Novo estudo revela desafios ocultos da eletrificação do transporte público

Nós, humanos, não gostamos muito do frio. Afinal, nosso fluxo sanguíneo diminui, a perda de calor aumenta e sofremos com a redução da destreza manual.

Mas e as máquinas, especialmente nossos veículos elétricos (VEs)? Bem, acontece que eles também não gostam do frio.

A novo estudo¹ constatou que a energia total consumida e regenerada por ônibus elétricos aumenta em média 48% quando a temperatura está na faixa de -4 °C a 0 °C, em comparação com a Zona de Temperatura Ótima (OTZ). Enquanto isso, o aumento médio na faixa de -12 °C a 10 °C é de 28.6%.

Por que a eletrificação está remodelando o trânsito e a energia em todo o mundo

Os ônibus elétricos fazem parte da tendência de eletrificação, que está moldando rapidamente o cenário energético global. Isso marca uma mudança em direção a veículos elétricos e soluções de armazenamento de energia, substituindo o uso de combustíveis fósseis. Essas substituições são mais eficientes, reduzem a demanda de energia e descarbonizam os setores de energia e transporte.

Esta transição não só reduz as emissões de gases com efeito de estufa (GEE) mas também melhora a segurança energética, promove o crescimento econômico sustentável e apoia o desenvolvimento de sistemas de energia mais limpos e resilientes em todo o mundo.

Como parte desta tendência, os veículos elétricos (VE) estão a ganhar muita força, com mais de 4 milhões de carros elétricos vendidos no primeiro trimestre de 2025, o que representa mais de um milhão de veículos elétricos vendidos nos primeiros três meses deste ano do que no mesmo período do ano anterior.

Veículos leves (LDVs), como carros e vans, respondem pela maior parte dessas vendas de VEs. De acordo com o relatório da Agência Internacional de Energia (AIE), embora ônibus elétricos e LDVs elétricos tivessem aproximadamente a mesma participação de mercado em 2024, a participação de vendas dos primeiros está crescendo mais lentamente. 

A projeção é que a participação atinja menos de 20% globalmente até o final desta década, no Cenário de Políticas Declaradas (STEPS), que fornece uma avaliação setor a setor das políticas implementadas para atingir as metas energéticas estabelecidas. Como resultado, espera-se que os ônibus elétricos representem pouco mais de 10% do parque global de ônibus até 2030.

Ainda assim, o mercado global de ônibus elétricos deverá crescer de US$ 17 bilhões em 2024 para US$ 37.5 bilhões até 2030, representando uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 14.2%.

Em sintonia com essa tendência, a Tompkins Consolidated Area Transit (TCAT), operadora de transporte público em Ithaca, Nova York, obteve financiamento para testar sete ônibus totalmente elétricos, mas a experiência não foi tão boa quanto o esperado. Os ônibus tiveram dificuldades no terreno acidentado da região e não eram confiáveis, com autonomia reduzida em climas frios. Assim, a TCAT entrou em contato com pesquisadores da Cornell para obter insights sobre seu programa piloto.

Pesquisadores da Cornell realizaram essa tarefa e avaliaram cuidadosamente o baixo desempenho dos ônibus em climas frios, bem como suas implicações para fabricantes, operadores, formuladores de políticas, escolas, cidades e outros grupos que consideram a eletrificação de suas frotas.

Por que os ônibus elétricos têm dificuldades no tempo frio: principais desafios

Embora os ônibus elétricos a bateria (BEBs) tenham demonstrado grande potencial na redução de emissões de GEE e devam desempenhar um papel fundamental na transformação do transporte público em direção a alternativas de energia limpa, eles estão enfrentando desafios que estão restringindo sua implementação generalizada.

Entre esses desafios técnicos, o alcance operacional limitado dos BEBs, especialmente em condições de clima frio, é um grande problema.

O problema é que, assim como qualquer outro veículo elétrico equipado com baterias de alta tensão, os ônibus elétricos a bateria também sofrem uma queda significativa na eficiência energética quando operam abaixo da temperatura ideal. Isso se aplica particularmente a condições abaixo de zero, o que leva ao aumento do custo operacional total e à ansiedade quanto à autonomia.

Com os ônibus de transporte urbano percorrendo em média 42,940 milhas por ano, o que é quatro vezes mais do que um carro comum, e operando em rotas e horários fixos, a variabilidade no desempenho dos ônibus elétricos em climas frios cria sérios desafios para atender às demandas de transporte.

Além das complicações no agendamento do carregamento e no despacho dos veículos, os desafios incluíam a dificuldade em selecionar o tamanho da bateria e planejar as infraestruturas de carregamento. Todos esses fatores podem afetar negativamente a viabilidade econômica dos BEBs em comparação aos ônibus a diesel.

