Nas últimas décadas, o rápido crescimento econa´mico da China permitiu que mais e mais consumidores comprassem seus pra³prios carros. O resultado tem sido a melhoria da mobilidade e o maior mercado automotivo do mundo - mas também uma grave poluição do ar urbano, altas emissaµes de gases de efeito estufa e uma dependaªncia crescente das importações de petra³leo.

Para neutralizar essas tendaªncias preocupantes, o governo chinaªs impa´s políticas para encorajar a adoção de vea­culos elanãtricos plug-in (EVs). Visto que comprar um VE custa mais do que comprar um vea­culo com motor de combustão interna convencional (ICE), em 2009 o governo começou a fornecer subsa­dios generosos para compras de VE. Mas o diferencial de prea§o e o número de compradores eram grandes, então pagar pelos subsa­dios tornou-se extremamente caro para o governo.

Como resultado, os legisladores da China planejaram eliminar os subsa­dios no final de 2020 e, em vez disso, impor um mandato aos fabricantes de automa³veis. Em termos simples, o mandato exige que uma certa porcentagem de todos os vea­culos vendidos por um fabricante a cada ano sejam alimentados por bateria. Para evitar penalidades financeiras, todos os anos os fabricantes devem ganhar um número estipulado de pontos, que são concedidos para cada VE produzido com base em uma fa³rmula complexa que leva em consideração o alcance, a eficiência energanãtica, o desempenho e muito mais. Os requisitos ficam mais ra­gidos com o tempo, com a meta de que os VEs representem 40% de todas as vendas de carros até2030.

Esta mudança tera¡ um grande impacto na fabricação mundial de EVs, de acordo com William H. Green, o Professor Hoyt C. Hottel em Engenharia Quí­mica. “Este éum dos mandatos mais fortes para carros elanãtricos em todo o mundo e estãosendo imposto ao maior mercado de automa³veis do mundo”, diz ele. “Havera¡ um aumento gigantesco na fabricação de EVs e na produção de baterias para eles, reduzindo o custo de ambos globalmente.”

Mas qual seráo impacto do mandato dentro da China? A transição para VEs trara¡ muitos benefa­cios ambientais e outros. Mas quanto isso custara¡ a  nação? Em 2016, os colegas de engenharia química do MIT Green e o então estudante graduado I-Yun Lisa Hsieh PhD '20 decidiram descobrir. O objetivo era examinar os impactos mistos do mandato sobre todos os fatores afetados: prea§os da bateria, custos de fabricação, prea§os e vendas de vea­culos, e o custo para o consumidor de possuir e operar um carro. Com base em seus resultados, eles poderiam estimar o custo social total para cumprir o mandato na próxima década. (Observe que o governo chinaªs recentemente estendeu o suporte de subsa­dio para VEs por dois anos devido a  pandemia Covid-19 e que esta análise foi realizada antes que a mudança fosse anunciada.)

“A principal razãopela qual os EVs são caros éque suas baterias são caras”, diz Green. Nos últimos anos, os prea§os das baterias caa­ram rapidamente, em grande parte devido ao “efeito de aprendizagem”: conforme os volumes de produção aumentam, os fabricantes encontram maneiras de melhorar a eficiência e os custos diminuem. a‰ geralmente assumido que os prea§os das baterias continuara£o a diminuir a  medida que os EVs ocupam mais o mercado de automa³veis.

Usando uma nova abordagem de modelagem, Green e Hsieh determinaram que os efeitos do aprendizado reduzira£o consideravelmente os custos para a produção de baterias, mas não muito para a mineração e sa­ntese de materiais essenciais para baterias. Eles conclua­ram que o prea§o da tecnologia de bateria EV mais amplamente usada - a bateria de a­on-la­tio de na­quel-manganaªs-cobalto - vai de fato cair a  medida que mais são fabricadas. Mas a queda vai desacelerar a  medida que o prea§o se aproxima do custo das matérias-primas.

Usando as estimativas resultantes do prea§o da bateria, os pesquisadores calcularam o custo extra de fabricação de um EV ao longo do tempo e - assumindo uma margem de lucro padrão- determinaram o prea§o de venda prova¡vel para esses carros. Em um trabalho anterior, eles usaram uma variedade de fontes de dados e técnicas anala­ticas para determinar a “acessibilidade” para a população chinesa - em outras palavras, a fração de sua renda dispona­vel para gastar na compra de um carro. Com base nessas descobertas, eles examinaram o impacto esperado nas vendas de carros na China entre 2018 e 2030.

