1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – DEM MARTHIN HERTEL PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA NO DESENVOLVIMENTO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS A BATERIA POR MEIO DA ANÁLISE BIBLIOMÉTRICA DE ESTUDOS CIENTÍFICOS Joinville, Brasil 2021 2 MARTHIN HERTEL PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA NO DESENVOLVIMENTO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS A BATERIA POR MEIO DA ANÁLISE BIBLIOMÉTRICA DE ESTUDOS CIENTÍFICOS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do Grau de Bacharel em Engenharia Mecânica. Orientador: Prof. Athos Henrique Plaine Joinville, Brasil 2021 3 MARTHIN HERTEL PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA NO DESENVOLVIMENTO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS A BATERIA POR MEIO DA ANÁLISE BIBLIOMÉTRICA DE ESTUDOS CIENTÍFICOS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do Grau de Bacharel em Engenharia Mecânica. Orientador: Prof. Athos Henrique Plaine BANCA EXAMINADORA Orientador: _________________________________________________________ Prof. Dr. Eng. Athos Henrique Plaine Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: ____________________________________________________________ Prof. Dr. Eng. Cesar Edil da Costa Engenheiro Membro: ____________________________________________________________ Prof. Dr. Eng. Fernando Humel Lafratta Universidade do Estado de Santa Catarina Joinville, Brasil 2021 4 AGRADECIMENTOS Agradeço aos meus pais, familiares, amigos, professores e todos aqueles que ao longo desta grande jornada até aqui, contribuíram para a minha formação e aperfeiçoamento. 5 RESUMO Desenvolvimento e melhoria de tecnologias são alguns dos desafios que os profissionais da área de engenharia mecânica enfrentam. Assim, entender a evolução na indústria automobilística, principalmente, frente aos desafios da redução de poluentes e a aplicação de energias limpas e renováveis é a mais evidente contribuição ao tema. Além disso, a pesquisa tem uma grande importância, seja ela onde for e como for, que, no caso da análise bibliométrica possibilita tirar conclusões à luz da ciência e não do empírico, reforçando ainda mais a importância da universidade nesse contexto. Essa ferramenta foi aplicada em quatro principais etapas: definição da expressão de busca, mineração, análise e discussão dos dados obtidos. A partir daí, foi possível observar que o número de publicações científicas a respeito de carros elétricos só aumentou, paralelamente à ambição de ser sustentável, atualmente. Palavras-chave: Veículos Elétricos, Publicações Científicas e Bibliometria. 6 ABSTRACT Development and improvement of technologies are some of the challenges that mechanical engineering professionals face. Thus, understanding the evolution in the automobile industry, especially in the face of the challenges of reducing pollutants and the application of clean and renewable energies is the most evident contribution to the theme. Furthermore, research is of great importance, wherever and however it may be, which, in the case of bibliometric analysis, makes it possible to draw conclusions in the light of science and not of the empirical one, further reinforcing the importance of the university in this context. This tool was applied in four main stages: definition of the expression of search, mining, analysis and discussion of the obtained data. From then on, it was possible to observe that the number of scientific publications about electric cars has only increased, in parallel with the ambition to be sustainable, today. Keywords: Electric Vehicles, Scientific Publications and Bibliometrics. 7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Locomotiva elétrica Galvani ...................................................................... 15 Figura 2 - Primeiro veículo a alcançar 100 km/h, “La jamais contente” ..................... 16 Figura 3 - O veículo "Rover Lunar" na missão Apollo ............................................... 17 Figura 4 - Classificação dos veículos elétricos .......................................................... 19 Figura 5 - Conceito básico do sistema de tração em VEH ........................................ 20 Figura 6 - Configuração em série de um VEH ........................................................... 21 Figura 7 - Configuração em paralelo de um VEH ...................................................... 22 Figura 8 - Possíveis configurações do sistema de propulsão em VEB. .................... 24 Figura 9 - Configurações do fluxo de potência dos Veículos Elétricos ...................... 25 Figura 10 - Célula de Combustível ............................................................................ 26 Figura 11 – Trator rebocador elétrico ........................................................................ 26 Figura 12 - Trólebus usado no transporte público na cidade de São Paulo .............. 27 Figura 13 - Disposição das células da bateria em um pacote de bateria. Tubos de resfriamento são usados para dissipar o calor gerado nas células da bateria .......... 28 Figura 14 – Fluxograma do procedimento metodológico para o estudo bibliométrico utilizado na presente pesquisa .................................................................................. 31 Figura 15 - Página de pesquisa do Web of Science .................................................. 32 Figura 16 - Tela inicial do Bibliometrix ....................................................................... 34 Figura 17 - Crescimento das publicações científicas no período de 1990 a 2020 na Web of Science ......................................................................................................... 36 Figura 18 - Panorama global do número de publicações cientificas ......................... 37 Figura 19 - Os 20 principais países com o maior número de publicações científicas38 Figura 20 - Mapa de colaboração dos países ........................................................... 38 Figura 21 – Número de vendas de VE’s desde 2009 ................................................ 39 A Figura 22 mostra o crescimento das vendas de carros elétricos e dos com motores a combustão interna na última década. ..................................................................... 39 Figura 23 - A taxa de crescimento das vendas na China e em todo o mundo .......... 40 Com base nas tendências de desenvolvimento atuais, a Figura 24 mostra a previsão aproximada do desenvolvimento global de veículos elétricos nos próximos 20 anos. .................................................................................................................................. 40 Figura 25 - A taxa de crescimento global esperada nos próximos 20 anos .............. 41 Figura 26 - "Nuvem" das palavras mais frequentes .................................................. 41 8 Figura 27 - Perspectiva do preço da bateria de íon-lítio ............................................ 45 Figura 28 - Número de publicações científicas brasileiras do período entre 2005 a 2020 .................................................................................................................................. 