Quando se trata do alcance operacional reduzido dos BEBs em clima frio, isso se deve a uma série de elementos inter-relacionados.

Mais importante ainda, as propriedades químicas das células da bateria, que são sensíveis à temperatura, levam à redução da capacidade e a menores taxas de descarga. Para manter as células da bateria na temperatura ideal, foram desenvolvidos sistemas de gerenciamento térmico de baterias (BTMS), mas mesmo eles podem consumir muita energia, dependendo das condições de operação.

Depois, há o aumento da carga de energia do sistema de ventilação, aquecimento e ar condicionado (HVAC), o que contribui significativamente para uma faixa operacional reduzida.

A eficácia dos sistemas de frenagem regenerativa, que capturam energia durante a frenagem, fica comprometida em condições de frio devido a diversos fatores técnicos e ambientais. Além disso, o comportamento de motoristas e operadores, influenciado por condições climáticas adversas e características da rota, impacta significativamente a eficiência energética dos BEBs. 

Portanto, compreender todos esses fatores humanos e mecânicos em detalhes é essencial para desenvolver estratégias eficazes para mitigar os efeitos adversos do frio nos BEBs. Isso, por sua vez, reduz os custos operacionais para os operadores de frotas e permite que os fabricantes aprimorem o design de seus veículos para um melhor desempenho em climas frios.

Vários estudos tentaram quantificar o impacto do clima frio no desempenho dos BEBs simulando seu consumo de energia e investigando o impacto da temperatura do ar ambiente no mundo real. 

No entanto, ainda há lacunas significativas na compreensão de como esse impacto é influenciado em cenários diferentes e mais complexos, como situações de marcha lenta e direção em rotas rurais e urbanas, o que é crucial para estratégias de operação regional direcionadas. 

Não só as contribuições do aquecimento da bateria, da frenagem regenerativa e de outros componentes-chave para o desempenho energético não foram adequadamente discutidas em planejamentos complexos de rotas, como também há uma carência de estudos práticos que abranjam distâncias significativas em temperaturas congelantes. Além disso, as informações sobre a viabilidade de BEBs em clima frio são limitadas, e as orientações para estratégias de operação em clima frio são insuficientes.

Assim, pesquisadores da Universidade Cornell empreenderam a tarefa de analisar o impacto do clima frio no consumo e na regeneração de energia, decompondo os BEBs usando dados reais de dois anos dos sete ônibus elétricos a bateria operados pela TCAT. Mais de 40% das viagens desses BEBs ocorreram abaixo de 12 graus Celsius. 

Para quantificar o impacto, a equipe desenvolveu modelos de Zona de Temperatura Ótima (OTZ) para prever o consumo de energia durante a marcha lenta, a condução e a regeneração de cada viagem, assumindo temperaturas ideais.

Após identificar os fatores operacionais responsáveis ​​pelo aumento do consumo, os pesquisadores também oferecem recomendações para melhorar o funcionamento dos ônibus.

Quantificando o impacto do clima frio na eficiência dos ônibus elétricos

Como descrevemos anteriormente, o estudo da Universidade Cornell descobriu que as baterias dos ônibus elétricos consumiam até 48% mais energia em climas frios, com temperaturas variando de -25°C a -32°C. Essas baterias também consumiam quase 27% mais energia em uma faixa de temperatura mais ampla, de -10°C a 50°C.

O autor sênior Max Zhang, Professor de Engenharia Irving Porter Church na Cornell Engineering, disse que esse aumento drástico no consumo de energia foi inesperado, mas acrescentou que "todas as lições são boas lições. Isso nos ajuda a aprender como sociedade e a melhorar".

A quantificação do aumento do consumo de energia da frota piloto é baseada em dois anos de dados coletados pelo TCAT, tornando-o o primeiro a avaliar e analisar o desempenho de ônibus elétricos no nordeste dos EUA.

Dessa forma, pesquisadores do TCAT e da Universidade Cornell compartilham seus insights e aprendem uns com os outros por meio de dados e colaboração. A equipe de Zhang se reuniu repetidamente com representantes do TCAT à medida que a pesquisa avançava.

Notavelmente, o conjunto de dados do TCAT cobriu uma distância significativa, com uma quilometragem total de 225,837 quilômetros no Condado de Tompkins, Nova York, operando sob diversas condições, fornecendo assim um conjunto de dados mais abrangente do que estudos BEB anteriores.

4.7% dessa distância total foi registrada em temperaturas ambientes médias, ou seja, abaixo de zero, enquanto cerca de 50,000 milhas ou mais de 80,000 quilômetros foram registrados em temperaturas frias, ou seja, na faixa de 0 °C a 12 °C.

