A Eletrificação de Tudo

Os combustíveis fósseis e o motor de combustão interna alimentam a economia global há mais de um século, mas o futuro será eletrificado. Em um momento em o mundo adota metas ambiciosas para combater as mudanças climáticas e reduzir as emissões de carbono, os engenheiros estão correndo para comercializar alternativas elétricas aos veículos e máquinas que usamos todos os dias.

Podemos ver essa "eletrificação de tudo" acontecendo em qualquer lugar onde as pessoas ou cargas estejam em movimento: estradas, trilhos, mar e ar, além de chão da fábrica ou depósito. E apesar de o conceito básico de propulsão elétrica se aplicar a cada configuração, questões tecnológicas específicas, como capacidade da bateria, transferência de energia, autonomia e tempo de carregamento variam muito, dependendo da aplicação.

Como resultado de décadas de experiência da TE Connectivity em conectividade elétrica e ciência dos materiais, estamos trabalhando na linha de frente para resolver esses desafios. Aqui estão algumas inovações que acontecem nas principais indústrias para viabilizar o futuro elétrico. 

A eletrificação é a maior mudança tecnológica na indústria automotiva desde a comercialização do motor de combustão interna — e está ocorrendo de forma incrivelmente rápida. As vendas de veículos elétricos para passageiros dobraram em 2021, momento em que os engenheiros continuam a otimizar tamanho, peso e potência para ampliar a autonomia dos veículos elétricos. Ao mesmo tempo, os avanços no carregamento de alta potência e alta velocidade e na expansão da infraestrutura de carregamento estão reduzindo ainda mais a preocupação de autonomia para os motoristas.

O próximo passo para eletrificar o cenário de transportes é melhorar as alternativas elétricas para veículos comerciais pesados, como caminhões e ônibus — casos nos quais os desafios técnicos são maiores. O aumento da densidade da bateria para maior capacidade de armazenamento e saída de energia é essencial para transportar cargas mais pesadas, com ônibus elétricos, por exemplo, exigindo cerca de cinco vezes a capacidade da bateria do veículo elétrico de passageiros médio. O carregamento super-rápido também é essencial para permitir a agilidade necessária aos veículos de entrega e transporte público.

Mas transferir mais energia do carregador para a bateria e dentro do veículo gera calor muito maior, colocando foco especial na segurança dos veículos comerciais. A experiência da TE no desenvolvimento de componentes e conjuntos de cabos de alta potência e nosso foco em materiais avançados para melhor desempenho elétrico está ajudando a indústria de veículos elétricos a conquistar os requisitos de desempenho sem sacrificar a segurança e a confiabilidade. 

Ao contrário dos automóveis, os trens de passageiros foram eletrificados há mais de um século. No entanto, mesmo países com redes ferroviárias elétricas já estabelecidas estão buscando melhorias na velocidade e na eficiência para permitir trens modernos de alta velocidade.

Trabalhamos com empresas ferroviárias para melhorar o tamanho, o peso e o perfil aerodinâmico do trem através de componentes como nossas soluções de linha de teto de baixo perfil, que reduzem o arrasto e aumentam a eficiência, ao mesmo tempo em que criam espaço mais utilizável dentro do vagão.

A tecnologia emergente do tênder alimentado a bateria mostra a maior promessa de expandir a ferrovia elétrica para países que ainda operam com infraestruturas a diesel mais antigas. Os trens elétricos a bateria já estão sendo testados na Califórnia, e a melhoria contínua nas baterias grandes e nas soluções de carregamento rápido permitirão que os países substituam o tênder a diesel por modelos mais limpos movidos a bateria — eliminando os investimentos significativos necessários para desenvolver um sistema ferroviário completamente eletrificado.

Embora no momento estejam disponíveis apenas aeronaves elétricas pequenas impulsionadas por hélices, a indústria da aviação vem dando passos importantes em direção ao objetivo da aviação elétrica há anos. A primeira fase da eletrificação de aeronaves substituiu sistemas hidráulicos e mecânicos, como controles de voo e frenagem, para ajudar a reduzir o peso e aumentar a eficiência. Agora, os fabricantes estão testando motores elétricos para taxiar de e para portões e sistemas de propulsão híbrida que usam os motores de queima de combustível para decolagem e subida, mas mudam para motores elétricos eficientes quando em cruzeiro.