47 Figura 29 - Número de publicações cientificas das principais instituições brasileiras .................................................................................................................................. 48 Figura 30 - Colaboração do Brasil com outros países ............................................... 50 Figura 31 - Número de contribuição do Brasil com publicações cientificas com outros países ........................................................................................................................ 50 9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Palavras chaves selecionadas para a expressão de busca ..................... 33 Tabela 2 - Operadores boolianos e rótulos de campo usados na pesquisa .............. 33 Tabela 3 - Detalhes de diferentes sistemas de armazenamento de energia disponíveis para VE ..................................................................................................................... 44 Tabela 4 - Principais publicações das 5 principais universidade brasileiras com maior número de publicações científicas ............................................................................ 49 10 LISTA DE ABREVIAÇÕES E SÍMBOLOS VE Veículo Elétrico VEH Veículo Elétrico Hibrido VEB Veículo Elétrico a Bateria VEHP Veículo Elétrico Híbrido Plug-in VMCI Veículo com Motor de Combustão Interna MCI Motor de Combustão Interna GEE Gases do Efeito Estufa CV Cavalo Vapor EUA Estados Unidos da América UE União Europeia RU Reino Unido WOS Web of Science EC Estado de Carga Ni Níquel Cd Cádmio Zn Zinco MH Metal Hidreto Na Sódio S Enxofre CO2 Dióxido de Carbono g Grama kWh Quilowatt-Hora km/h Quilômetros por Hora SAEH Sistema de Armazenamento de Energia Híbrida 11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 12 2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 13 2.1 OBJETIVO PRINCIPAL ....................................................................................... 13 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 13 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 14 3.1 VEÍCULOS ELÉTRICOS ..................................................................................... 14 3.1.1 História ............................................................................................................. 14 3.1.2 Definição .......................................................................................................... 18 3.1.3 Classificação .................................................................................................... 18 3.1.3.2 Veículo Elétrico Rodoviário ........................................................................... 19 3.1.3.2 Veículo Elétrico Não Rodoviário .................................................................... 26 3.1.3.3 Trólebus ........................................................................................................ 27 3.2 BATERIAS ........................................................................................................... 28 3.3 Prospecção tecnológica ...................................................................................... 29 4 METODOLOGIA .................................................................................................... 31 Etapa 1: Definir a expressão de busca ...................................................................... 32 Etapa 2: Mineração de dados bibliométricos ............................................................. 33 Etapa 3: Análise dos dados bibliométricos ................................................................ 34 Etapa 4: Discussão dos dados e análise de tendências ........................................... 35 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 36 5.1 Panorama Mundial .............................................................................................. 36 5.2 Análise das palavras mais frequentes com base na mineração de texto ............ 41 5.2.1 Obstáculos e progresso .................................................................................... 43 5.3 A questão da CAPTURA de carbono .................................................................. 46 5.4 Participação do Brasil em publicações científicas ............................................... 47 6 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 52 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 53 12 1 INTRODUÇÃO As últimas décadas têm sido caracterizadas por profundas transformações no mundo dos negócios. O questionamento do modo de viver, contrapondo a diferença entre o “Ter” e o “Ser”, leva as indústrias de todas as áreas a repensarem seus produtos, processos produtivos que venham ao encontro de demandas que chegaram e dificilmente recuarão. Assim, um desses aspectos é a “Sustentabilidade”, onde as pessoas procuram produtos e serviços com essa diferenciação. Não poderia ser diferente para a indústria automobilista, que é uma das principais Indústrias em nível mundial, e que gera uma série de postos de trabalho, bem como empresas satélites, que literalmente orbitam (se instalam) em volta das montadoras para atender esse mercado crescente no mundo todo. Em relação ao curso de engenharia mecânica, entende-se que haverá inúmeras oportunidades na aplicação de novas tecnologias para melhor performance, aplicação de materiais, aerodinâmica, desgaste de materiais entre outras, são exemplos dessa relação direta com o curso, que inspira a estudar e buscar oportunidades nesse segmento. Nos últimos tempos, os veículos elétricos estão ganhando popularidade e as razões por trás disso são muitas. A mais evidente contribuição é para a redução das emissões de gases de efeito estufa, e espera-se melhora com a inserção deste tipo de veículo no setor de transporte. O VE é silencioso, fácil de operar e não tem os custos de combustível associados aos veículos convencionais, como meio de transporte urbano, é muito útil. A análise bibliométrica, método de pesquisa desenvolvido por Pritchard em 1969, tem sido proposta como solução para poder revelar o impacto, a situação atual e a transição histórica de um campo acadêmico específico, pesquisando livros publicados ou artigos de pesquisa usando métodos matemáticos ou estatísticos. Este trabalho fará uma análise bibliométrica das pesquisas sobre os veículos elétricos e veículos híbridos publicados no período de 1945 a 2020. Pretende-se revelar a situação atual das publicações científicas no Brasil e dos países líderes no estudo, assim como propor a direção de melhoria para o futuro através da análise dos assuntos mais pesquisados. 13 2 OBJETIVOS Neste capítulo são abordados o objetivo principal e específicos e são responsáveis por nortear o estudo em questão. 2.1 OBJETIVO PRINCIPAL Fazer uma análise da prospecção tecnológica sobre o desenvolvimento de veículos elétricos baseando-se no que tem sido pesquisado por cientista através da análise bibliométrica do tema. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Os objetivos específicos abordados no trabalho foram: • Obter uma base de dados com as palavras chaves relacionados aos veículos elétricos • Mapear as publicações científicas e desenvolver a análise cientométrica de modo a compreender o cenário cientifico global • Analisar a evolução das palavras chaves e entender as barreiras presentes no desenvolvimento dos veículos elétricos • Analisar as pesquisas brasileiras e comparar com o panorama global das publicações científicas que abordam o tema escolhido 14 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 VEÍCULOS ELÉTRICOS Nesta parte, será apresentada a história, definição e classificação dos veículos elétricos. 3.1.1 História Conforme descrito por Cortezzi (2017, p 23 apud Perracini, 1990) os primeiros tinham sua personalidade baseada nos veículos de tração animal: rodas, eixos, carroceria e freios. Eram poucos os veículos que possuíam transmissão, direção e motor. O nome “Automobile”, que é uma combinação do grego e latim (“auto” e “mobilis”) que significa “o que anda por si mesmo, foi nomeado pelos primeiros a dedicarem-se no desenvolvimento dessas máquinas, os franceses. Como continua Cortezzi (2017, p 23 apud Martins e Brito, 2011) a mobilidade elétrica, se deu pelo avanço tecnológico da propulsão elétrica e do armazenamento da eletricidade. O caminho da propulsão elétrica se iniciou com a descoberta do eletromagnetismo, em 1820, pelo dinamarquês Hans Christian Oersted, que comprovou que o campo elétrico e campo magnético estão relacionados entre si. A partir da descoberta de Oersted, o inglês Michael Faraday, em 1821, utilizou do princípio da indução eletromagnética para desenvolver um dispositivo capaz de converter energia elétrica em energia mecânica, surgindo assim o primeiro motor. Cortezzi (2017, p 24 apud Martins e Brito, 2011) diz que a tecnologia de armazenamento da eletricidade se iniciou no século XVIII, no ano 1745, com a invenção da garrafa de Leiden, que consistia em uma espécie primitiva de capacitor capaz de armazenar energia elétrica. No ano de 1800, o italiano Alessandro Volta desenvolveu a pilha galvânica, que era composta por placas de chumbo imersas em ácido sulfúrico que ficaram conhecidas posteriormente como baterias de chumbo- ácido. Em 1859, o francês Raymond Gaston Planté inventou a primeira bateria recarregável comercial de chumbo-ácido. Considerado o primeiro veículo movido à eletricidade, a locomotiva elétrica Galvani foi apresentada em 1842 pelo escocês Robert Davidson. Na apresentação, a locomotiva percorreu mais de 2 km sobre trilhos, 15 entre as cidades escocesas de Edimburgo e Glasgow, a uma velocidade superior a 6 km/h. A Figura 1 mostra a locomotiva Galvani, que era alimentada por baterias não recarregáveis de zinco-ácido e tinha um peso total aproximadamente 5 toneladas. Figura 1 - Locomotiva elétrica Galvani Fonte: British Diesels & Electrics (2021). De acordo com Barassa (2015) em 1885, o engenheiro de automóveis alemão Karl Friedrich Michael Benz, criou o primeiro veículo baseado em um motor a combustão interna, esse por sua vez desenvolvido por Nikolaus August Otto. O princípio de funcionamento do motor a combustão interna é aplicado ainda nos dias de hoje, que tem como base o funcionamento do Ciclo Otto através da admissão, compressão, combustão e exaustão. Segundo Barassa (2015), entre os anos de 1905 a 1920 houve uma acirrada competição entre os motores elétrico, a vapor e a combustão interna. Durante esse período ocorreu um crescimento expressivo da comercialização de automóveis, principalmente nos Estados Unidos. O autor ainda afirma que a competição pelo tipo de motor dominante ocorreu principalmente em solo norte-americano. De acordo com Mon (2003), o primeiro veículo elétrico comercialmente vendido foi o Morris & Salom’s Electroboat, que era um veículo operado como taxi na cidade de Nova York. O Electroboat mostrou-se mais vantajoso que os taxis comuns da época, puxados a cavalo. Apesar do custo inicial elevado, o veículo era movido por dois motores de 1,5 CV, permitindo uma velocidade máxima 32km/h, sua autonomia era de 4 horas, o suficiente para rodar 40km antes de precisar ser carregado. 16 Para Ehsani et al. (2018) em 1897, M. A. Darracq foi responsável por uma das mais importantes invenções tecnológicas da época, a frenagem regenerativa. Esta invenção possibilitava a recuperação da energia cinética durante as frenagens recarregando as baterias, aumentando a autonomia do veículo. No trânsito urbano, era uma contribuição muito importante para o aumento da eficiência energética. Outro grande marco da época, foi a criação do primeiro veículo a alcançar 100km/h como mostra a Figura 2. Desenvolvido por Camille Jenatzy e chamado “La Jamais Contente”. Figura 2 - Primeiro veículo a alcançar 100 km/h, “La jamais contente” Fonte: Wikipédia (2021). O início do século XX o veículo elétrico começou a perder espaço no mercado. No ano de 1908, foi adotada a primeira linha de montagem automobilística do mundo pelo empresário americano Henry Ford, dando início a produção do veículo a combustão Ford T. Noce (2009) declara que a partir de 1920, houve o declínio dos veículos elétricos, com a descoberta de grandes reservas de petróleo no estado do Texas, EUA, região onde o petróleo era extraído a baixas profundidades. Esse período ficou conhecido como “febre do ouro negro”, onde a partir de então grandes companhias petrolíferas tinham o poder de ajustar o preço do petróleo e optaram pela diminuição gradativa do preço, ficando abaixo do custo da eletricidade da época. Um dos únicos veículos elétricos que recebeu grande destaque em uma época dominada pelos veículos a combustão, foi o veículo elétrico lunar utilizado nas missões espaciais Apollo, mostrado na Figura 3. 17 Figura 3 - O veículo "Rover Lunar" na missão Apollo Fonte: Wikipédia (2021). Com uma massa de 290 kg e capacidade de carga de 490 kg, tinha uma autonomia de 65 km. Sua boa autonomia foi atingida devido à ausência de ar e baixa gravidade da lua e baixa velocidade do veículo, por esse motivo seu projeto não teve grande significância para que seu uso fosse aplicado na Terra. A crise do petróleo de 1973 teve um grande impacto na economia mundial, levando os países a diminuírem a dependência do petróleo no setor de transporte. EUA, Japão e França, foram alguns dos países que retomara a produção de automóveis elétricos. Segundo Pereira (2008) após a crise do petróleo de 1973 surgiram as primeiras conferências ambientais. Na década de 1980 o conceito de “desenvolvimento sustentável” teve destaque, que tem o objetivo a não comprometer as necessidades das gerações futuras. Os fabricantes japoneses tiveram os primeiros avanços significativos no desenvolvimento e comercialização de veículos híbrido, onde no ano de 1997, a Toyota lançou o Prius no Japão, um dos primeiros veículos híbridos dos dias de hoje a ser comercializado em larga escala. Para alguns autores, como Noce (2009), salientam que a retomada dos veículos elétricos se deve à necessidade de redução dos níveis de emissão de dióxido 18 de carbono que aumentam o efeito estufa, causam aquecimento global e desequilíbrio de vários ecossistemas. Pereira (2008) questiona que se a retomada dos avanços tecnológicos voltados aos veículos elétricos seria por uma questão ambiental ou estratégica. Há uma certa preocupação apontada pelo autor no esgotamento das reservas petrolíferas, fazendo com que a diversificação das matrizes energéticas ser mais por causa da substituição do petróleo uma preocupação ambiental. 