Ilustração mobilidade elétrica e sistemas inteligentes de gestão de energia

Rodar e armazenar energia.

Rodar e armazenar energia.

Text: Phillip Bittner
Ilustrações: Yannic Heferman

Text: Phillip Bittner
Ilustrações: Yannic Heferman

As energias renováveis são consideradas a solução mais sustentável para o futuro da energia. O sol e o vento fornecem já quantidades tão elevadas de eletricidade que provocam uma sobreprodução. Onde podemos então armazenar este excesso de energia? Uma peça deste quebra-cabeças está nos sistemas inteligentes de gestão de energia, que incluem também automóveis elétricos. A Volkswagen tem estado a trabalhar na sua implementação tecnológica.

A revolução da energia vai de vento em popa. A cada dia que passa, mais e mais energia elétrica provém de fontes renováveis. Este ano, a água, o sol e o vento têm vindo a substituir o carvão como as fontes de energia mais importantes. No entanto, o maior desafio está ainda por resolver: a disponibilidade incerta destas fontes de energia. O vento sopra quando sopra, e o sol brilha quando brilha. Além disso, existem também fenómenos extremos, como as grandes tempestades de outono, cuja intensidade e trajetória são difíceis de prever. O ideal seria armazenar este excesso de energia para que pudesse ser posteriormente aproveitado conforme necessário.

Uma possível resposta à questão cada vez mais pertinente do armazenamento de energia roda cada vez mais nas nossas estradas: os automóveis elétricos e as suas baterias.  Esta ideia está subjacente ao conceito "Vehicle-to-Grid" – ou V2G. O automóvel elétrico é ligado ao posto de carregamento e, assim, integrado de forma inteligente na rede elétrica – os sistemas de gestão de energia (EMS) coordenam automaticamente a entrada e a saída da energia.

Ilustração Sistema de Gestão de Energia EMS
1. Sistema de gestão de energia (EMS):
O EMS é o cérebro da rede elétrica interna da casa e coordena automóveis elétricos, Wallboxes, sistemas fotovoltaicos, sistemas de aquecimento, etc., de forma inteligente e em função das necessidades.
E afinal, tudo o que o proprietário do automóvel elétrico tem de fazer é ligar o cabo de carga.
Ilustração de postos de carregamento
2. Posto de carregamento:
Através da Wallbox, que no futuro poderá carregar e descarregar energia, o automóvel elétrico transforma-se num dispositivo temporário de armazenamento de energia.
Ilustração de painéis fotovoltaicos
3. Painéis solares fotovoltaicos:
No futuro, a energia solar dos próprios painéis poderá alimentar diretamente o seu automóvel elétrico – a gestão de energia inteligente torna isso possível.

"É importante para os operadores de rede que o comportamento dos pontos de ligação à rede, atrás dos quais estão ligados os contadores, possa ser influenciado", explica o Dr. Gunnar Bärwaldt, especialista da Volkswagen para a integração de automóveis na rede. Isto é particularmente importante nos casos em que o consumo de energia previsto nas redes ou a produção de energia não correspondem ao esperado. Ou mais concretamente: quando, por exemplo, o sol não brilhar tanto como previsto ou o vento soprar com mais intensidade do que o esperado. Para que as redes se mantenham estáveis, é essencial reagir a estas oscilações. E no futuro, é aqui que os EMS entram em jogo.

Um cenário típico numa casa de família: um sistema de painéis fotovoltaicos instalado no telhado, a bomba de calor a assegurar o conforto e o automóvel elétrico ligado a uma Wallbox na garagem. O EMS, um computador inteligente, passa agora a coordenar todos os dispositivos ligados à rede de energia local. "Por exemplo, quando não houver tanta eletricidade disponível como esperado, o automóvel elétrico carrega mais lentamente ou a bomba de calor é temporariamente desativada", diz Bärwaldt. Se, por outro lado, for necessário consumir mais eletricidade, o automóvel elétrico pode ser carregado com mais potência. A Volkswagen está igualmente empenhada em assegurar que os automóveis elétricos de Wolfsburgo possam não só carregar com eletricidade, como também gerar energia. Por exemplo, a energia residual do automóvel pode ser transferida para a rede elétrica da casa de forma a cobrir temporariamente as necessidades de energia. Um projeto piloto da Volkswagen realizado em colaboração com o Instituto Fraunhofer já foi concluído com sucesso. Os primeiros automóveis com capacidade de retroalimentação poderão começar a ser produzidos em grande escala já no início da próxima década. "A possibilidade de descarregamento permite integrar ainda melhor as energias renováveis", afirma Bärwaldt.