Como base para comparação, os pesquisadores primeiro assumiram um cena¡rio “contrafactual” (não real) - vendas de carros sem adoção significativa de VEs, portanto, sem o novo mandato. Partindo desse pressuposto, as vendas anuais projetadas de automa³veis sobem para mais de 34 milhões até2030.

Quando o subsa­dio para compras de VEs éeliminado e o mandato éaprovado em 2020, as vendas totais de carros diminuem. Mas, a partir de então, o crescimento da economia e o aumento da renda aumentam o poder de compra do consumidor e aumentam a demanda pela propriedade de automa³veis particulares. As vendas anuais são em média 20% mais baixas do que no cena¡rio contrafactual, mas estima-se que cheguem a cerca de 30 milhões até2030.

Os pesquisadores também projetaram a quebra nas vendas entre vea­culos ICE e EVs com bateria em três pontos no tempo. De acordo com essa análise, em 2020, os VEs representam apenas 7% do total (1,6 milha£o de vea­culos). Em 2025, essa parcela éde até21 por cento (5,4 milhões). E em 2030, éde 37 por cento (11,2 milhões) - perto da meta de 40 por cento do governo. Ao todo, 66 milhões de EVs são vendidos entre 2020 e 2030.

Esses resultados também rastreiam a divisão entre dois tipos de EVs plug-in: EVs com bateria pura e EVs ha­bridos (que são alimentados por baterias e gasolina). Cerca de duas vezes mais EVs com bateria pura são vendidos do que EVs ha­bridos, embora os primeiros sejam mais caros devido ao alto custo de suas baterias. “O mandato inclui uma preferaªncia especial por carros com maior autonomia, o que significa carros com baterias grandes”, diz Green. “Portanto, os fabricantes de automa³veis tem um grande incentivo para fabricar os EVs com bateria pura e receber pontos extras sob a fa³rmula de mandato.”

Para o consumidor, o custo adicional de possuir um VE inclui qualquer diferença nas despesas do vea­culo durante toda a vida útil do carro. Para calcular essa diferença, os pesquisadores quantificaram o "custo total de propriedade", ou TCO, incluindo o custo de compra, custo de combusta­vel e custos de operação e manutenção (incluindo seguro) de seus dois EVs plug-in e um vea­culo ICE até2030 .

Seus resultados mostram que antes de 2020, possuir qualquer tipo de VE plug-in émenos caro do que possuir um vea­culo ICE devido ao subsa­dio pago nas compras de VE. Depois que o subsa­dio éremovido e o mandato imposto em 2020, possuir um VE ha­brido écompara¡vel a possuir um vea­culo ICE. Possuir um EV com bateria puro émais caro devido a s baterias de alto custo. A queda no prea§o da bateria reduz o custo total de propriedade para ambos os tipos de EVs, mas o EV com bateria pura permanece mais caro até2030.

A próxima etapa dos pesquisadores foi calcular o custo total para a China de forçar a adoção de VEs. A abordagem ba¡sica édireta: eles pegam o TCO extra para cada VE vendido em cada ano, descontam esse custo ao seu valor presente e multiplicam o valor resultante pelo número de carros vendidos naquele ano. (Eles excluem os impostos embutidos nos prea§os de compra do vea­culo, da eletricidade e da gasolina, e assim por diante, pois a sociedade tera¡ que pagar outros impostos para repor essa receita perdida.)

Usando essa metodologia, eles calcularam o custo incremental para a sociedade de cada VE vendido em cada ano, bem como o custo extra por quila´metro rodado, supondo que o vea­culo tenha uma vida útil de 12 anos e seja rodado 12.500 quila´metros por ano. Os resultados mostram que o custo incremental de possuir e dirigir um EV diminui de 2021 a 2030. O custo diminui mais para EVs com bateria pura do que para EVs ha­bridos, mas os primeiros permanecem mais caros.

Ao combinar o custo por carro para a sociedade com o número de carros vendidos, os pesquisadores calcularam o custo extra total incorrido. Em seus resultados, o número total de VEs vendidos em um ano mais do que compensa qualquer diminuição no custo por vea­culo, então o custo incremental para a sociedade cresce. E esse custo éconsidera¡vel. Em média, a transição para VEs forçada pelo mandato custara¡ 100 bilhaµes de yuans por ano de 2021 a 2030, o que representa cerca de 2 por cento das despesas nacionais no setor de transporte todos os anos.

Durante os 10 anos de 2021-30, o custo social anual da transição para quase 40% de VEs éequivalente a cerca de 0,1% do crescimento do produto interno bruto da China. “Portanto, o custo para a sociedade de forçar a venda de VEs no lugar de vea­culos ICE ésignificativo”, diz Hsieh. “As pessoas tera£o muito menos dinheiro no bolso para gastar em outras compras.”

