Em uma quarta-feira à tarde de maio, um motorista do Uber em San Francisco estava prestes a ficar sem carga em seu Nissan Leaf. Normalmente, isso significaria encontrar um lugar para conectar e esperar meia hora, pelo menos. Mas esta Folha era diferente.
Em vez de conectar, o motorista parou em uma estação de troca perto de Mission Bay, onde um conjunto de braços de robô ergueu o carro do chão, descarregou as baterias gastas e as substituiu por um conjunto totalmente carregado. Doze minutos depois, o Leaf arrancou com 32 quilowatts-hora de energia, o suficiente para dirigir cerca de 130 milhas, a um custo de $ 13.
Uma troca como essa é um evento raro nos EUA. A bateria substituível do The Leaf é feita pela Ample, uma das únicas empresas que oferecem um serviço que é mais popular nos mercados da Ásia. Em março, a Ample anunciou que havia implantado cinco estações ao redor da Bay Area. Quase 100 motoristas do Uber os estão usando, diz a empresa, fazendo uma média de 1,3 trocas por dia. A operação da Ample é minúscula em comparação com os 100.000 carregadores EV públicos nos EUA - sem mencionar os 150.000 postos de gasolina operando com mais de um milhão de bicos. Ainda assim, os fundadores da Ample, Khaled Hassounah e John de Souza, estão convencidos de que é apenas uma questão de tempo até que os EUA descubram que a troca é uma parte necessária da transição para veículos elétricos.
A China, que abriga cerca de metade dos 7 milhões de VEs em circulação no ano passado, tem mais de 600 estações de troca e está a caminho de ter 1.000 até o final do ano, de acordo com uma contagem do grupo de pesquisa de energia limpa BloombergNEF . “Eles já determinaram que a troca deve ser uma parte significativa da solução”, diz Hassounah, “ainda não temos implantação suficiente para perceber que precisamos disso nos EUA”. Mesmo na China, no entanto, onde a indústria de troca supera a dos EUA, a tecnologia ainda é apenas uma pequena parte da infraestrutura de carregamento.
Nos EUA, a maior parte do investimento até agora foi para a construção de estações plug-in mais rápidas e baterias que podem aceitar energia rapidamente sem superaquecimento. O presidente Biden propôs uma meta de 500.000 carregadores públicos até 2030. Seu plano, que prevê o dimensionamento e a melhoria das redes de carregamento rápido, não faz menção à troca de baterias. No entanto, carregadores plug-in vêm com limites que não podem ser superados simplesmente adicionando mais. Eles são um fardo para a rede elétrica, são caros de construir e, mesmo no seu ritmo mais rápido, terrivelmente lentos em comparação com as bombas de gasolina.
Hassounah e De Souza fundaram a Ample em 2014 e levantaram cerca de US $ 70 milhões até o momento de investidores, incluindo os braços de risco das gigantes do petróleo e gás Royal Dutch Shell plc e Repsol SA. Eles passaram os últimos sete anos estudando como trocar baterias de uma forma barata e independente de veículos e acreditam que finalmente conseguiram decifrá-la. Por enquanto, eles estão se concentrando em frotas que pedem carona, pois os motoristas profissionais são os que mais precisam de carregamento rápido. No final do ano passado, a Ample firmou uma parceria com o Uber para ajudar a coordenar os serviços de gerenciamento de frota que fornecem carros, seguros e outros serviços aos motoristas. Em 10 de junho, a Ample anunciou uma parceria separada com o serviço de gerenciamento de frota Sally, especializado em disponibilizar VEs para motoristas de entrega e recebimento de veículos. Os dois planejam trabalhar juntos para implantar EVs e estações de troca em San Francisco, Nova York, Los Angeles e Chicago. Sally pretende ter centenas de Kia Niro EVs Ample-ready rodando na Bay Area até o final deste verão e começar a oferecer trocas para motoristas em Nova York até o outono.