3.1.2 Definição Os veículos elétricos usam motor elétrico para tração e baterias químicas, células de combustível ou ultra capacitores como sua fonte de energia correspondente. O veículo elétrico tem muitas vantagens sobre o veículo com motor de combustão interna convencional, como ausência de emissões, alta eficiência, independência do petróleo e operação silenciosa e suave. 3.1.3 Classificação Barassa (2015) diz que são produzidos e comercializados vários modelos de veículos elétricos, e esses são classificados pela “fonte” da energia elétrica que alimenta o(s) motor (es) elétrico(s) e pelo arranjo dos componentes do sistema de tração elétrica. Outras tipos e configurações de veículos elétricos existem, mas por serem pouco utilizados, não serão mencionados. A Figura 4 ilustra a classificação utilizada. 19 Figura 4 - Classificação dos veículos elétricos Fonte: Elaborado pelo autor (2021), com base em Cortezzi (2017). 3.1.3.2 Veículo Elétrico Rodoviário 3.1.3.2.1 Veículo Elétrico Híbrido (VEH) Os Veículos Elétricos Híbridos empregam um Motor de Combustão Interna e um trem de força elétrico para alimentar o veículo. Um VEH usa o sistema de propulsão elétrica quando a demanda de energia é baixa. Isso acaba sendo uma grande vantagem em condições de baixa velocidade, como áreas urbanas, também reduz o consumo de combustível, pois o motor fica totalmente desligado durante os períodos de inatividade, por exemplo, engarrafamentos. Esse recurso também reduz a emissão dos Gases do Efeito Estufa. Quando uma velocidade mais alta é necessária o VEH muda para o MCI, os dois trens de força também podem trabalhar juntos para melhorar o desempenho. O MCI pode ter a função de carregar as baterias e esse tipo de veículo também pode recuperar energia por meio de frenagem regenerativa. Portanto, os VEH’s são principalmente carros movidos a MCI que usam um trem de força elétrico para melhorar a quilometragem ou para melhorar o desempenho. A Figura 5 mostra o fluxo de energia de um VEH básico. Veículo Elétrico Veículo Elétrico Rodoviário Veículo Elétrico Híbrido Com Motor a Combustão Configuração em Série Configuração em Paralelo Configuração Mista Com Célula de Combustível Veículo Elétrico a Bateria Veículo Elétrico Não Rodoviário Trólebus 20 Figura 5 - Conceito básico do sistema de tração em VEH Fonte: Rueda (2014). Ao dar partida no veículo, o MCI pode operar o motor como um gerador para produzir alguma energia e armazená-la na bateria. A passagem precisa de um aumento na velocidade, portanto o MCI e o Motores Elétricos acionam o trem de força. Durante a frenagem, o trem de força opera o ME como um gerador para carregar a bateria por frenagem regenerativa. Quando em um VEH existe a possibilidade de carregar as baterias por uma conexão com a rede elétrica, o veículo é denominado de Veículos Elétricos Híbridos Plug-in (VEHP). Os VEHP usam um MCI e um trem de força elétrico, como os VEH, mas a diferença entre eles é que o VEHP usa a propulsão elétrica como principal força motriz, portanto, esses veículos requerem uma capacidade de bateria maior do que os VEH’s. Os VEHP’s operam no modo 'totalmente elétrico' no começo e funcionam com eletricidade, quando as baterias estão com carga baixa, o MCI é acionado fornecendo um impulso ou apenas para carregar a bateria. Os VEHP’s podem carregar suas baterias diretamente na rede elétrica, algo que não é possível nos VEH’s. 21 Conforme CHAN (2007) os VEH’s possuem três configurações típicas de arquitetura, sendo elas: série, paralela ou mista (série-paralelo). o Série - O motor de combustão interna aciona um gerador que alimenta o motor elétrico. Nessa configuração apenas o motor elétrico atua na movimentação do veículo, sendo a função do MCI de movimentar o gerador para produzir energia para a bateria, conforme a Figura 6. Figura 6 - Configuração em série de um VEH Fonte: Rueda (2014). o Paralelo - O motor elétrico auxilia o motor de combustão interna em situações que exigem mais potência. Nessa configuração o MCI acaba participando na movimentação do veículo e ambos os motores estão conectados ao sistema de transmissão, conforme a Figura 7. 22 Figura 7 - Configuração em paralelo de um VEH Fonte: Rueda (2014). o Misto - Essa configuração incorpora os recursos dos VEH’s em série e em paralelo, mas possui uma ligação mecânica adicional em comparação com o híbrido em série e também um gerador adicional em comparação com o híbrido paralelo. Embora possua as características vantajosas dos VEH’s em série e em paralelo, o VEH em série-paralelo é relativamente mais complicado e caro. 23 3.1.3.2.2 Veículos Elétricos a Bateria (VEB) Em um VEB não existe a presença de um motor de combustão e o torque mecânico de propulsão é feito apenas por um motor elétrico alimentado por um sistema de armazenamento de energia. O mais comum é a utilização de baterias para o sistema de armazenamento. Os VEB recebem atenção por não existir emissão direta dos gases do efeito estufa, porem o alto custo desse tipo de veículo acaba limitando sua aceitação em larga escala. Segundo Ehsani et al. (2010), há uma variedade de configurações possíveis para os VEB’s devido às variações nas características de propulsão elétrica e fontes de energia, conforme mostrado na Figura 8. Nas subfiguras tem-se as seguintes variações: a) Mostrada a configuração básica do VEB, que consiste em substituir o Motor de Combustão Interna (MCI) por um equivalente elétrico mantendo assim o sistema original de tração. b) Considera-se que o motor elétrico tem uma ampla faixa de operação na região de potência constante, assim, é possível utilizar uma caixa de velocidades de relação única, eliminando a necessidade da embreagem. Essa configuração não apenas reduz o tamanho e o peso da transmissão mecânica, mas também simplifica o controle do trem de força pois a mudança de marcha não é necessária. c) A tração é localizada no mesmo eixo das rodas, graças ao tamanho reduzido do motor elétrico utilizado, simplificando mecanicamente o sistema d) O diferencial mecânico é substituído por dois motores de tração com controle coordenado e) As engrenagens fixas dos motores são instaladas na estrutura das rodas, em um arranjo denominado in-Wheel Drive f) Todo acoplamento mecânico pode ser abandonado, por meio do uso de um motor com características de torque e de velocidade especiais 24 Figura 8 - Possíveis configurações do sistema de propulsão em VEB. ME: Motor Elétrico, CMV: Caixa de Múltiplas Velocidades, D: Diferencial, CVF: Caixa de Velocidade Fixa. (a) configuração básica, (b) com caixa de velocidades fixa, (c) tração no eixo das rodas, (d) sem diferencial, (e) in-wheel drive, (f) sem acoplamentos mecânicos Fonte: Elaborado pelo autor (2021), com base em Ehsani et al. (2010). Segundo Simon (2013), o VEB não apresenta embreagem e não requer o sistema de transmissão de marchas complexo utilizados nos veículos de MCI. A Figura 9 ilustra o esquema do fluxo de potência dessa configuração comparado aos citados anteriormente. 