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18 de maio de 2024

Veículo para tudo (V2X) pode acelerar a transição energética

Detalhe da conexão de veículo elétrico à rede de energia por meio de plugue

Veículos elétricos podem ser utilizados para armazenamento flexível de energia. Foto: Envato/Elements.

Alavancar a capacidade da bateria dos veículos elétricos pode contribuir para aumentar a flexibilidade dos sistemas de energia ao redor do mundo. É o que conclui o artigo “How vehicle-to-everything (V2X) can turbocharge the energy transition”, de autoria dos pesquisadores Thomas Horschig e Onur Özgün, do DNV Group, órgão de consultoria com reconhecimento internacional na transição energética.

O artigo, publicado originalmente em 4 de abril de 2023, detalha os conceitos da tecnologia veículo-para-rede (V2G, vehicle-to-grid), no qual o veículo pode gerar energia de volta para a rede, e veículo-para-tudo (V2X, vehicle to everything), em que o veículo pode transmitir a energia da bateria para a rede, para outro carro, para a casa ou para qualquer sistema elétrico.

Os pesquisadores avaliam que na maioria dos sistemas de energia, a demanda de eletricidade pode mudar muito rapidamente. Para lidar com essas mudanças, o sistema precisa responder rapidamente e garantir que a quantidade de eletricidade produzida corresponda à quantidade usada. 

Isso significa que o sistema precisa ser monitorado continuamente em tempo real para rastrear itens como tensão, frequência e fluxo de energia. O sistema também precisa ser capaz de ajustar aspectos como a quantidade de energia gerada e como os transformadores são configurados em tempo real para manter a estabilidade.

À medida que mais e mais fontes de energia renováveis, como eólica e solar, estão sendo usadas, há uma necessidade ainda maior de sistemas de energia serem flexíveis e adaptáveis ​​para equilibrar a oferta com a demanda.

O estudo projeta que fontes renováveis de energia, como solar e eólica, vão ditar os rumos da geração de energia no futuro, e que a flexibilidade energética e de armazenamento será fundamental para as próximas gerações.

Painéis fotovoltaicos para geração de energia solar estão posicionados ao lado de rodovia, com veículo branco passando ao fundo
Produção de energia solar aumenta a cada ano. Foto: Envato/Elements.

Frota de veículos elétricos

Uma opção cada vez mais viável para aumentar a flexibilidade no setor de energia é aproveitar a capacidade da bateria dos veículos elétricos (VEs) como meio de armazenamento. 

Com a transição da rede elétrica de um modelo de entrega de energia unidirecional convencional para um mais descentralizado, no qual os consumidores contribuem ativamente para a geração de eletricidade — como por exemplo a energia solar em sistemas fotovoltaicos —, a importância de soluções flexíveis no nível do consumidor, como baterias de VEs, é fundamental.

 

Veículo para tudo

Assim, as tecnologias V2X, incluindo veículo para rede (V2G), veículo para casa (V2H) e veículo para construção (V2B), têm o potencial de revolucionar a maneira como usamos e gerenciamos a energia em transportes e edifícios. 

O V2G é um conceito que permite que os EVs não apenas extraiam energia da rede, mas também forneçam energia de volta à rede. Fundamentalmente, esse processo envolve a utilização de VEs estacionados e não utilizados como fonte de energia para a rede elétrica durante períodos de alta demanda, ao mesmo tempo em que retorna essa energia aos mesmos VEs durante períodos de baixa demanda. 

Esse mecanismo permite que a rede use a energia armazenada dos VEs para acomodar surtos repentinos nos requisitos de energia, como quando as famílias ativam coletivamente aparelhos elétricos de alta potência, como chuveiros, microondas ou ferro de passar roupa ao mesmo tempo. 

A energia da bateria dos VEs é reabastecida nas primeiras horas da manhã, quando as pessoas estão dormindo, e a carga de eletricidade é baixa.