De acordo com Zhang, que é membro do conselho do reitor para engajamento público:

Estamos nos beneficiando da liderança do TCAT nesta região, e é um verdadeiro privilégio ter acesso a esses dados para que possamos acompanhar o desempenho em tempo real. Uma das lições que aprendemos é que esses ônibus devem ser projetados para todo o país, incluindo estados com climas mais frios. Também descobrimos que eles são diferentes dos ônibus a diesel convencionais, com comportamentos diferentes, que exigem estratégias diferentes para aproveitar isso.

Os pesquisadores primeiro modelaram o desempenho dos veículos em temperaturas ideais para levar em conta fatores não relacionados apenas à temperatura, como variações nas condições de tráfego.

Para isso, eles desenvolveram um modelo de linha de base OTZ inovador que simula o desempenho do BEB sob temperaturas ideais, mantendo as condições não sensíveis à temperatura como aquelas no momento da operação real em clima frio.

Depois, eles compararam isso com seu desempenho real em mais de 40 rotas e cronogramas complexos. 

Pesquisadores descobriram que o autoaquecimento da bateria é responsável por metade do aumento no consumo de energia em climas frios. As baterias de veículos elétricos têm melhor desempenho em torno de 75 °C, portanto, quanto mais frias estiverem na partida, mais energia será necessária para aquecê-las.

O aquecimento da cabine do ônibus é outro motivo principal. Paradas frequentes, especialmente em rotas urbanas, envolvem a abertura e o fechamento das portas a cada poucos minutos, o que significa que as baterias precisam trabalhar mais para aquecer as cabines.

“Em um veículo totalmente elétrico, a bateria é a única fonte de energia a bordo. Tudo tem que vir dela.”

– Zhang, que também é membro sênior do corpo docente do Cornell Atkinson Center for Sustainability

Pesquisadores também descobriram que a frenagem regenerativa é menos eficiente em baixas temperaturas. Isso mecanismo de recuperação de energia desacelera um veículo em movimento convertendo sua energia cinética em energia elétrica que pode ser usada imediatamente ou armazenada para uso futuro.

Esse mecanismo é encontrado na maioria dos veículos híbridos e totalmente elétricos. Ao contrário de um sistema de frenagem convencional, em que o veículo desacelera devido ao atrito entre as pastilhas e os rotores, resultando na perda de quase toda a energia cinética que impulsiona o veículo para a frente, a frenagem regenerativa recupera mais de 70% dessa energia.

Agora, esse sistema se torna menos eficiente em climas frios, provavelmente devido à dificuldade da bateria em manter uma temperatura uniforme em suas células. Afinal, a bateria dos ônibus elétricos tem cerca de oito vezes o tamanho de uma bateria de veículo elétrico padrão, para acomodar rotas mais longas e maior capacidade de passageiros.

Agora, a questão é: o que pode ser feito para melhorar o desempenho dos ônibus elétricos a bateria em climas frios? Para isso, os pesquisadores recomendam armazenar os ônibus em ambientes fechados quando não estiverem em uso para melhorar o desempenho das baterias.. Além de manter a temperatura ambiente mais quente durante longos períodos de marcha lenta, outras estratégias de curto prazo recomendadas aos operadores incluem carregar a bateria quando ela ainda estiver quente, instalar coberturas laterais para reduzir a convecção de ar na cabine e limitar a duração das aberturas das portas nas paradas.

Para os fabricantes, os pesquisadores recomendaram projetos otimizados para sistemas de aquecimento a bateria e HVAC. O estudo também pode ajudar formuladores de políticas a criar diretrizes de incentivo, avaliar a viabilidade e estabelecer prioridades de rotas para o transporte público eletrificado.

Em uma escala maior, o doutorando Jintao Gu, o primeiro autor do estudo, afirmou que esta pesquisa destaca a necessidade de avaliação e maiores ajustes na infraestrutura para dar suporte aos ônibus elétricos.

“É preciso tentar otimizar a programação de todos os ônibus e considerar a capacidade da sua infraestrutura – quantas estações de recarga você tem e se tem garagem própria. É preciso treinar os motoristas, os despachantes e os prestadores de serviço. Acredito que, do ponto de vista operacional e de infraestrutura, há muitas mensagens aqui para o planejamento futuro do sistema de transporte público.”

– Gu

As rotas rurais e urbanas de Ítaca, juntamente com seu terreno acidentado, permitiram que os pesquisadores obtivessem muito mais informações sobre o desempenho dos ônibus.

Isso os ajudou a descobrir que os ônibus elétricos apresentaram um aumento menor no consumo de energia em rotas rurais em comparação com as urbanas em clima frio. Segundo ele, essas informações podem ajudar os planejadores de frotas a tomar decisões estratégicas informadas ao atribuir rotas aos ônibus elétricos.