Green e Hsieh enfatizam que o alto custo social da adoção forçada de VE deve ser considerado a  luz dos benefa­cios potenciais a serem obtidos. Por exemplo, mudar de vea­culos ICE para VEs reduzira¡ a poluição do ar e os custos de saúde associados; reduzir as emissaµes de dia³xido de carbono para ajudar a mitigar asmudanças climáticas; e reduzir a dependaªncia do petra³leo importado, aumentando a segurança energanãtica nacional dopaís e a balana§a de pagamentos.

Hsieh agora estãotrabalhando para quantificar esses benefa­cios para que a equipe possa realizar uma análise de custo-benefa­cio adequada da transição da China para VEs. Seus resultados iniciais sugerem que os benefa­cios monetizados são - como os custos - substanciais. “Os benefa­cios parecem ser da mesma ordem de magnitude que os custos”, diz ela. “Esta¡ tão perto que precisamos ter cuidado para acertar os números.”

Os pesquisadores citam dois outros fatores que podem impactar o lado dos custos da equação. No ini­cio de 2018, seis megacidades chinesas com alta poluição do ar começam a restringir o número de placas emitidas para vea­culos ICE e a cobrar altas taxas por eles. Com suas “placas verdes” de menor custo e mais abundantes, os VEs se tornaram competitivos em termos de custo e as vendas dispararam. Para proteger as montadoras chinesas, o governo nacional anunciou recentemente que planeja acabar com essas restrições. O resultado e seus impactos nas vendas de EV permanecem incertos. (Mais uma vez, devido a  pandemia, as políticas que restringem a propriedade de automa³veis foram, em sua maioria, relaxadas por enquanto.)

A segunda advertaªncia diz respeito a como as montadoras definem o prea§o de seus vea­culos. Os resultados relatados aqui assumem que os prea§os são calculados como são hoje: o custo de fabricação do vea­culo mais uma certa margem de lucro percentual. Com o novo mandato em vigor, os fabricantes de automa³veis precisara£o mudar sua estratanãgia de prea§os de modo a persuadir compradores suficientes a comprar VEs para atingir a fração necessa¡ria. “Nãosabemos o que eles fara£o, mas uma possibilidade éque baixem o prea§o de seus carros a bateria e aumentem o prea§o de seus carros a gasolina”, diz Green. Dessa forma, eles ainda podem ter seus lucros operando dentro da lei.” Como exemplo, ele cita como as montadoras americanas responderam aos padraµes da economia de combusta­vel média corporativa ajustando os prea§os relativos de seus vea­culos de baixa e alta eficiência.

Embora tal mudança na estratanãgia de prea§os das montadoras chinesas diminua­sse o prea§o dos VEs, também aumentaria os prea§os manãdios dos carros em geral, porque o mix total de vendas de carros édominado por vea­culos ICE. “Algumas pessoas na China que de outra forma seriam capazes de comprar um carro barato a gasolina agora não podera£o pagar”, diz Hsieh. “Eles tera£o prea§os fora do mercado.”

Green enfatiza o impacto do mandato em todos os fabricantes de automa³veis em todo o mundo. “Eu não posso exagerar como isso éextremamente importante”, diz ele. “Assim que o mandato saiu, as montadoras perceberam que os vea­culos elanãtricos haviam se tornado um grande mercado, em vez de um nicho de mercado paralelo.” E ele acredita que mesmo sem subsa­dios, a despesa adicional de comprar um EV não seráproibitiva para muitos compradores de carro - especialmente a  luz dos benefa­cios que eles oferecem.

No entanto, ele tem uma preocupação final. Amedida que mais e mais EVs são fabricados, os suprimentos globais de materiais essenciais para baterias se tornam cada vez mais limitados. Ao mesmo tempo, no entanto, o fornecimento de baterias gastas aumentara¡, criando uma oportunidade para reciclar materiais essenciais para uso em baterias novas e, simultaneamente, prevenir ameaa§as ambientais de seu descarte. Os pesquisadores recomendam que os formuladores de políticas “ajudem a integrar toda a cadeia da indústria entre montadoras, fabricantes de baterias, revendedores de carros usados ​​e empresas de sucata em sistemas de reciclagem de baterias para alcana§ar uma sociedade mais sustenta¡vel”.

Esta pesquisa foi apoiada por meio do estudo Mobility of the Future da MIT Energy Initiative .

Este artigo foi publicado na   edição de outono de 2020 da  Energy Futures , a revista da MIT Energy Initiative.