Os co-fundadores de Sally, Nicholas Williams e Adriel Gonzalez, dizem que a empresa escolheu trabalhar com a Ample porque as opções de carregamento rápido do plug-in degradam as baterias, geram altos custos de energia durante o pico de uso e são muito lentas. “Tínhamos um conceito de superalimentação que provavelmente faria isso em 30 minutos, mas era realmente muito tempo para nós”, diz Williams.
Os motoristas em São Francisco alugam VEs Ample-ready de serviços de gerenciamento de frota, assim como fariam com um carro com motor de combustão, e pagam ao gerente de frota por suas trocas no final de cada semana. As frotas então pagam à Ample por milha pela energia, sem taxas iniciais para a instalação de estações. O custo da energia para as frotas, de acordo com a Ample, é normalmente de 10 a 20 por cento mais barato do que o gás. “Todos os motoristas que o usaram vieram de veículos a gasolina”, diz De Souza. “Esta é a primeira vez que eles dirigem um veículo elétrico.”
A maior parte do carregamento de EV nos EUA acontece em carregadores particulares em calçadas e garagens, onde os motoristas podem usar o tempo de inatividade do veículo para recarregar as baterias lentamente. Mas convencer os americanos a abandonar os motores de combustão e ir para a eletricidade significa competir com a conveniência dos postos de gasolina. O abastecimento médio, de acordo com o NACS, grupo de comércio de lojas de conveniência e postos de gasolina, leva 4,5 minutos, incluindo o tempo de pagamento. Com um abastecimento típico de cerca de 12 galões, um carro que faz 40 quilômetros por galão pode adicionar 480 quilômetros de autonomia em menos de cinco minutos. Fazer o mesmo em 40 minutos conta como ultrarrápido para um carregador elétrico. Dez desses carregadores na beira de uma rodovia precisariam de pelo menos uma conexão de megawatt, o suficiente para abastecer centenas de residências.
A troca, pelo menos em teoria, oferece uma solução elegante para o problema de recarregar EVs rapidamente sem sobrecarregar a grade. Onde um carregador ultrarrápido atua como uma mangueira de incêndio, fornecendo uma descarga de energia sob demanda, o sistema da Ample funciona como uma mangueira de jardim, enchendo constantemente pequenos baldes e entregando-os alguns de cada vez. Até agora, no entanto, as tentativas de troca nos EUA não deram em nada. A Tesla experimentou a tecnologia em 2013, mas logo a abandonou, optando por construir sua rede de “Superchargers”. A startup Better Place, que planejava vender baterias substituíveis em seus EVs, faliu naquele mesmo ano, depois de levantar quase US $ 1 bilhão.
Existem duas razões básicas para que a indústria de veículos elétricos nos EUA tenha optado até agora por plug-in em vez de troca. O primeiro é o peso. As baterias são pesadas. Cada quilômetro de alcance acrescenta alguns quilos ao peso de uma bateria EV, então um carro com 250 milhas de alcance pode carregar um pacote que pesa tanto quanto 1.000 libras. Substituir um pacote desse tamanho não é tão simples quanto trocar algumas células D de uma lanterna. Construir uma estação que possa suportar essas cargas, diz De Souza, custa cerca de US $ 1 milhão.
Ample resolve o problema de peso quebrando a bateria em pedaços. A empresa usa um sistema modular de pacotes de íons de lítio, cada um do tamanho de uma caixa de sapato, e os arruma em bandejas. Cada módulo detém cerca de três quilowatts-hora de energia e pesa cerca de 30 libras. A maioria dos carros leva de 16 a 32 módulos, dependendo do tamanho e do alcance desejado. Os módulos são empilhados em bandejas de quatro ou cinco por vez, com um carro típico segurando de três a cinco bandejas. Os braços robóticos nas estações da Ample movem as bandejas, uma de cada vez, para que nunca tenham que carregar mais do que cerca de 150 libras. A troca média leva dez minutos. A meta da Ample é reduzir para cinco minutos até o final deste ano.