25 Figura 9 - Configurações do fluxo de potência dos Veículos Elétricos Fonte: Araujo e Eichenberger (2015). 3.1.3.2.3 Veículos de Célula de Combustível Segundo Sampaio (2012) são veículos que fazem o uso de células de combustível para produzir a energia elétrica de que necessitam. O motor de propulsão necessita da eletricidade produzida pela célula de combustível, que tem seu funcionamento baseado na reação química entre o hidrogênio e o oxigênio. O hidrogênio é fornecido para a célula de combustível no elétrodo negativo onde ocorre a liberação de elétrons do átomo de hidrogênio, processo conhecido como reação catalítica, que por sua vez acabam passando para o elétrodo positivo gerando a eletricidade. Agora os átomos de hidrogênio que estão com elétrons a menos (íons de hidrogênio), atravessam a membrana eletrolítica, juntando-se ao oxigênio dando origem água. A Figura 10 representa esse processo. 26 Figura 10 - Célula de Combustível Fonte: Sampaio (2012). 3.1.3.2 Veículo elétrico não rodoviário Classifica-se veículo elétrico não rodoviário, aqueles que não utilizam estradas ou rodovias para seu deslocamento, como os carrinhos de golfe, empilhadeiras, embarcações elétricas e até tratores como mostra a Figura 11. Podem ser considerados veículos não rodoviários aquele que não rodam sobre pneus, e sim sobre trilhos, como os trens. Figura 11 – Trator rebocador elétrico Fonte: Yaktractors (2021). 27 3.1.3.3 Trólebus Tipo de veículo geralmente usado no transporte urbano de passageiros, que por não possuir baterias, permanece ligado continuamente à rede elétrica quando em movimento. A Figura 12 mostra um exemplo. Figura 12 - Trólebus usado no transporte público na cidade de São Paulo Fonte: Viatrolebus (2019). 28 3.2 BATERIAS Para Un-Noor (2017) as baterias têm sido a principal fonte de energia dos VE’s por muito tempo, embora, com o passar do tempo diferentes tecnologias de bateria têm sido inventadas e adotadas e esse processo ainda está em andamento para atingir os objetivos de desempenho desejados. Alguns dos tipos de bateria proeminentes são: baterias de chumbo-ácido, Ni-Cd, Ni-Zn, Zn-ar, Ni-MH, Na-S, Lítio- polímero e íon-Lítio. As baterias usadas nos VE’s são feitas de várias células de bateria, como mostra a Figura 13. O Tesla Model S, por exemplo, possui um total 7104 células de Íons de Lítio no pacote de 85 kW/h. Todas essas células devem ter o mesmo estado de carga (EC) em todos os momentos para que a taxa de degradação seja a mesma e a assim a mesma capacidade ao longo da vida, evitando o fim de vida prematuro. Figura 13 - Disposição das células da bateria em um pacote de bateria. Tubos de resfriamento são usados para dissipar o calor gerado nas células da bateria Fonte: Elaborado pelo autor (2021), com base em Un-Noor (2017). Un-Noor (2017) continua dizendo que um dispositivo de controle eletrônico de potência, denominado equalizador de voltagem de célula, pode realizar esse feito tomando medidas ativas para equalizar o fim de vida e a voltagem de cada célula. Os 29 equalizadores podem ser de diferentes tipos de acordo com sua construção e princípio de funcionamento. Para substituir as baterias de chumbo-acido, as baterias de íon-lítio estão sendo usadas em todos os lugares atualmente. Sua popularidade pode ser justificada pelo fato de que os carros elétricos mais vendidos, por exemplo, Nissan Leaf e Tesla Model S, todos usam esse tipo de bateria. As baterias de lítio também têm muito que melhorar, tecnologias melhores já foram descobertas, mas não estão sendo perseguidas por causa dos custos elevados associados à sua pesquisa e desenvolvimento. 3.3 PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA Conforme Mulet-Forteza et al. (2018) a bibliometria foi introduzida por Pritchard em 1969 como a aplicação de métodos matemáticos e estatísticos a livros e outros meios de comunicação. Hoje, é possível encontrar muitas outras definições desse termo, no entanto, muitos deles sugerem que a bibliometria é uma análise de pesquisas feita de maneira qualitativa e quantitativa, frequentemente usada para avaliar o impacto de pesquisadores, instituições, países ou periódicos nas diferentes disciplinas, como, por exemplo, economia, ciência, saúde ou marketing. “Já Spinak (1998, p.142), define bibliometria sobre diversos aspectos, como: • disciplina com alcance multidisciplinar e que analisa os aspectos mais relevantes e objetivos de sua comunidade, a comunidade impressa; • estudo das organizações e de seus setores científicos e tecnológicos a partir das fontes bibliográficas e patentes para identificar os autores, suas relações, suas tendências; • estudo quantitativo das unidades físicas publicadas, ou das unidades bibliográficas ou de seus substitutos; • aplicação de métodos matemático e estatístico ao estudo do uso que se faz dos livros e outros meios dentro e nos sistemas de bibliotecas; • estudo quantitativo da produção de documentos como se reflete nas bibliografias. 30 De uma forma geral, o princípio da bibliometria é analisar a atividade científica ou técnica pelo estudo quantitativo das publicações e o seu principal objetivo é o desenvolvimento de indicadores cada vez mais confiáveis. Os indicadores podem ser definidos como os parâmetros utilizados nos processos de avaliação de qualquer atividade.” (Hayashi et al. (2018), p. 4 apud Spinak, 1998, p.142). 31 4 METODOLOGIA A análise bibliométrica tem sido comumente usada para medir o progresso científico em várias disciplinas da ciência e engenharia, e se torna um meio de estudo eficaz para análise sistemática. Esse método, é uma técnica de pesquisa valiosa que pode descobrir as tendências de pesquisa globais de várias perspectivas e fornece um guia potencial para pesquisas futuras. A metodologia utilizada neste trabalho de pesquisa consiste em quatro etapas, ilustrada na Figura 14. Figura 14 – Fluxograma do procedimento metodológico para o estudo bibliométrico utilizado na presente pesquisa Fonte: Elaborado pelo autor (2021). Etapa 1 • Definir a expressão de busca Etapa 2 • Mineração de dados bibliométricos Etapa 3 • Análise dos dados bibliométricos Etapa 4 • Discussão dos dados e análise de tendências 32 ETAPA 1: DEFINIR A EXPRESSÃO DE BUSCA O tema sobre veículos elétricos foi definido como o campo para este estudo com o objetivo de encontrar o maior número possível de publicações científicas sobre o assunto. Os trabalhos científicos sobre este tema foram coletados de uma das principais fontes de indexação de publicações científicas e permite a coleta de dados de um grande número de periódicos, o Web of Science. O WoS também é reconhecido pela comunidade científica como uma plataforma bibliométrica digital com literatura de alta qualidade, que também pode fornecer metadados para análise bibliométrica e abrange uma ampla gama de disciplinas. Figura 15 - Página de pesquisa do Web of Science Fonte: Web of Science (2021). 