Novo estudo revela: As baterias dos veículos eléctricos duram muito mais do que o previsto

Enquanto os carros a gasóleo funcionam e funcionam, as baterias dos carros eléctricos avariam rapidamente e transformam o caro carro novo numa perda financeira total - declarações como estas podem ser encontradas repetidamente nas redes sociais. A P3 analisou agora os dados de mais de 7.000 automóveis eléctricos, fornecendo informações sobre o envelhecimento real das baterias. E os dados de campo mostram um quadro totalmente diferente.

Por vezes, fala-se de trabalho infantil na extração de cobalto, depois fala-se de ansiedade de autonomia ou do colapso da rede eléctrica se todos os carros eléctricos carregarem ao mesmo tempo - a Internet está cheia de afirmações falsas e meias-verdades sobre carros eléctricos e as suas baterias. Assim que um tópico é refutado com factos ou se torna obsoleto devido a uma maior autonomia e a melhores redes de carregamento, espalha-se o rumor seguinte. Um desses mitos é o do envelhecimento das baterias: os automóveis eléctricos usados serão quase impossíveis de vender porque a bateria envelhece rapidamente, perde autonomia e, no pior dos casos, tem de ser substituída - supostamente.

Como muitos mitos, o do envelhecimento das baterias tem um núcleo de verdade - as baterias envelhecem de duas maneiras. Por isso, qualquer pessoa que queira saber mais sobre os automóveis eléctricos irá, mais cedo ou mais tarde, deparar-se com este tipo de histórias. Uma coisa é certa: a bateria é o componente mais caro de um automóvel elétrico, razão pela qual se coloca a questão legítima de saber de que forma isto afecta o valor residual do automóvel ou com que frequência as baterias dos automóveis eléctricos têm de ser substituídas e quais as consequências financeiras que daí advêm.

A consultora de gestão P3, especializada em mobilidade eléctrica, realizou um estudo para dar uma resposta baseada em factos e contrariar os mitos sobre as baterias. Numa primeira fase, a P3 examinou 50 automóveis eléctricos da sua própria frota e, posteriormente, analisou os dados reais de medição de 7.000 automóveis eléctricos. A P3 pretende utilizar os resultados para fornecer aos consumidores informações completas que eliminem os mal-entendidos sobre a mobilidade eléctrica e a duração das baterias. "A desinformação pode ter um impacto negativo na transição para a mobilidade eléctrica, alimentando receios infundados e reduzindo assim a aceitação social e a penetração no mercado dos veículos eléctricos. Por conseguinte, é fundamental fornecer dados fiáveis e transparentes para dar uma imagem realista da duração real das baterias e, assim, reforçar a confiança nos veículos eléctricos", afirma o Livro Branco.

O estado de saúde como principal indicador

Antes de chegarmos aos resultados, vamos esclarecer brevemente alguns termos. O "estado de saúde", ou abreviadamente SoH, é fundamental para o envelhecimento da bateria. Não existe aqui uma definição normalizada; nesta publicação, P3 refere-se apenas à capacidade da bateria. O SoH é definido como o rácio entre a capacidade atual, medida, e a capacidade em estado novo - em termos estritos, a capacidade líquida em cada caso, ou seja, o conteúdo energético que o cliente pode utilizar. A capacidade bruta, ou seja, o conteúdo energético instalado no veículo, é superior, mas irrelevante neste caso. No final, apenas conta a energia disponível para o cliente no veículo elétrico. Por outras palavras, a capacidade líquida quando a bateria é nova corresponde a um SoH de 100 por cento. Se a capacidade atual diminuir mais tarde, o SoH também diminui para menos de 100 por cento. As condições de garantia do fabricante especificam frequentemente 70 ou 80 por cento após uma determinada quilometragem ou período de utilização.

