A Eletrificação de Tudo

Os combustíveis fósseis e o motor de combustão interna alimentam a economia global há mais de um século, mas o futuro será eletrificado. Em um momento em que o mundo adota metas ambiciosas para combater as mudanças climáticas e reduzir as emissões de carbono, engenheiros se apressam para comercializar alternativas elétricas aos veículos e máquinas que usamos todos os dias.

Podemos observar essa “eletrificação de tudo” ocorrendo em qualquer lugar onde haja pessoas ou cargas em movimento — nas estradas, nos trilhos, no mar e no ar, até mesmo no chão de fábrica ou no armazém. E embora o conceito básico da propulsão elétrica se aplique a todos os contextos, questões tecnológicas específicas, como a capacidade da bateria, a transferência de energia, a autonomia e os tempos de recarga, variam consideravelmente dependendo da aplicação.

Graças às décadas de experiência da TE Connectivity em conectividade elétrica e ciência dos materiais, estamos trabalhando na linha de frente para resolver esses desafios. Aqui estão algumas inovações que estão ocorrendo nos principais setores para viabilizar o futuro elétrico. 

A eletrificação é a maior mudança tecnológica na indústria automotiva desde a comercialização do motor de combustão interna, e está ocorrendo a um ritmo incrivelmente rápido. As vendas de veículos elétricos de passageiros dobraram em 2021, à medida que os engenheiros continuam a otimizar o tamanho, o peso e a potência para aumentar a autonomia desses veículos. Ao mesmo tempo, os avanços no carregamento de alta potência e alta velocidade, bem como a expansão da infraestrutura de carregamento, estão reduzindo ainda mais a ansiedade em relação à autonomia entre os motoristas.

O próximo passo na eletrificação do setor de transportes consiste em aprimorar as alternativas elétricas para veículos comerciais pesados, como caminhões e ônibus — onde os desafios técnicos são maiores. O aumento da densidade da bateria, para maior capacidade de armazenamento e potência, é essencial para movimentar cargas mais pesadas; os ônibus elétricos, por exemplo, exigem aproximadamente cinco vezes a capacidade de bateria de um veículo elétrico de passageiros comum. O carregamento ultrarrápido também é essencial para garantir os prazos de resposta rápidos necessários para manter os veículos de entrega e de transporte dentro do cronograma.

No entanto, a transferência de mais energia do carregador para a bateria e dentro do veículo gera um calor muito maior, o que torna a segurança uma questão de particular importância nos veículos comerciais. A experiência da TE no desenvolvimento de componentes de alta potência e conjuntos de cabos, aliada ao nosso foco em materiais avançados para melhorar o desempenho elétrico, está ajudando o setor de veículos elétricos comerciais a atingir seus requisitos de desempenho sem comprometer a segurança e a confiabilidade. 

Ao contrário dos automóveis, os trens de passageiros já são elétricos há mais de um século. No entanto, mesmo os países com redes ferroviárias elétricas já consolidadas buscam melhorias em termos de velocidade e eficiência para viabilizar os modernos trens de alta velocidade.

Trabalhamos com empresas ferroviárias para melhorar as dimensões, o peso e o perfil aerodinâmico dos trens por meio de componentes como nossas soluções de teto de perfil baixo, que reduzem o arrasto e aumentam a eficiência, ao mesmo tempo em que criam mais espaço útil no interior dos vagões.

A tecnologia emergente dos vagões auxiliares movidos a bateria é a que se mostra mais promissora para expandir o transporte ferroviário elétrico a países que ainda utilizam infraestruturas a diesel mais antigas. Os trens elétricos a bateria já estão sendo testados na Califórnia, e o aprimoramento contínuo dos grandes conjuntos de baterias e das soluções de recarga rápida permitirá que os países substituam os vagões-geradores a diesel por esses modelos mais limpos movidos a bateria — eliminando os investimentos significativos necessários para desenvolver um sistema ferroviário totalmente eletrificado.

Embora atualmente estejam disponíveis apenas pequenas aeronaves elétricas movidas a hélice, a indústria da aviação vem dando passos importantes há anos rumo ao objetivo da aviação elétrica. A primeira fase da eletrificação das aeronaves substituiu sistemas hidráulicos e mecânicos, como os controles de voo e o sistema de freios, a fim de ajudar a reduzir o peso e aumentar a eficiência. Atualmente, os fabricantes estão testando motores elétricos para a rolagem de e para as portas de embarque, bem como sistemas de propulsão híbridos que utilizam motores a combustão para a decolagem e a subida, mas passam a utilizar motores elétricos eficientes durante o voo de cruzeiro.