Para que os EMS funcionem de forma eficaz, os diversos utilizadores da rede deverão futuramente ser capazes de comunicar entre si. "O Grupo Volkswagen apostou no padrão de comunicação uniforme EEBUS, que permite a ligação inteligente entre eletrodomésticos e aplicações de eficiência energética através da utilização de sistemas de gestão de energia. O objetivo é tornar a tecnologia de carregamento compatível com a tecnologia da casa numa base o mais ampla possível", explica Bärwaldt. A iniciativa EEBUS pretende criar uma linguagem comum a todos os dispositivos – uma que vá além das fronteiras de países e indústrias. Uma linguagem de energia que qualquer dispositivo ou plataforma possa utilizar livremente, independentemente do fabricante ou tecnologia.

A fim de automatizar a comunicação entre o automóvel elétrico e o posto de carregamento, a Volkswagen vai implementar a norma ISO 15118 nas suas próximas gerações de modelos. Esta norma define a interface automóvel-para-posto de carregamento de automóveis elétricos, viabilizando o chamado Plug-and-Charge, o que mais tarde possibilitará idealmente o processo de retroalimentação.

Ilustração de redes públicas de energia

4. Redes públicas:
As energias renováveis requerem redes elétricas inteligentes que regulam individualmente as capacidades de acordo com a procura. Esta é a única forma de assegurar uma cooperação inteligente entre todos os utilizadores da rede.

A gestão inteligente da energia significa que o condutor de um automóvel elétrico pode ter a certeza de que chegará sempre ao seu destino, faça chuva ou faça sol.

E tudo o que o proprietário do automóvel elétrico tem de fazer é ligar o cabo de alimentação. Com a ajuda do automóvel, o EMS trata então do resto. Isto também se aplica ao processo de faturação junto do fornecedor de energia, que pagará pelo serviço prestado pelo automóvel elétrico. Bärwaldt, especialista na área, compara o EMS a uma "bandeja cheia de ofertas", a partir da qual são selecionadas as opções mais adequadas ao automóvel. "Os algoritmos do automóvel vão decidir, por exemplo, se o preço de descarga é adequado", diz Bärwaldt.

O automóvel elétrico poderia tornar-se um fator essencial na transformação dos sistemas de energia – mas em caso de dúvida, os operadores de rede terão prioridade? Gunnar Bärwaldt está tranquilo: "É evidente que o desafio de mitigar situações de estrangulamento a curto prazo é real. Nesses casos, o EMS diria, por exemplo: "Nos próximos dez minutos, não poderá fazer carregamentos com a potência prevista. Passado esse período de tempo, a potência máxima estará novamente disponível." Assim, o condutor pode ter a certeza de que o intervalo mínimo definido posteriormente foi atingido. Desta forma, o processo de carregamento é praticamente invisível para o cliente. Máximo proveito com o mesmo conforto e, ao mesmo tempo, o mínimo esforço por parte do utilizador – é isso que deixa o cliente satisfeito.

Tecnologias do futuro
by Volkswagen.

No que diz respeito ao automóvel de corrida elétrico ID. R Pikes Peak, o peso da bateria é de particular importância devido a questões de desempenho, esta deve ser o mais leve possível, o que exige também que tenha dimensões mínimas. Os engenheiros da Volkswagen Motorsport apostaram não só no design leve e de última geração de baterias de iões de lítio, como também numa tecnologia utilizada em modelos de série com transmissão elétrica: a recuperação. O automóvel elétrico de corrida utiliza a potência de travagem e gera cerca de 20 por cento da energia de que precisa.

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