33 ETAPA 2: MINERAÇÃO DE DADOS BIBLIOMÉTRICOS A extração de dados é a etapa mais básica e crucial para obter resultados de pesquisa valiosos e confiáveis. A busca por este estudo foi realizada em março de 2021 e incluiu todas as publicações relevantes com início no ano de 1945 até 2021, e posteriormente sendo analisados somente os dados até dezembro de 2020, para que assim apenas anos completos estivessem nos resultados. A estratégia de busca final utilizada na presente pesquisa é mostrada na Tabela 1. Os principais termos levantados na literatura referentes à pesquisa e que fazem parte da expressão de busca, dizem respeito os possíveis termos extraídos por mineração de texto utilizadas nos estudos exploratórios e pelos termos definidos no referencial teórico especifico na área. Tabela 1 - Palavras chaves selecionadas para a expressão de busca Fonte: Elaborado pelo autor (2021). Operadores boolianos e rótulos de campo foram usados conforme instruções fornecidas pelo próprio WoS, a Tabela 2 ilustra o significado de cada termo. Tabela 2 - Operadores boolianos e rótulos de campo usados na pesquisa Fonte: Elaborado pelo autor (2021). # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Palavra chave Carro elétrico Veículo elétrico Carro híbrido Veículo híbrido Bateria Célula de combustível - - - Expressão de busca TS=("Electric Car*") TS=("Electric Vehicle*") TS=("Hybrid Car*") TS=("Hybrid Vehicle*") TS= (“Battery*”) TS=("Fuel cell*") #1 OR #2 OR #3 OR #4 #5 OR #6 #7 AND #8 34 Para o resultado final do WoS, a pesquisa retornou um total de 19397 publicações científicas. Foram gerados arquivos de texto através dos downloads no formato de documentos completos e referências citadas, sendo esses inseridos no programa Bibliometrix para analisar os dados obtidos. ETAPA 3: ANÁLISE DOS DADOS BIBLIOMÉTRICOS Nesta etapa, os registros obtidos foram analisados por meio de análise bibliométrica. Para Broadus (1987) bibliometria é o estudo quantitativo de unidades físicas publicadas, ou unidades bibliográficas, ou dos substitutos de qualquer uma delas. A análise bibliométrica permite compreender a intensidade das pesquisas disponíveis sobre um tema, bem como os diferentes campos de pesquisa explorados pela comunidade acadêmica. O software escolhido para a análise cienciométrica, como também pode ser chamada o estudo bibliométrico, foi o Bibliometrix mostrado na Figura 16. Figura 16 - Tela inicial do Bibliometrix Fonte: Elaborado pelo autor (2021). 35 O programa é escrito em linguagem R e possui código aberto. Ele possui bons algoritmos estatísticos, é capaz de acessar a rotinas numéricas de alta qualidade, onde ferramentas integradas de visualização são um dos seus pontos fortes. As principais funções adotadas pelo Bibliometrix são: • Importação de dados e conversão para R data-frame • Análise descritiva de um conjunto de dados de publicação • Extração de rede para análises de cocitação, acoplamento e colaboração • Mineração de texto de manuscritos (título, resumo, palavras-chave dos autores, etc.); • Análise de co-palavras As variáveis analisadas para o estudo bibliométrico foram o ano de publicação, autores, países de origem, instituições de origem, tipo de documento, número de citações e palavras mais frequentes. Além disso, também foi realizado mapeamento bibliométrico através da construção de gráficos pelo software Excel, com intuito de expressar visualmente dados ou valores numéricos, facilitando a análise dos resultados. ETAPA 4: DISCUSSÃO DOS DADOS E ANÁLISE DE TENDÊNCIAS Por fim, resumiu-se os pontos quentes e tendências de pesquisas atuais neste campo, com base no conteúdo desses 19397 artigos e nas informações apresentadas pelas palavras-chave de seus autores, para informar e inspirar novos estudos. 36 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES Neste capítulo, os resultados e discussões sobre os veículos elétricos da pesquisa são apresentados, tendo como ênfase as baterias usadas neste tipo de veículo. 5.1 PANORAMA MUNDIAL Entre os anos de 1945 e 2020, foi apenas a partir da década de 90 que houveram publicações relacionada ao termo de pesquisa. Apesar disso, como antes do ano de 1990 tem-se poucos registros publicados, a análise de evolução temporal será no período entre 1990 e 2020. A Figura 17 apresenta o crescimento das publicações cientificas ao longo dos anos, indicando que a frequência de publicações que abordam os temas de referência desta pesquisa vem crescendo nas últimas duas décadas, onde a média de crescimento é de 5 % de publicações por ano. Nota-se que no ano de 2014 ocorre um salto em relação ao número de publicações. A partir deste ano, estabeleceu-se um novo patamar de crescimento, sugerindo maior interesse pelo tema. A tendência mostra que desde 2009, o número de publicações só aumentou, e apenas em 2020 que os números de publicações tiveram uma leve queda. Isso se deve ao fato da pandemia do Covid-19 ter dado início neste ano, onde o mundo todo passou por dificuldades nos setores da saúde, economia e inclusive acadêmico. Figura 17 - Crescimento das publicações científicas no período de 1990 a 2020 na Web of Science Fonte: Elaborado pelo autor (2021). 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 N Ú M ER O D E P U B LI C A Ç Õ ES C IE N TÍ FI C A S 37 A Figura 18 apresenta o panorama global do acúmulo das publicações científicas pelo mundo no período de análise (1945 a 2020). A cor azul mais escura representa onde estão os países com o maior número de publicações, já as cores mais claras os países com menos publicações. Também pode-se ver países na cor cinza, que representa nenhum tipo de publicação. Figura 18 - Panorama global do número de publicações cientificas Fonte: Elaborado pelo autor no software Bibliometrix (2021). Os países localizados no hemisfério norte são os que possuem os maiores números de publicações. A Figura 19 ilustra a relação dos 20 principais países em termos de número de publicações referentes a expressão de busca utilizada. A China (27,16%) lidera o ranking seguido pelos EUA (20,68%). É possível notar uma diferença considerável a partir do terceiro colocado do ranking, sendo ocupado pela Alemanha (6,57%), seguida pela Coreia do Sul (5,54%) e Índia (5,25%). O Brasil não aparece na lista, mas ocupa a 22ª posição colaborando com 152 publicações de acordo com a base de dados Web of Science. 38 Figura 19 - Os 20 principais países com o maior número de publicações científicas Fonte: Elaborado pelo autor (2021). A Figura 20 retrata as colaborações globais. A cor azul no mapa representa cooperação em pesquisa entre nações, e as linhas em rosa ligando os países indica a extensão da colaboração entre eles. É interessante ver como os países com o número máximo de publicações sobre os veículos elétricos também possuem destaque no número de cooperações. Figura 20 - Mapa de colaboração dos países Fonte: Elaborado pelo autor no software Bibliometrix (2021). 