Gigantescos saltos de tecnologia de veículos são o material dos sonhos: carros voadores, veículos movidos a sol que funcionam exclusivamente com energia solar ou helicópteros de duas rodas mantidos em equilíbrio por giroscópios. Mas o caminho para carros mais limpos será percorrido em pequenos passos. Há um lugar para veículos totalmente elétricos e até semi-autônomos, mas os ajustes nos projetos que queimam gasolina fornecerão grande parte dos ganhos de economia de combustível esperados nas próximas décadas.
Bebedouros estão saindo. Nesta primavera, a economia média de combustível de todos os carros recém-adquiridos subiu para o maior nível de sempre, para 24, 6 milhas por galão, de acordo com uma análise do Instituto de Pesquisa de Transporte da Universidade de Michigan (UMTRI). A economia de combustível certamente aumentará ainda mais: até 2025, os padrões nacionais exigem que as montadoras atinjam uma média de pelo menos 54, 5 milhas por galão para carros e caminhões leves.
A melhor economia de combustível pode ajudar a controlar o consumo de petróleo e as mais de 1, 5 bilhão de toneladas de emissões de gases de efeito estufa expelidas anualmente pelos veículos rodoviários dos Estados Unidos. E embora os carros e caminhões com a melhor economia de combustível geralmente sejam vendidos a um preço premium, a melhoria do consumo de combustível pode ajudar os motoristas a economizar dinheiro na bomba, onde uma família americana típica gasta atualmente cerca de 4% de sua renda anual.
Quando os preços da gasolina ultrapassam US $ 4 por galão, a economia de combustível tende a subir para ser uma das principais coisas que as pessoas consideram quando compram um veículo, diz Bruce Belzowski, pesquisador da UMTRI. Os preços pairaram em torno dessa marca nacionalmente - embora a média nacional não a tenha ultrapassado desde 2008 - e os compradores estão mostrando apetite por uma melhor economia de combustível. "Os consumidores podem estar dizendo: 'Temos que tirar mais proveito desse tanque'", diz Belzowski.
Um relatório recente do National Research Council descobriu que é tecnicamente viável reduzir o uso de petróleo e as emissões de gases de efeito estufa dos automóveis em 80% até 2050, em comparação com os níveis de 2005. Melhorar a eficiência dos veículos movidos convencionalmente, no entanto, não será suficiente por si só para proporcionar reduções tão drásticas. Os carros teriam que calcular a média de um surpreendente - e extremamente improvável - 180 milhas por galão para atingir essa meta com base apenas em ganhos de eficiência. É aí que entram combustíveis alternativos e veículos totalmente elétricos.
Todos os veículos, independentemente de sua fonte de energia, devem se tornar muito mais eficientes se esses objetivos forem alcançados, mas melhorar a eficiência daqueles que operam com petróleo pode ter o maior impacto no curto prazo. Esses carros compõem a grande maioria dos veículos na estrada hoje, consumindo cerca de um terço de todo o petróleo usado nos Estados Unidos. E há muito espaço para melhorias, com apenas um quarto da energia em combustível para os carros de hoje sendo usados para movê-los pela estrada. A maior parte do resto é perdida como calor no motor. Minimizar a quantidade de trabalho que um motor a gás deve realizar é uma das maneiras mais fáceis e baratas de economizar combustível. Cientistas, pesquisadores e fabricantes de automóveis acreditam que isso pode ser conseguido através de múltiplas estratégias, muitas das quais estão catalogadas abaixo:
Nova tecnologia de pneus
Ajustar os projetos de pneus também pode gerar ganhos cortando a resistência ao rolamento ou a força causada pelo achatamento de um pneu à medida que ele rola ao longo da estrada. Os ciclistas sabem que um pneu furado exige visivelmente mais trabalho pesado para rolar em um clipe respeitável. Da mesma forma, minimizar a quantidade de achatamento ou deformação de um pneu de carro através de materiais avançados e design pode reduzir a quantidade de energia necessária apenas para mantê-lo rolando.
Inovações de motores
As melhoras mais dramáticas provavelmente virão das mudanças na transmissão do motor, diz Alan Crane, cientista sênior do Conselho Nacional de Energia e Sistemas Ambientais do Conselho Nacional de Pesquisa e diretor de estudos do relatório do NRC. Transmissões com um número maior de velocidades, transmissões de dupla embreagem e revestimentos redutores de fricção podem ajudar os motores a obter maior eficiência e reduzir a perda de energia.
Uma tecnologia conhecida como desativação de cilindros é uma opção para montadoras que desejam um produto menos sedento. Isso essencialmente mata metade do motor quando não é necessário - durante o cruzeiro na estrada, por exemplo -, mas mantém a potência extra na tomada para aceleração, grandes subidas, transporte de barcos ou outras situações que exijam um motor mais potente. "Então você vai de um motor de seis cilindros para um três", diz Brandon Schoettle, pesquisador da UMTRI. Rodar com menos cilindros permite aos condutores fazer as duas coisas, priorizando a energia quando você precisa e economizando quando não precisa.
O downsizing do motor é outra maneira de ganhar eficiência e não precisa mais custar desempenho. Em carros a gás convencionais, o motor de combustão interna leva uma mistura de gasolina e ar para um cilindro. Um pistão se move para comprimir essa mistura e, em seguida, uma faísca a inflama, produzindo uma explosão que empurra o pistão para baixo. Uma válvula abre para escape para deixar o cilindro, e o ciclo recomeça: entrada, compressão, combustão, exaustão. O turbocompressor, que força o ar extra nos cilindros de um motor, possibilita que motores menores gerem mais energia de cada uma dessas minúsculas explosões.