Cada estação armazena cerca de dez baterias de automóveis, todas recarregando continuamente à medida que os carros vão e vêm. Isso permite que eles forneçam energia a uma taxa entre 500 quilowatts e 1,5 megawatts por hora, com uma conexão de apenas 60 a 100 quilowatts. A Ample afirma que pode construir e implantar uma de suas estações de troca em uma área do tamanho de duas vagas de estacionamento por dezenas de milhares de dólares. Nenhuma escavação é necessária porque a energia pode ser obtida de uma conexão saliente. “Dê-nos seis semanas. Podemos construir uma cidade inteira ”, diz Hassounah.
Se a Ample pudesse cumprir essa promessa, isso prejudicaria não apenas as opções de troca existentes, mas também a maioria dos carregadores rápidos. De acordo com uma pesquisa da BloombergNEF no ano passado, os custos de instalação de carregadores ultrarrápidos, que exigem escavação no solo, variaram de US $ 111.000 a US $ 333.000 por megawatt, com hardware começando em cerca de US $ 30.000 por conector e chegando a US $ 125.000.
Embora lidar com baterias pesadas seja uma tarefa árdua, o maior desafio para a troca é fazer com que os fabricantes de automóveis mudem a forma como constroem VEs. “A compatibilidade é um grande problema”, diz Ryan Fisher, analista de transporte eletrificado da BloombergNEF. “Quando você fala sobre fazer isso em vários fabricantes, isso se torna muito complicado rapidamente.”
Além disso, existem outras maneiras de suavizar os picos e vales na demanda de energia que não exigem alterações nos VEs que já estão na estrada. A startup Freewire, por exemplo, armazena energia em baterias dentro de seus carregadores, permitindo que absorvam energia da rede e entreguem aos carros rapidamente.
Quando a Tesla flertou com a troca, construiu um sistema proprietário com seus próprios pacotes trocáveis. As estações de troca na China seguiram em grande parte o mesmo modelo, com as montadoras construindo suas próprias redes. NIO, líder do setor, fez mais de 2 milhões de trocas em 192 estações. A análise da BloombergNEF mostra que as estações da NIO são excepcionalmente eficientes no fornecimento de energia, com uma média de 1.543 quilowatts-hora por dia por estação - 33 vezes a taxa da média de conectores plug-in públicos da China. Mas construir várias redes de troca proprietárias nos EUA faz pouco sentido. “É quase como se toda montadora tivesse que construir seus próprios postos de gasolina em todo o país”, diz De Souza. E a criação de uma bateria padrão para cada EV também é uma falha. As montadoras não estão prestes a perder o controle da parte mais cara de um veículo elétrico e uma das principais formas de se diferenciar da concorrência.
Em vez de pedir que as montadoras se adaptem, a Ample criou um sistema flexível que se adapta às montadoras. “Nós construímos uma placa adaptadora que tem o mesmo formato da bateria original”, diz Hassounah. “Então, para um veículo, é uma placa adaptadora, para outro, é uma placa ligeiramente diferente.”
Cada placa é projetada para interagir com o carro exatamente da mesma maneira que a bateria original, com os mesmos parafusos, a mesma conexão elétrica e o mesmo software - e atendendo aos mesmos padrões de segurança. A placa, que segura as bandejas da bateria, nunca sai do carro. “Basta colocar essa coisa e ela funciona”, diz Hassounah, “como se estivesse trocando um pneu”.
A Ample diz que está trabalhando com cinco fabricantes e até agora construiu placas para dez modelos. Os acordos de confidencialidade os proíbem de dizer quais são as montadoras, mas os modelos vistos em seus materiais promocionais incluem o Nissan Leaf, o Kia Niro e o Mercedes-Benz EQC. A ideia é que as montadoras possam oferecer baterias substituíveis como uma opção em seus EVs. O maior obstáculo no momento é fazer com que as montadoras, que já lutam com interrupções na cadeia de suprimentos, integrem a Ample em sua fabricação. Por enquanto, Sally e Ample planejam reformar Kia Niro's com baterias substituíveis. A esperança é que, se Sally e outros gerentes de frota disserem que querem fazer pedidos para centenas de milhares de carros prontos para Ample, isso ajude a forçar os fabricantes a construí-los.
“Está nos estágios iniciais da indústria”, diz Fisher.
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