Segunda vida com método: como a UFPB quer transformar baterias de veículos em infraestrutura energética

Desejos de circularidade costumam soar bonitos no papel. O que a equipe da Universidade Federal da Paraíba (UFPB)propõe é algo menos retórico e mais operacional: um pipeline técnico para avaliar, reconfigurar e otimizar baterias de veículos eletrificados para aplicações estacionárias, com apoio de modelos de inteligência artificial e um software registrado que automatiza boa parte do trabalho pesado. Em outras palavras, um modo de transformar um problema de descarte em portfólio de ativos energéticos.

Do fim do ciclo automotivo ao começo do ciclo estacionário

No automóvel, a bateria deixa de ser competitiva quando a saúde do conjunto cai para patamares que comprometem autonomia e desempenho. Isso não significa que a bateria esteja “no fim”. Para aplicações estacionárias com perfis de carga menos agressivos, uma bateria com 70% ou 80% de capacidade remanescente pode entregar anos de serviço com segurança, desde que se conheça bem seu estado e se reprojete o sistema ao novo uso.

A proposta da UFPB estrutura esse caminho em etapas claras:

1. Caracterização célula a célula: Coleta de dados elétricos e térmicos, curvas de carga e descarga em diferentes C-rates, medição de impedância e mapeamento de degradação. O objetivo é estimar, com precisão, State of Health (SoH) e Remaining Useful Life (RUL) por módulo e por célula.

2. Classificação e pareamento: Algoritmos analisam dispersões de capacidade, resistência interna e comportamento térmico, agrupando elementos semelhantes para reduzir perdas por desbalanceamento. Aqui entram técnicas como regressão não linear, filtros de Kalman e modelos de séries temporais com redes neurais para projeção de envelhecimento.

3. Reconfiguração do pack: Definição de nova topologia série-paralelo, com BMS reprogramado para a realidade estacionária. Limites de tensão, janelas de operação e parâmetros de balanceamento são recalibrados para maximizar vida útil e reduzir estresse. Quando necessário, instala-se sistema de equalização ativo.

4. Gestão térmica e segurança: Retrofit de dutos e placas térmicas, sensores adicionais e proteções contra sobrecorrente, sobretensão e fuga térmica. Ensaios de conformidade para famílias de normas como IEC 62619 e UN 38.3, além de intertravamentos e redundâncias em hardware.

5. Supervisão por IA: O software atua como um cérebro de otimização, aprendendo padrões de degradação e atualizando parâmetros operacionais. Na prática, isso permite trocar alguns pontos de eficiência por ganhos significativos de vida útil, além de acionar predições de falha e manutenção preventiva.

Onde a segunda vida faz mais sentido

• Backup e “peak shaving” em comércio e indústria: Reduzir demanda de ponta e custos com tarifas horo-sazonais utilizando bancos de baterias em paralelo à rede.

• Solares com armazenamento: Armazenar excedentes diurnos para consumo noturno, suavizando intermitência e melhorando o autoconsumo.

• Micro e minirredes: Estabilização de microgrids em comunidades, fazendas e empreendimentos isolados, com controle de frequência e tensão.

• Serviços ancilares: Em mercados maduros, baterias estacionárias podem prestar regulação rápida, resposta a contingências e suporte de tensão.

LFP, NMC e decisões que mudam o projeto

Nem toda bateria de tração é igual. LFP costuma oferecer maior estabilidade térmica e robustez de ciclo, com densidade menor, o que favorece uso estacionário onde volume é menos crítico. NMC entrega densidade mais alta e exige maior rigor térmico. A metodologia proposta leva essas diferenças em conta ao estimar RUL e ao definir a nova janela operacional, algo fundamental para que a segunda vida não seja uma extensão improvisada, e sim um projeto de engenharia.

Qualidade de dados, não só quantidade

O diferencial do uso de IA não está em “ter modelos”, mas em alimentá-los com dados confiáveis. Ciclos padronizados, protocolos de teste reproduzíveis e sensores calibrados evitam que o algoritmo aprenda ruído. Do outro lado, métricas de validação como erro médio absoluto na predição de capacidade, desvio de resistência interna e taxa de falsos positivos em alertas de falha mantêm o sistema honesto.

BMS reprogramado e as peças que o usuário não vê

Na migração de tração para estacionário, o BMS deixa de priorizar potência transitória e passa a otimizar estabilidade de tensão, fluxo energético e balanceamento ao longo de janelas longas. Isso envolve:

• novas curvas de State of Charge (SoC) e limites de tensão por célula,
• políticas de cut-off mais conservadoras,
• lógica de pré-carga e contatores para comutação segura,
• telemetria contínua e logs assinados para auditoria.

Quando o software da UFPB acopla métricas de degradação ao BMS, o resultado é um sistema que aprende com cada ciclo, sem depender de inspeções manuais frequentes.

Economia que fecha e impacto que conta

Estimativas conservadoras mostram que, ao prolongar a vida útil por alguns anos em uso estacionário, é possível reduzir custo nivelado de armazenamento (LCOS) e adiar emissões associadas a substituição prematura. Em escala, isso significa menos pressão por matéria-prima crítica e menos resíduos perigosos antes do reciclo de fim de vida. O pipeline não elimina o reciclo, apenas desloca o momento, agregando valor entre o fim automotivo e o início do processo industrial de recuperação de materiais.

Riscos e como mitigá-los

• Heterogeneidade entre módulos: Mitigada por pareamento e equalização ativa.
• Eventos térmicos: Evitados por limites conservadores, sensores redundantes e envelope térmico reprojetado.
• Incerteza de RUL: Reduzida por modelos atualizados em serviço e por reservas operacionais no despacho.
• Compliance: Tratada desde a fase de projeto com ensaios e documentação para certificações aplicáveis.

O que ainda merece detalhamento

1. Transparência de métricas do software, com documentação de erro e de acurácia em cenários distintos.
2. Estratégia de dados e privacidade, especialmente em instalações comerciais.
3. Modelo de negócios e garantias para clientes finais, com SLAs claros e política de substituição de módulos.
4. Integração com inversores e sistemas de gestão de energia do mercado, evitando dependência de fornecedor único.

No fim, não se trata de dar “uma nova chance” a baterias. Trata-se de reconhecer que elas têm mais de um talento e que a engenharia correta, somada a software competente, sabe colocá-las para trabalhar onde entregam mais valor com menos estresse.