Menor geralmente significa mais leve, e uma redução de 10% no peso de um carro gera uma redução de sete por cento na economia de combustível, observa Crane. Em 2050, o relatório do NRC conclui que os carros poderiam pesar 40% menos. "Isso é mesmo sem envolver uma grande quantidade de fibra de carbono [leve]", diz Crane. "Agora, quase tudo no carro é apenas aço liso."
Substituindo o aço pesado
Ferro e ligas de aço representam cerca de 45% do peso da maioria dos carros. Mas, cada vez mais, os materiais avançados podem ser aplicados de forma jigsaw, com peças leves inseridas em vários locais da estrutura de aço. "Você pode reforçar as partes que são críticas", diz Bill Reinert, gerente nacional de veículos de tecnologia avançada da Toyota. Aços de alta resistência estão sendo trocados como alternativas mais finas e mais fortes ao aço comum, e o teor de alumínio está aumentando. Os compósitos de fibra de carbono e magnésio são materiais relativamente caros e difíceis de se trabalhar atualmente, mas, mais adiante, poderiam ajudar a reduzir o peso de alguns componentes em até 75%.
O peso em queda também pode ter efeitos de dominó, já que poucas partes de um carro correm em isolamento. "Se você pode economizar 100 libras, você pode ser capaz de mudar para um motor mais leve, menor, ou reduzir o tamanho dos freios", diz Crane. Por sua vez, um motor menor pode significar simplesmente menos material sob o capô, o que permite mais flexibilidade para o projeto aerodinâmico, levando a uma eficiência ainda melhor.
Produção otimizada de peças
Os avanços no design assistido por computador estão facilitando a otimização de peças e sistemas individuais para um resultado desejado. “As ferramentas estão melhorando”, diz Crane. “Quando [os fabricantes de automóveis] elaboram uma revisão para um carro, eles podem alimentar muito mais informações no computador e descobrir quais são os melhores compromissos para a economia de combustível, além de outros fatores.”
Os ajustes nas curvas e ângulos de um carro e a adição de persianas de grade ativas que bloqueiam o fluxo de ar quando não são necessários para o resfriamento do motor podem reduzir em até 5% o arrasto de um carro em alta velocidade, o suficiente para reduzir a estufa do veículo. emissões de gases em cerca de 1 grama por milha e produzir economia extra de combustível. Mas as mudanças externas não precisam ser dramáticas para os carros atingirem 50 ou mais milhas ao galão. Uma garimpeira do futuro, Crane diz, "deve se parecer muito com os veículos atuais".
Uma inspeção minuciosa ou um giro ao volante pode revelar algumas diferenças, no entanto. “Porque é significativamente mais leve, [um carro mais eficiente do futuro] pode parecer um pouco diferente. Ele vai lidar melhor, vai virar uma esquina melhor ”, diz Crane. Ao analisar os possíveis caminhos para essas metas de 2050, a equipe do NRC assumiu que os veículos continuariam mais ou menos em sua forma atual. Esses carros vão “parecer um pouco mais ventosos”, diz Crane, mas nada radical. Os veículos "não ficam menores ou tão recuados que você não consegue encaixar ninguém no banco de trás".
Uma mão amiga dos computadores
Mais de uma década após a introdução do Prius nos Estados Unidos, os híbridos ainda representam apenas uma fatia minúscula do mercado global de automóveis - cerca de três por cento dos veículos vendidos nos Estados Unidos. Mas parte da tecnologia dos híbridos atuais poderia ajudar uma ampla faixa dos carros de amanhã a obter melhor consumo de combustível. Uma das peças mais importantes é a tecnologia start-stop, que desliga o motor quando o veículo está em repouso e, em seguida, reinicia quando o motorista pisa no acelerador.
Nos híbridos, isso é freqüentemente combinado com a frenagem regenerativa, que aproveita a energia cinética durante a desaceleração e a frenagem para carregar uma bateria. A eletricidade armazenada pode ser usada para reiniciar o motor. “A frenagem regenerativa e o start-stop serão basicamente elementos de design muito comuns nos próximos anos”, afirma Crane.
Naturalmente, quando se trata de economia de combustível, o comportamento do condutor também é importante. A diferença no uso de combustível entre um motorista agressivo, de chumbo e um motorista conservador, pode ser de até 20 por cento. Até certo ponto, a tecnologia poderia afastar os motoristas de suas tendências mais dispendiosas. Embora seja improvável que a direção autônoma resulte em carros sem motoristas, pelo menos em breve, disse o presidente-executivo da Renault-Nissan, Carlos Ghosn, em um recente evento na Universidade de Stanford, “você verá muitos carros com menos entrada do motorista. ”Esses carros podem ser otimizados para economia de combustível e roteamento eficiente.
Em um futuro mais distante, as interseções poderiam ser lugares onde os carros são programados para desacelerar e abrir caminho, ao invés de fechar os freios ou desviar de rotatórias, sugere Schoettle, da UMTRI. "Se ninguém está parando, você melhorou a economia de combustível", observa ele.
“Seria ótimo se houvesse alguma solução mágica”, diz Reinert, da Toyota - uma tecnologia que poderia transformar um carro sujo sem que percebêssemos uma diferença de desempenho, escolha, conveniência ou preço. A realidade é que várias tecnologias nas combinações certas podem ajudar muito na limpeza de nossos veículos. “Todas essas coisas são pequenas”, diz Reinert, “mas tudo isso se soma”.