A propulsão totalmente elétrica está possibilitando o desenvolvimento de aeronaves elétricas de decolagem e aterrissagem vertical (eVTOL) — uma classe totalmente nova de veículos aéreos de curto alcance, ideais para serviços de táxi aéreo, entrega automatizada de cargas e até mesmo veículos aéreos pessoais. O que antes só se via nos filmes, hoje várias empresas estão competindo para serem as primeiras a lançar seus produtos no mercado, e esperamos que eles se tornem comuns muito rapidamente. No que provavelmente será uma demonstração muito divulgada dessa tecnologia, Paris planeja utilizar aeronaves eVTOL para o transporte entre os locais dos Jogos Olímpicos de Verão de 2024.

Dito isso, a importância de otimizar o peso e a potência é ainda mais crucial no mercado de eVTOL, onde as operadoras desejam maximizar o tempo de voo. A esta equação complexa soma-se a necessidade de redundância total nos sistemas de propulsão dos eVTOL: Ficar sem bateria pode ser um inconveniente em um carro, mas é um grande problema de segurança para aeronaves. Como resultado, a TE está trabalhando com fabricantes de eVTOL para desenvolver componentes menores, mais leves e mais confiáveis, com o objetivo de ajudar a reduzir o peso das aeronaves e aumentar a eficiência, sem deixar de garantir a redundância. 

Em comparação com os automóveis, os eVTOLs também apresentarão um maior grau de autonomia, exigindo um conjunto de sensores que gerarão enormes quantidades de dados para orientar as aeronaves sobre as paisagens urbanas. Os avanços da TE em cabos híbridos que combinam energia e transferência de dados por fibra óptica de alta velocidade podem ajudar os fabricantes a atender às suas necessidades de largura de banda e energia sem aumentar o peso dos veículos. 

Uma transição mais prática está ocorrendo dentro de fábricas e armazéns, onde os usuários industriais estão abandonando os veículos manuais tradicionais movidos a gás, como empilhadeiras, em favor de novos equipamentos, como veículos guiados automaticamente (AGVs). Embora baterias menores possam facilmente atender aos requisitos de potência e autonomia desses veículos, o principal desafio é garantir o tempo de operação dos veículos.

As empilhadeiras e os veículos guiados automaticamente (AGVs) devem operar quase ininterruptamente para atender às atuais demandas de produção e expedição. Portanto, conectá-los a estações de recarga fixas por longos períodos não é uma opção viável. Em vez disso, a eletrificação do setor manufatureiro exigirá uma nova infraestrutura distribuída para permitir o carregamento rápido, como portas de carregamento sobre as quais os veículos podem passar, estrategicamente posicionadas ao redor do chão de fábrica. Estamos apoiando esse tipo de sistema de recarga, analisando cuidadosamente o que isso implica para cada componente do sistema elétrico do veículo, como a necessidade de tomadas de recarga especializadas e componentes projetados para ajudar a manter um alto tempo de atividade.

Independentemente do setor ou do produto final, encontrar os talentos certos é essencial para criar inovações revolucionárias que possibilitem a eletrificação de tudo. Além das competências tradicionais nas áreas de elétrica, eletrônica e mecânica, os engenheiros devem possuir habilidades na concepção de sistemas de alta tensão capazes de operar com confiabilidade em faixas de temperatura ampliadas, o que, por sua vez, exigirá o desenvolvimento de novos materiais que apresentem bom desempenho nesses ambientes adversos. Os projetistas de todas as áreas passarão a dar cada vez mais atenção a variáveis como tamanho, peso e desempenho, que antes se limitavam principalmente à área aeroespacial. À medida que os fabricantes incorporam cada vez mais inteligência e automação em praticamente todos os produtos, as competências em software continuarão em alta demanda.

Essas capacidades emergentes são a razão pela qual é fundamental que empresas como a TE contem com uma força de trabalho totalmente engajada e com programas sólidos de desenvolvimento profissional, concebidos para se manterem na vanguarda da tecnologia e do foco no cliente. Juntos, podemos oferecer as inovações necessárias para concretizar um futuro elétrico.