Elétrico na serra: quanto a subida custa de bateria e quanto a descida devolve

Todo dono de elétrico novo já viveu a cena: o painel cai pontos de bateria a cada curva da subida da serra, e na descida o número anda no sentido contrário. O susto na subida é real, e a recuperação na descida confunde mais ainda. Ninguém explica direito por que a mesma montanha cobra de um lado e devolve do outro. Quem explica é a física do ensino médio, e dá pra fazer a conta num guardanapo.

A versão de 30 segundos

Subir gasta energia proporcional ao peso e à altura vencida. Descer devolve uma parte dessa energia, nunca tudo. Num desnível de cerca de 730 m, o saldo de uma ida e volta custa algo como 15 km de autonomia. A subida sozinha custa quase o dobro disso, e é ela que assusta no painel.

Conceito 1: a energia da altura

O desnível da descida do sistema Anchieta-Imigrantes na Serra do Mar é de cerca de 730 metros, segundo a Gazeta SP. Eu uso esse valor como exemplo, mas a conta vale pra qualquer serra: troque a altura.

A energia potencial é massa vezes gravidade vezes altura. Adotei um carro de 1.600 kg com motorista e bagagem (premissa minha, é um elétrico médio carregado):

• 1.600 kg x 9,81 m/s² x 730 m = cerca de 11,5 milhões de joules
• Em kWh, divida por 3,6 milhões: 3,2 kWh

Esse é o custo físico mínimo de erguer o carro 730 m. Nenhuma tecnologia consegue gastar menos que isso pra subir.

Conceito 2: a bateria paga mais que isso

A bateria não entrega 3,2 kWh limpos. Parte vira calor no inversor, no motor e nos rolamentos. O Departamento de Energia dos EUA diz que um elétrico típico converte 87% a 91% da energia em movimento, contando a regeneração num ciclo misto. Em subida longa, com o motor trabalhando perto da carga máxima e a bateria esquentando, eu prefiro ser mais conservador e assumir 75% de eficiência da bateria à roda.

• Subida: 3,2 / 0,75 = 4,25 kWh tirados da bateria, só pra altura
• Resistência do ar e do pneu entram à parte, e são as mesmas que você já paga no plano

Convertendo pelo consumo de 15 kWh/100 km (um número redondo de elétrico compacto; veja como medir o seu em eficiência kWh/100 km): 4,25 kWh equivalem a 28 km de autonomia consumidos só pra ganhar altura.

Conceito 3: a descida devolve, mas com imposto

Descendo, o motor vira gerador. A energia potencial volta, só que com perdas na roda, no inversor e na bateria. Um estudo experimental com um BMW i3 citado em publicação acadêmica equatoriana achou até 88,2% de aproveitamento da energia potencial em condição ideal, mas só 60,1% de eficiência máxima na frenagem regenerativa comum. Eu fico perto do 60%, por três motivos práticos:

1. O carro limita a potência de regeneração quando a bateria está muito cheia, e você chega ao topo com ela mais vazia, mas nem sempre começa a descida vazia
2. Em serra você pisa no freio de serviço em curva, e esse trecho vira calor nas pastilhas
3. Acima de certa velocidade a resistência do ar come parte do que seria devolvido

• Regeneração: 3,2 kWh x 0,60 = 1,9 kWh de volta, equivalentes a 13 km

O saldo da ida e volta: 4,25 - 1,9 = 2,35 kWh, ou cerca de 15 km de autonomia. Esse cálculo é meu, feito com as premissas acima, e é o elemento que falta nas reviews: quase todo mundo mostra a subida ou a descida, nunca o saldo.

Onde a conta falha

Três coisas mexem no resultado.

Velocidade. Se você sobe a 110 km/h, o arrasto aerodinâmico pesa mais que a altura. A conta acima isola só a parte da gravidade.

Temperatura. Bateria fria rende menos regeneração. Na serra de manhã cedo, com neblina e 12 graus, o carro pode limitar a recuperação no começo da descida. Quem usa pré-condicionamento sente menos.

Modo de condução. Descer com o modo de regeneração forte ligado, como no one-pedal, devolve mais do que descer em roda livre. Roda livre na serra desperdiça justamente o que a gravidade te dá de graça.

Peso também conta: cada 100 kg a mais (passageiro, mala) soma cerca de 0,2 kWh na subida, pela mesma fórmula.

O que fazer com essa conta

• Planeje o trecho por saldo, não por subida. Se a viagem atravessa a serra uma vez e termina embaixo, você ganha. Se termina em cima, o painel vai mostrar mais do que a conta de ida e volta.
• Não carregue por pânico no pé da serra. Quem chega a 30% embaixo e sobe, precisa de uns 28 km só pra altura; some a distância do trecho e confira. O roteiro completo está em viagem longa de elétrico: como planejar recarga.
• Use a regeneração forte na descida. Também poupa freio; a conta de pastilha está em quanto a regeneração economiza no freio.
• Compare com o híbrido. O comportamento na serra é outro, como mostra o post sobre híbrido na subida da serra.

O painel exagera a subida porque ele mostra o gasto instantâneo, não o saldo. A serra custa, mas devolve quase metade, e o preço final é bem menor que o susto.

Fontes

• Departamento de Energia dos EUA: FOTW #1360, eficiência de um elétrico típico
• Gazeta SP: Rodovia dos Imigrantes e o desnível de 730 m na Serra do Mar
• Análise de eficiência da frenagem regenerativa em veículo elétrico por testes experimentais (BMW i3), Universidad Politécnica Salesiana / CEDIA, Equador, 2023.