Investindo na tendência de eletrificação

O Grupo REV provavelmente será o mais beneficiado pela tendência crescente de conversão de veículos tradicionais movidos a combustível em veículos elétricos. é uma empresa que projeta e fabrica veículos especiais e recreativos e atende principalmente o mercado norte-americano com os seguintes produtos:

• Equipamentos de combate a incêndio sob o KME, E-ONE, Ferrara e Spartan ER
• Ambulâncias das marcas Leader, Horton, Road Rescue, AEV e Wheeled Coach
• Caminhões terminais sob as marcas Laymor e Capacity
• Veículos recreativos por meio da American Coach, Lance Camper, Holiday Rambler, Renegade RV, Fleetwood RV e Midwest Automotive Designs

Grupo REV (REVG ) 

Em 2021, o REV Fire Group lançou um caminhão de bombeiros totalmente elétrico chamado Vector, equipado com 316 kWh de baterias automotivas. Além disso, o REV Ambulance Group anunciou a primeira ambulância totalmente elétrica dos EUA, com capacidade de bateria de até 105 kWh. A Capacity Trucks, subsidiária do REB Group, produziu a célula de combustível de hidrogênio e um caminhão terminal elétrico a bateria, utilizando baterias de íons de lítio (NMC).

A empresa também estava envolvida no negócio de fabricação de ônibus, mas decidiu sair do mercado no ano passado vendendo sua marca de ônibus escolares Collins para a Forest River no primeiro trimestre de 1 por US$ 24 milhões e sua divisão de ônibus de trânsito El Dorado National (ENC) para a Rivaz no quarto trimestre de 303 por US$ 4 milhões como parte de sua iniciativa para otimizar as operações e aumentar a lucratividade.

Em relação ao desempenho de mercado do REV Group, a empresa com capitalização de mercado de US$ 1.9 bilhão tem apresentado forte tendência de alta. No momento em que este texto foi escrito, as ações do REVG estavam sendo negociadas a US$ 37.49, uma alta de 17.63% no acumulado do ano. O preço das ações está sendo negociado em torno de sua máxima histórica (ATH) de US$ 38.50, atingida há apenas algumas semanas.

Ele tem um EPS (TTM) de 1.76, um P/L (TTM) de 21.26 e um ROE (TTM) de 20.13%, ao mesmo tempo em que oferece um rendimento de dividendos de 0.64%.

Quanto às finanças da empresa, o REV Group relatou vendas líquidas de US$ 525.1 milhões, lucro líquido de US$ 18.2 milhões ou US$ 0.35 por ação diluída e um EBITDA ajustado recorde de US$ 36.8 milhões no primeiro trimestre de 2025. As despesas de capital também caíram substancialmente de US$ 10.5 milhões no 1T24 para US$ 4.9 milhões no 1T25.

Este recorde, que começa em 2025, disse o CEO Mark Skonieczny, demonstra a "força da nossa execução operacional e abordagem disciplinada. Este desempenho reforça nossa confiança no impulso que estamos construindo e nos posiciona bem para o próximo ano".

Usando sua forte posição financeira, a empresa reiniciou as recompras de ações, o que Skonieczny disse: "vemos como um uso atrativo de capital na avaliação atual".

No primeiro trimestre de 1, o REV Group recomprou cerca de 2025 milhão de suas ações ordinárias por US$ 0.6 milhões, a um preço médio de compra de US$ 19.2 por ação. Em 33.09 de janeiro de 31, a empresa reportou US$ 2025 milhões em capital de giro comercial, US$ 290.2 milhões em dívida líquida e US$ 108.4 milhões em caixa.

Últimas notícias e desenvolvimentos sobre ações do REV Group (REVG)

Conclusão: Superando as barreiras do clima frio no transporte público de veículos elétricos

À medida que o mundo transita para veículos elétricos, os ônibus elétricos a bateria oferecem um caminho promissor para alcançar o transporte público sustentável. No entanto, seu desempenho em climas mais frios apresenta desafios críticos que dificultam sua adoção mais ampla.

Enfrentar esses desafios é essencial para a descarbonização do setor de transportes, o que exige a compreensão da complexidade do uso de energia, das condições operacionais e dos impactos climáticos. A pesquisa abrangente mais recente da Cornell fornece a visão necessária sobre esses fatores, ajudando operadores, fabricantes e formuladores de políticas a navegar pelas promessas e armadilhas da eletrificação com uma compreensão melhor e mais informada, abrindo caminho para uma transição mais suave e resiliente para um sistema de transporte público mais limpo.

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Estudos referenciados:

^{1. Gu, J., Liao, Q., & Zhang, KM (2025). Avaliação do impacto do clima frio em ônibus elétricos a bateria. Pesquisa em Transporte Parte D: Transporte e Meio Ambiente, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809}