V2H é uma versão em pequena escala do V2G. Permite abastecer as residências com a energia armazenada na bateria do VE por meio da rede elétrica doméstica, servindo como fonte de energia de reserva. O V2B segue um conceito semelhante, e as configurações podem variar entre a ligação a uma casa unifamiliar ou a um edifício de apartamentos. V2H e V2B não afetam diretamente a rede, mas contribuem para um equilíbrio local, fornecendo energia para alimentar o edifício mesmo durante interrupções de energia. 

Vale ressaltar que o Brasil ainda discute a abertura do mercado livre de energia para os consumidores conectados em baixa tensão, e que a tecnologia V2X, embora esteja presente em alguns veículos disponíveis no país, como por exemplo o Nissan Leaf, ainda não pode ser integrada à rede por aqui.

Nissan Leaf está conectado por cabo de energia com carrinho de pipoca
Nissan Leaf fornece energia para carrinho de pipoca em demonstração da tecnologia V2X. Foto: Divulgação/Nissan.

Como funciona o V2X?

Os sistemas V2X usam uma combinação de hardware e software, incluindo controladores de veículos, inversores e protocolos de comunicação, para permitir o fluxo bidirecional de energia e dados entre veículos elétricos e sistemas externos. 

Esses sistemas contam com protocolos de comunicação padrão, como CHAdeMO, Combined Charging System (CCS) e Open Charge Point Protocol (OCPP) para garantir a interoperabilidade entre diferentes sistemas e tecnologias. O VE está equipado com um carregador bidirecional (AC–DC e DC–DC) que pode carregar a bateria do veículo e descarregar a energia de volta para a rede ou casa/edifício. 

Adicionalmente, a infraestrutura de carregamento inclui um posto de carregamento inteligente que comunica com o veículo e respectiva rede, monitorando o estado de carga da bateria e ajustando o ritmo de carregamento para otimizar o comportamento de carga e descarga do veículo. 

A maioria dos principais OEMs se comprometeu a fornecer carros elétricos compatíveis com V2X nesta década, enquanto os fabricantes de pontos de carga assumiram um compromisso semelhante.

Funcionário com roupa vermelha de proteção individual trabalha com baterias de carros elétricos em mesa
Produção de baterias de veículos elétricos. Foto: Divulgação.

Benefícios do V2X

De acordo com os pesquisadores, um grande benefício da tecnologia V2X é seu potencial para estabilizar a rede, fornecendo flexibilidade adicional e serviços de balanceamento para gerenciar melhor os períodos de pico de demanda e reduzir a necessidade de usinas de pico caras e poluentes e, assim, permitir a integração de fontes de energia mais renováveis. Na Europa, outra vantagem é que o proprietário de veículos elétricos pode vender a energia armazenada na bateria de seus veículos de volta à rede durante os períodos de pico de demanda, ganhando créditos ou pagamentos em dinheiro, gerando receita adicional — no Brasil, isso ainda não é possível.

No entanto, segundo o artigo, uma das maiores barreiras para uma integração V2X mais ampla é a falta de interoperabilidade e padronização entre diferentes sistemas e tecnologias. Atualmente, não há padrões universais para protocolos de comunicação V2X, dificultando a comunicação e a troca de dados entre diferentes sistemas. Isso pode levar a problemas de compatibilidade e aumento dos custos de implementação, pois sistemas diferentes podem exigir hardware e software diferentes.

Outra barreira para a adoção do V2X é a disponibilidade limitada de infraestrutura de carregamento e capacidade da rede. As tecnologias V2X contam com uma rede de carregamento confiável e acessível e capacidade de rede suficiente para gerenciar o fluxo bidirecional de eletricidade.

Apesar disso, o artigo conclui que a futura aplicação do veículo para tudo na transição energética é promissora devido ao seu potencial para fornecer soluções de energia flexíveis e sustentáveis. No entanto, o desenvolvimento e a implementação do V2X atualmente são específicos da região e dependem da disponibilidade de infraestrutura de carregamento, capacidade da rede e políticas de suporte.

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