Para completar, fala-se frequentemente de envelhecimento "de calendário" e "cíclico". Durante o envelhecimento de calendário de uma bateria, as estruturas químicas nas células da bateria alteram-se, mesmo sem utilização ativa. O envelhecimento cíclico provoca um stress adicional devido ao carregamento e descarregamento da bateria. Ambos os factores não podem ser totalmente evitados (mais adiante) e não podem ser claramente separados um do outro. Por esta razão, a definição de SoH não inclui valores como o histórico de carga e descarga, mas apenas a capacidade - que é relevante para os carros eléctricos do ponto de vista do cliente.

Dados de mais de 7.000 veículos analisados

O que há de novo neste estudo é o facto de se basear em dados reais de veículos em circulação. No seu modelo SoH, a P3 fazia anteriormente previsões sobre a vida útil com base em dados académicos e medições laboratoriais - normalmente ao nível das células. Os dados dos carros eléctricos acrescentam não só factores externos, como as influências ambientais e o comportamento de condução e carregamento, mas também a programação do sistema de gestão das baterias e as estratégias de envelhecimento implementadas pelos fabricantes de automóveis em termos da forma como exercem pressão e/ou protegem as suas baterias.

A P3 adoptou duas abordagens para obter os dados mais importantes sobre os veículos: Em primeiro lugar, foram medidos 50 veículos da frota da própria empresa, a bateria foi examinada quanto ao seu envelhecimento anterior e o SoH foi correlacionado com o comportamento de utilização e carregamento. "Os veículos foram selecionados para obter informações sobre o maior número possível de perfis de condução e carregamento e para identificar diferenças entre os fabricantes", afirma P3.

Para apoiar estas análises individuais qualitativas com dados mais quantitativos, a segunda etapa envolveu a empresa austríaca de diagnóstico de baterias Aviloo. Segundo esta última, já efectuou mais de 60.000 testes de capacidade. Uma breve digressão: A Aviloo oferece duas análises diferentes, o "Flash Test" e o "Premium Test". Em ambos os casos, a chamada Aviloo Box, um dongle OBD, é ligada à porta OBD do veículo. Para o "Premium Test", a bateria é carregada a 100 por cento e reduzida a dez por cento com o dongle ligado. Desta forma, inúmeros dados relevantes para a bateria são medidos e analisados nos servidores da Aviloo. O "Teste Flash" só tem lugar quando o veículo está parado e analisa os valores medidos disponíveis com base na base de dados que foi configurada para o respetivo tipo de bateria através do "Teste Premium".

Para a sua análise, a P3 utilizou os registos de dados de mais de 7.000 veículos, todos eles analisados através do "Premium Test" - este procedimento é mais complexo, mas também mais preciso. Este conjunto de dados incluía também veículos com uma quilometragem superior a 300.000 quilómetros. "Isto permitiu avaliar o envelhecimento da bateria com mais pormenor e de forma mais quantitativa em relação à quilometragem", afirma o Livro Branco. "Isto complementa especificamente a análise da frota P3 e fornece uma base de dados mais alargada para uma avaliação bem fundamentada."

Imagem: Grupo P3

E a avaliação tem um resultado claro: nos primeiros 30.000 quilómetros, aproximadamente, a perda de capacidade é acelerada, o que significa que o estado de saúde desce relativamente rápido de 100 para cerca de 95 por cento. A boa notícia é que a degradação real diminui com o aumento da quilometragem. Os dados da Aviloo relativos aos 7.000 veículos mostram um SoH (médio) de cerca de 90 por cento aos 100.000 quilómetros. Depois disso, a linha de tendência é quase horizontal; entre os 200.000 e os 300.000 quilómetros, é quase estável - e está bem acima dos 70 a 80 por cento da garantia da bateria. De facto, está mais perto dos 87 por cento.

Existe uma explicação simples para a rápida perda de SoH na fase inicial: a chamada camada SEI (solid electrolyte interphase) forma-se no ânodo (ou seja, o terminal negativo) da célula da bateria durante os primeiros ciclos de carga e descarga. Trata-se de depósitos de produtos de reação do eletrólito que se formam sempre. Dependendo do veículo e da química da bateria, isto pode ocorrer de formas muito diferentes, razão pela qual existe uma grande variação nos dados. No entanto, a linha de tendência dos mais de 7.000 conjuntos de dados de veículos fornece uma boa estimativa.