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 C H IN A U SA G E R M A N Y SO U T H K O R E A IN D IA C A N A D A U K JA P A N FR A N C E IT A LY A U ST R A LI A SP A IN IR A N T A IW A N M A LA Y SI A SW E D E N N E T H E R LA N D S P O R T U G A L D E N M A R K T U R K E YN U M ER O D E P U B LI C A O ES C IE N TI FI C A S 39 Os relatórios sobre as vendas de veículos elétricos feitos pela Rede de Informação da Economia Industrial da China mostram as vendas de veículos elétricos nos últimos 10 anos, conforme mostrado nas Figura 21. Figura 21 – Número de vendas de VE’s desde 2009 Fonte: Elaborado pelo autor (2021), com base em Lü et al. (2020). Nota-se que as vendas globais de VE’s possuem um crescimento quase exponencial. As vendas na China ultrapassaram 50% das vendas totais, especialmente nos últimos anos. A popularidade crescente dos VE’s também torna seu campo de pesquisa mais atraente, onde um grande número de pesquisadores está comprometido com a pesquisa e o desenvolvimento de VE’s. A Figura 22 mostra o crescimento das vendas de carros elétricos e dos com motores a combustão interna na última década. 40 Figura 23 - A taxa de crescimento das vendas na China e em todo o mundo Fonte: Elaborado pelo autor (2021), com base em Lü et al. (2020). Segundo a Rede de Informação da Economia Industrial da China, entre os anos de 2014 e 2015, a taxa de crescimento nas vendas de veículos elétricos na China, teve um crescimento fora do comum. Isso se deve ao fato, de serem os anos em que o governo chinês fez a implementação de subsídios econômicos e de política de subsídios para veículos elétricos, resultando no rápido desenvolvimento e popularização dos VE’s. Com base nas tendências de desenvolvimento atuais, a Figura 24 mostra a previsão aproximada do desenvolvimento global de veículos elétricos nos próximos 20 anos. 41 Figura 25 - A taxa de crescimento global esperada nos próximos 20 anos Fonte: Elaborado pelo autor (2021), com base em Lü et al. (2020). 5.2 ANÁLISE DAS PALAVRAS MAIS FREQUENTES COM BASE NA MINERAÇÃO DE TEXTO As palavras chave são relevantes para representar a ideia principal e a metodologia desenvolvida pelo autor de cada publicação. Através da mineração de dados feita juntamente com o auxílio do software Bibliometrix, foi possível analisar quais as palavras mais frequentes nas publicações analisadas. A Figura 24 mostra o resultado da mineração, produzindo no final uma nuvem de palavras. Figura 26 - "Nuvem" das palavras mais frequentes Fonte: Elaborado pelo autor no software Bibliometrix (2021). 42 A evolução ao longo do tempo das 10 principais palavras chaves é apresentada nas Figuras 25 e 26, no período entre 2000 e 2020. Essa análise na evolução temática pode ser utilizada como uma ferramenta que permite ao pesquisador compreender a tendência e as lacunas de conhecimento no tema analisado. Além disso, observa-se que a evolução das principais palavras chave acelerou o crescimento a partir de 2008 a uma taxa exponencial em relação aos anos anteriores. Figura 25 - Crescimento ao longo do tempo das palavras chaves mais frequentes Fonte: Elaborado pelo autor no software Bibliometrix (2021). Figura 26 – Zoom da parte de maior destaque da Figura 25 Fonte: Elaborado pelo autor (2021). 43 Ao analisar os dados obtidos, é interessante notar que as palavras mais frequentes durante todo o período analisado, não são mais as palavras mais estudas nos últimos anos. As palavras que estão em evidência pelo menos no último ano do período analisado são “Performance” e “Optimization”, que traduzindo para o português significam “Performance” “Otimização” respectivamente. 5.2.1 Obstáculos e progresso Embora os veículos elétricos ofereçam muitas promessas, eles ainda não são amplamente adotados. Os principais obstáculos para que os VE’s se tornem cada vez mais comuns, estão relacionadas às desvantagens das tecnologias envolvidas. Ambas as palavras chaves citadas anteriormente, estão relacionadas com as baterias que são empregadas nos veículos elétricos. As baterias são a principal área de preocupação, pois ela influenciara no peso final do carro, o alcance e o período de carga. Os VE’s são limitados pela capacidade de suas baterias, onde a quantidade de energia armazenada será o principal fator para saber a distância máxima permitida para se viajar. O alcance também depende da velocidade do veículo, estilo de direção, carga que o veículo está transportando, o terreno em que está sendo conduzido e os serviços de consumo de energia executados no carro, por exemplo, ar condicionado. Isso pode promover uma certa ansiedade entre os usuários, pois a autonomia do veículo irá gerar uma preocupação em encontrar uma estação de carregamento antes que a bateria se esgote. Isso não afeta o uso de VE’s nas áreas urbanas, já que na maioria dos casos a autonomia é suficiente para os deslocamentos diários dentro dos limites da cidade. A Tabela 3, mostra a densidade energética, densidade de potência e a eficiência energética de diferentes tipos de baterias usados nos VE’s. 44 Tabela 3 - Detalhes de diferentes sistemas de armazenamento de energia disponíveis para VE Fonte: Elaborado pelo autor (2021). As baterias de Íon-lítio são as que possuem a maior densidade energética e alta eficiência, dentre os tipos de baterias listados, entretanto possuem um alto custo. Existe a expectativa de que as baterias dos VE’s terão seu custo reduzido, juntamente com o aumento de sua eficiência energética. Em 2010, as baterias custavam mais de US$ 1000/kwh para serem produzidas, já em 2019 os custos caíram para aproximadamente US$ 200 / kWh. A Figura 27 é uma pesquisa feita pela BloombergNEF, uma fornecedora de pesquisas estratégica sobre transição energética, que prevê que os custos das baterias de Íon-lítio cairão abaixo de US$ 100/kwh já no ano de 2024. Este é o valor que se espera para que os VE’s venham diminuir o seu custo de base inicial e assim possam ser competitivos com veículos convencionais. 45 Figura 27 - Perspectiva do preço da bateria de íon-lítio Fonte: Elaborado pelo autor (2021), com base em Barkenbus (2020). 46 5.3 A QUESTÃO DA CAPTURA DE CARBONO Um dos principais fatores que impulsionaram o aumento da popularidade dos VE’s é sua contribuição para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. Os veículos convencionais com motor de combustão interna queimam combustíveis diretamente e, portanto, produzem gases prejudiciais, incluindo dióxido de carbono e monóxido de carbono. Nos EUA, a Califórnia no ano de 1990 decretou um programa de incentivo agressivo para VE’s chamado de “California Zero Emission Vehicle”, exigindo que cada montadora com vendas na Califórnia produzissem e comercializassem uma certa porcentagem de veículos sem emissões de gases. O programa foi colocado em vigor para lidar com os graves problemas de poluição do ar da Califórnia, mesmo antes que as mudanças climáticas passassem a dominar a agenda pública. Isso resultou em aproximadamente metade de todas vendas de veículos VE’s nos EUA serem do estado da Califórnia. Em 2017, a China lançou seu programa regulatório baseando-se em grande parte no programa criado na Califórnia, estabelecendo uma meta de vendas de veículos elétricos em 12% de todas as vendas em 2020, subindo para 14% em 2021. Olhando ainda mais adiante, para 2025, a meta é 25% de todas as vendas. A China está entusiasmada com os VE’s por vários motivos, incluindo a oportunidade de competir com sucesso contra marcas estrangeiras. Como