A propulsão totalmente eletrificada está permitindo aeronaves elétricas de decolagem e pouso vertical (eVTOL) — uma classe completamente nova de veículos aéreos de curta autonomia que são adequados para serviços de táxi aéreo, entrega automatizada de cargas e até veículos aéreos pessoais. Antes vistos apenas em filmes, várias empresas estão competindo para serem as primeiras a trazerem seu produto ao mercado. A expectativa é que eles ganhem popularidade muito rapidamente. No lugar que provavelmente será a vitrine pública dessa tecnologia, Paris está planejando usar aeronaves eVTOL para transporte entre locais nos Jogos Olímpicos de Verão de 2024.

Dito isso, a importância de otimizar o peso e a potência é ainda mais crítica no mercado de eVTOL, onde os operadores querem maximizar o tempo de voo. Somando-se a esta equação complexa, há a necessidade de redundância total nos trens de força do eVTOL: esgotar uma bateria pode ser um inconveniente em um carro, mas é uma grande preocupação de segurança para aeronaves. Como resultado, a TE está trabalhando com os fabricantes de eVTOL para desenvolver componentes menores, mais leves e mais confiáveis que ajudem a reduzir o peso da aeronave e aumentar a eficiência, mesmo assim garantindo redundância. 

Em comparação com os automóveis, os eVTOLs também contarão com um maior grau de autonomia, exigindo uma variedade de sensores que gerarão grandes quantidades de dados para guiar aeronaves acima das paisagens urbanas. Os avanços da TE em cabos híbridos que combinam energia e transferência de dados de fibra óptica de alta velocidade podem ajudar os fabricantes a atenderem as suas necessidades de largura de banda e energia sem adicionar peso aos veículos. 

Uma transição mais realista vem acontecendo dentro de fábricas e depósitos, onde os usuários industriais estão se afastando de veículos manuais tradicionais movidos a gasolina, como empilhadeiras, para novos equipamentos, como veículos guiados automaticamente (AGVs). Embora baterias menores possam facilmente fornecer os requisitos de potência e autonomia desses veículos, o principal desafio é manter o tempo de atividade do veículo.

Empilhadeiras e AGVs devem operar quase continuamente para atender às demandas atuais de fabricação e transporte. Portanto, conectá-los a estações de carregamento fixas por longos períodos não é uma opção viável. Em vez disso, a eletrificação da indústria de manufatura exigirá uma nova infraestrutura distribuída para permitir o carregamento rápido, como portas de carregamento "drive-over" estrategicamente colocadas no piso da instalação. Estamos usando esse tipo de sistema de carregamento pensando no que significa para cada componente do sistema elétrico do veículo, como a necessidade de entradas de carregamento especializadas e componentes que são projetados para ajudar a manter o alto tempo de atividade.

Não importa o setor nem o produto final: encontrar o talento certo é essencial para criar inovações revolucionárias que permitirão a eletrificação de tudo. Além das capacidades elétricas, eletrônicas e mecânicas tradicionais, os engenheiros devem ser habilitados na concepção de sistemas de alta tensão que possam operar de forma confiável em temperaturas mais elevadas — o que, por sua vez, exigirá o desenvolvimento de novos materiais que funcionarão nesses ambientes severos. Os designers de todos os campos se concentrarão cada vez mais em variáveis de tamanho, peso e desempenho, antes limitadas principalmente ao design aeroespacial. Com a incorporação cada vez maior pelos fabricantes de inteligência e automação em quase todos os produtos, as habilidades de software permanecerão em alta demanda.

Essas capacidades emergentes são a razão pela qual é fundamental que empresas como a TE tenham força de trabalho totalmente engajada e programas de desenvolvimento profissional fortes, projetados para se manter na vanguarda da tecnologia e do foco do cliente. Juntos, podemos entregar as inovações necessárias para conquistar um futuro elétrico.