E os dados dos 50 veículos P3 também correspondem aos resultados da análise da Aviloo. Alguns destes veículos foram também utilizados noutros testes, pelo que o perfil de condução e carregamento destes veículos pode ser mais extremo do que o de um carro de empresa utilizado principalmente para deslocações diárias. No entanto, as suas baterias provaram ser de longa duração: "Quase todos os veículos P3 testados têm um SoH superior a 90%. Isto indica que as baterias da frota P3 continuam a ter um desempenho muito bom, apesar dos diferentes fabricantes, dos diferentes perfis de utilização e da utilização intensiva."

Outra descoberta interessante dos mais de 7.000 conjuntos de dados: Os dados de campo sugerem que a capacidade real da bateria é mantida durante mais tempo do que o previsto em condições reais, especialmente com as frequentemente citadas quilometragens elevadas de 200 000 quilómetros ou mais. Com base nos testes de laboratório das células, o modelo SoH publicado pelo P3 em 2023 apresentou uma previsão muito mais pessimista para a saúde da bateria. Até cerca de 50.000 quilómetros, o modelo de laboratório e os dados de campo são sensivelmente os mesmos - acima dos 100.000 quilómetros. No entanto, as linhas de tendência divergem significativamente. P3 conclui que os perfis de utilizador reais e o controlo das células pelo sistema de gestão da bateria no terreno reduzem significativamente o envelhecimento.

Mas como é que a variação observada pode ser explicada? Afinal, alguns veículos ainda têm um SoH extremamente elevado após mais de 50.000 quilómetros, enquanto alguns veículos ainda têm 98% após quase 200.000 quilómetros - enquanto outros caem rapidamente para menos de 90%. De facto, o comportamento de carregamento e de utilização dos condutores e dos próprios veículos influenciam esta situação, tal como os fabricantes. Por um lado, o buffer pretendido (ou seja, a diferença entre a capacidade bruta e a capacidade líquida) desempenha um papel importante em termos de dimensão e utilização do buffer. Isto porque pode ser utilizado, por exemplo, para reduzir o envelhecimento percetível durante o período de garantia - libertando um pouco mais de capacidade líquida ao longo do tempo. Por outro lado, o comportamento de carregamento pode ser ajustado através de uma atualização de software. Por um lado, pode ser uma potência de carregamento mais elevada para tempos de carregamento mais curtos, o que leva a um maior stress na célula. Por outro lado, também é possível que uma atualização melhore o controlo das células, por exemplo, optimizando o pré-condicionamento para reduzir o stress durante o carregamento rápido em condições sub-óptimas.

A base de dados deteriora-se com o aumento da quilometragem

Há dois pontos de crítica em relação aos conjuntos de dados que não devem deixar de ser mencionados: O próprio P3 salienta que a base de dados para veículos com mais de 200 000 quilómetros é significativamente mais pequena do que para veículos com menor quilometragem. "A razão para tal é o facto de existirem poucos veículos com uma autonomia tão longa. Isto limita um pouco a validade dos dados para leituras de quilómetros elevados e também leva a uma maior dispersão dos dados", diz o estudo. O "viés de sobrevivência" também deve ser tido em conta. Afinal, só foram medidos os veículos com quilometragem elevada que ainda estavam em condições de circular aos 200.000 ou 300.000 quilómetros. Os veículos que deixaram de ser utilizados devido à falha da bateria não foram incluídos. Isto pode fazer com que a fiabilidade dos veículos pareça demasiado positiva. Mas o grande problema é que, mesmo que um carro elétrico falhe prematuramente, de acordo com as estatísticas de avarias do ADAC a partir de 2023, isso só ocasionalmente se deve à bateria de tração. "Casos individuais, como falhas causadas por comportamentos especiais de uso ou erros de produção, ainda podem ocorrer e muitas vezes ocorrem dentro do período de garantia e, portanto, raramente representam um risco financeiro para os consumidores", escreve P3.