a China é o maior mercado de veículos de passageiros do mundo, as montadoras estrangeiras não desejam ceder o mercado lucrativo aos fabricantes chineses de veículos elétricos. O impulso para fabricação de VE em todo o mundo, pode ser atribuído ao interesse de permanecer competitivo na China. A Europa adotou uma abordagem alternativa para promover o crescimento de VE dos EUA e China. A União Europeia definiu padrões numéricos de emissão de CO2 com a expectativa de que esses padrões só possam ser alcançados com uma maior inserção no mercado de VE. A meta definida pela UE para veículos de passageiros não poderá ultrapassar 95 gCO2 / km até 2021. O sistema baseado em crédito é baseado na exigência de que cada montadora produza uma frota média de 95 gCO2 / km. O excesso de emissões de alguns veículos convencionais pode ser compensado pelos “supercréditos” que as montadoras podem ganhar com a venda de VE’s. A incapacidade ou falta de vontade de algumas 47 montadoras de cumprir a meta de emissões também pode ser compensada pela compra de créditos dessas montadoras que tiveram "desempenho superior". Os padrões de emissão devem se tornar mais rígidos no futuro, passando para 80 gCO2 a partir de 2025. 5.4 PARTICIPAÇÃO DO BRASIL EM PUBLICAÇÕES CIENTÍFICAS A colaboração do Brasil brasileira considerando o cenário mundial é apresentado na Figura 28, com um total de 152 publicações científicas proveniente da base de dados utilizada. Fica evidente que ouve um salto do ano de 2014 para 2015, passando de 7 para 15 publicações, e esse número não diminuiu nos anos seguintes. Pelos dados obtidos do Web of Science, a contribuição brasileira relacionado a veículos elétricos é menor que 0,5% do número, isso indica que o tema ainda não possui relevância nos estudos tecnológicos brasileiros. Figura 28 - Número de publicações científicas brasileiras do período entre 2005 a 2020 Fonte: Elaborado pelo autor (2021). A Figura 29 relaciona as 10 instituições brasileiras que mais publicaram artigos científicos referentes ao tema pesquisado até o ano de 2020, onde todas estão localizadas nas regiões Sul e Sudeste, além do que, todas serem entidades de caráter 0 5 10 15 20 25 30 35 2005 2007 2008 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 N u m er o d e P u b lic aç õ es c ie n tí fi ca s 48 público, sendo estaduais ou federais. A Universidade Federal de Santa Catarina é a organização com o maior número de publicações englobando 14,5% do total, a Universidade Estadual de Campinas aparece em seguida com 13,8%. Figura 29 - Número de publicações cientificas das principais instituições brasileiras Fonte: Elaborado pelo autor (2021). A Tabela 4, mostra qual o título do artigo com o maior número de citações, assim como os autores e o ano de publicação das 5 primeiras universidades do Brasil que mais tiveram publicações. 0 5 10 15 20 25 49 Tabela 4 - Principais publicações das 5 principais universidade brasileiras com maior número de publicações científicas Fonte: Elaborado pelo autor (2021). O interessante ao analisar esses artigos é notar a diversidade dos temas abordado pelos pesquisadores brasileiros. Enquanto o foco de uns é o desenvolvimento de tecnologias especificas como a de conversores de potencias para os veículos elétricos híbridos, outros priorizam o meio ambiente ou estudam a implementação de redes elétricas inteligentes. O Brasil ainda que de forma lenta, possui parcerias derivaras das produções cientificas com países importantes quando o assunto é veículos elétricos, como China, EUA e Alemanha. Essa rede de colaboração do Brasil com outros países é mostrada na Figura 30. 50 Figura 30 - Colaboração do Brasil com outros países Fonte: Elaborado pelo autor no software Bibliometrix (2021). O país com quem o Brasil mais contribuiu em todos os anos de pesquisa, foi Portugal, conforme mostra a Figura 31. A justificativa mais plausível que colabora para esse dado, é a língua portuguesa ser a língua oficial dos dois países. Figura 31 - Número de contribuição do Brasil com publicações cientificas com outros países Fonte: Elaborado pelo autor (2021). 0 2 4 6 8 10 12 14 N U M ER O D E C O N TR IB U IC O ES C IE N TI FI C A S 51 Uma possível caminho que o Brasil pode tomar, em virtude dos números muito baixos oriundos do ingresso recente dos brasileiros na pesquisa do tema, seria intensificar parcerias de pesquisa com instituições de países que lideram o ranking global. Os carros elétricos no setor automobilístico brasileiro, são considerados produtos que apenas as classes A e B podem bancar. No contexto mundial, os veículos elétricos não são classificados em categorias de luxo, porém chegam ao país com uma faixa de preços que não compete com os modelos populares à combustão interna devido aos custos de fabricação ainda elevados e valores associados à logística e importação. Desde 2015, subsídios nos impostos de importação para modelos totalmente elétricos chega a 100% de isenção. A exigência é que esses carros tenham uma autonomia de pelo menos 80 km, já os veículos híbridos, a alíquota de importação está entre 0% e 7%, dependendo das características referentes a cilindradas e eficiência energética de cada modelo. Por exemplo, após essas mudanças, o BMW i3 que chegava no Brasil custando aproximadamente R$ 220 mil, passou a ser vendido por R$ 170 mil. Porém mesmo com grandes reduções nos preços dos carros elétricos, com o mesmo valor é possível comprar 5 carros populares. Sabendo desses exemplos, possivelmente mais incentivos podem vir a aparecer para o aumento da frota de VE’s no Brasil. Entretanto, como toda medida de política industrial que inclui subsídios, eles podem não ser mais necessários a partir do momento que a tecnologia brasileira for competitiva e os custos forem baixos. 52 6 CONCLUSÃO Este trabalho buscou fazer um estudo da prospecção tecnológica sobre o desenvolvimento de veículos elétricos baseado na análise bibliométrica do tema. Através dos dados obtidos encontrados, conclui-se que: • Os países que predominam o estudo e possuem um grande número de publicações científicas no período analisado são a China e o EUA. Responsáveis por grande parte da emissão dos gases do efeito estufa, buscam com o aumento na frota de veículos elétricos, diminuir esses índices; • O carro elétrico ainda está a alguns anos de distância da massificação, o que deve ocorrer nas próximas décadas. Antes do carro elétrico se tornar comum, ele deve ter uma maior autonomia e seu custo deve ser menor, principalmente na tecnologia de armazenamento envolvida, as baterias; • Quanto ao Brasil, o que se estima é que a disseminação do carro elétrico deva acontecer um pouco mais tarde do que em outros países, devido ao atraso no interesse de estudar o tema. • A sugestão para trabalhos futuros é realizar o estudo bibliométrico de veículos elétricos que utilizam célula de combustível como fonte de energia. 53 REFERÊNCIAS ADHIKARI, M. et al. Identification and Analysis of Barriers against Electric Vehicle Use. Sustainability, v. 12, n. 12, 2020. Disponível em: https://www.mdpi.com/2071- 1050/12/12/4850 ARAUJO, A. L. 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