tem uma consequência direta na eficiência: a maioria dos elétricos usa apenas uma única relação de transmissão, em vez das cinco, seis ou dez mudanças típicas de um carro a combustão. Cada mudança de caixa, cada embraiagem, cada veio de transmissão adicional introduz mais atrito e mais perda de energia pelo caminho. Um sistema mais simples, com menos peças móveis, perde inevitavelmente menos energia entre o motor e a estrada.

A travagem regenerativa devolve energia que, de outra forma, se perderia

Há ainda uma vantagem que nenhum motor a combustão convencional consegue replicar: um motor elétrico não é só um motor, é também um gerador. Quando o condutor trava, em vez de dissipar toda essa energia cinética em calor nos discos de travão, como acontece num carro a combustão, o motor elétrico inverte a sua função e transforma parte dessa energia de volta em eletricidade, devolvendo-a à bateria. Este processo, conhecido como travagem regenerativa, é particularmente eficaz em condução urbana, com trânsito parado e arranca-e-para constante, onde consegue recuperar até 70% da energia normalmente perdida na travagem, segundo estimativas do setor. É também por isso que os elétricos costumam ser mais eficientes em cidade do que em autoestrada, exatamente o oposto do que acontece com um carro a gasolina, tradicionalmente mais eficiente a velocidade constante em estrada aberta.

Uma ressalva importante, para manter a conversa honesta

Vale a pena um esclarecimento técnico: esta comparação refere-se à eficiência do motor em si, não a toda a cadeia de energia desde a sua origem. Produzir eletricidade também tem perdas próprias, consoante a fonte de energia usada, e mesmo assim, segundo estimativas académicas recentes, um elétrico continua a ser globalmente mais eficiente do que um carro a combustão mesmo contabilizando essas perdas de geração, ainda que a diferença deixe de ser tão avassaladora quanto a comparação isolada dos dois motores sugere.

Fontes: DR Automobiles, Mobility (Suíça), Recurrent Auto, The Climate Brink, Nuclear-power.com.