Então, o que é que os consumidores podem fazer para melhorar a saúde da bateria e abrandar o processo de envelhecimento? Grosso modo, com uma condução e um carregamento cuidadosos. Para uma resposta mais pormenorizada, é necessário fazer uma distinção entre envelhecimento cíclico e de calendário. Importante: Estas são afirmações de carácter geral. Em casos individuais, é possível um comportamento diferente consoante o veículo e a bateria. No entanto, as seguintes recomendações P3 não danificam a bateria.

No caso do envelhecimento do calendário ao longo do tempo, os principais factores são a temperatura e o estado de carga. Quando não estão a ser utilizadas, as pilhas preferem temperaturas baixas a médias, inferiores a 25 graus, segundo a P3. Uma temperatura demasiado elevada (menciona-se mais de 60 graus) é uma "força motriz para as reacções químicas, o que leva a uma degradação acelerada da capacidade". No entanto, a gestão do veículo ou da bateria também pode ajudar aqui, como mostra o nosso mergulho técnico profundo na plataforma PPE do Grupo VW. O nível de carga a que um veículo elétrico é estacionado durante um longo período de tempo também é importante. Um nível de carga mais elevado significa uma tensão mais elevada na célula - o que acelera o envelhecimento durante um período de tempo mais longo. O P3 recomenda estacionar o veículo com um nível de carga baixo a médio (dez a 50 por cento) para períodos de estacionamento muito longos.

Um comportamento de condução e carregamento suave ajuda a bateria

A temperatura também desempenha um papel no envelhecimento cíclico, ou seja, na utilização, mas num domínio diferente. Se a bateria for utilizada, não deve estar nem demasiado quente nem demasiado fria. Isto aplica-se ao carregamento (rápido) e à condução. As correntes elevadas (carregamento rápido, aceleração forte, condução a alta velocidade) não são geralmente conducentes ao SoH, mas especialmente a temperaturas extremas. Por outras palavras, um comportamento de condução moderado com velocidades baixas e constantes e um carregamento rápido pouco frequente a temperaturas médias seria o ideal - e com uma baixa profundidade de descarga, ou seja, se o nível de carga se mantiver entre 20 e 80 por cento. Não é o fim do mundo se se desviar deste princípio em casos individuais (porque o carregamento rápido também é necessário ao longo da autoestrada no inverno). No entanto, um comportamento de condução e carregamento predominantemente suave pode retardar o envelhecimento da bateria.

O inquérito também mostra que o envelhecimento real da bateria raramente viola os termos da garantia da bateria. Atualmente, a garantia padrão para os sistemas de baterias de veículos eléctricos é de oito anos ou 160 000 quilómetros, com os primeiros fabricantes a oferecerem até 250 000 quilómetros e dez anos. A Lexus oferece mesmo uma extensão de garantia até um milhão de quilómetros ou dez anos no (reconhecidamente pouco utilizado) UX300e. Assim, a bateria dura geralmente muito mais tempo do que a garantia ou outras partes do veículo.

Imagem: Grupo P3

Com a longa vida útil, uma segunda utilização da bateria após a "primeira vida" no veículo é, naturalmente, também possível, por exemplo, como armazenamento de energia estacionária - a "segunda vida". Só após esta segunda utilização, ou seja, cerca de 20 anos ou mais, é que a bateria é reciclada. Pelo menos é esse o modelo.

Para responder à questão colocada no início sobre o valor residual, este depende em grande medida da fase de utilização atual. Dentro do período de garantia do fabricante, é naturalmente mais elevado do que após o termo da garantia, mesmo que a bateria do veículo ainda esteja a funcionar. O valor residual diminui à medida que a bateria deixa de ser substituída ou reparada ao abrigo da garantia. "Dentro do período de garantia, a perda de valor depende fortemente do envelhecimento e da capacidade restante", escreve o P3. "Após o termo da garantia, é de esperar uma maior perda de valor. No final da primeira vida útil, dependendo do custo de novas baterias, a bateria pode ainda ter um valor residual significativo através de uma segunda utilização."