A corrida para a redução das emissões de gases do efeito estufa, está proporcionando uma busca incessante por motores com tecnologias alternativas, como por exemplo, os motores de propulsão elétrica, hibrida (com motores de combustão e elétricos) e os motores a hidrogênio. Nesse texto será apresentado algumas informações para que seja possível entender como esses veículos funcionam.
Os veículos movidos a hidrogênio podem ser divididos em duas categorias, os veículos que usam células de combustível e os veículos que queimam hidrogênio diretamente. A seguir essas categorias serão apresentadas.
Motores de Célula a Combustível (Fuel Cell Electric Vehicles – FCEVs)
Esses motores não queimam hidrogênio diretamente, utilizam uma relação eletroquímica para converter o hidrogênio em eletricidade, que alimenta diretamente um motor elétrico. Aqui uma membrana eletrolítica para separar os prótons dos elétrons durante a reação do hidrogênio com o oxigênio. Essa reação ocorre próximo a 80 °C o que permite um tempo de início de operação rápidos. Essa tecnologia está sendo utilizada pela Toyota, Hyundai e Honda.
Os componentes principais são:
- Célula de Combustível: aqui o hidrogênio reage com o oxigênio do ar para produzir calor, Eletricidade e água.
- Motor Elétrico: recebe a eletricidade gerada para mover o veículo.
- Tanque de Hidrogênio: local onde o hidrogênio é armazenado em estado gasoso a alta pressão, geralmente em 700 bar.
- Bateria: utilizada para armazenar a energia elétrica para fornecer uma potência adicional quando solicitado e armazenar a energia recuperada na frenagem regenerativa.
Como vantagem dessa tecnologia pode-se citar a alta eficiência energética, zero emissões dos gases do efeito estufa, pois libera apenas vapor d’água para a atmosfera.
Os veículos que utilizam essa tecnologia são o Toyota Mirai, Hyundai Nexo e Honda Clarity Fuel Cell.
Motores de Combustão Interna de Hidrogênio (Hydrogen Internal Combustion Engines – HICEVs)
Esses motores funcionam da mesma maneira que os motores a gasolina e a diesel. Queima diretamente o hidrogênio da câmara de combustão. Os motores são adaptados para as condições de funcionamento do combustível. São necessários tanques de armazenamentos que suportem a alta pressão de trabalho do hidrogênio.
A vantagem do uso do hidrogênio com a queima direta é um menor custo inicial de desenvolvimento em comparação com as células de combustíveis.
Como desvantagem pode-se citar a emissão de óxidos de nitrogênio (Nox), isso decorrente das elevadas temperaturas de combustão. Em relação a eficiência, os motores que utilizam essa tecnologia, possuem uma menor eficiência, quando comparados com as células de combustíveis.
A BMW tem um modelo experimental baseado na Série 7, equipado com um motor V12 que foi modificado para queimar o hidrogênio. Este veículo foi batizado de BMW Hydrogen 7.
- Eficiência: Os motores FCEVs são mais eficientes que os motores HICEVs. O processo de conversão de hidrogênio em eletricidade é mais eficiente do que o processo de combustão interna do hidrogênio. Isso significa que os FCEVs podem percorrer mais quilômetros com a mesma quantidade de hidrogênio em comparação com os HICEVs.
- Emissões: os motores a FCEVs emitem apenas o vapor d’água, enquanto os HICEVs imitem o NOx. Essas emissões, em tese, podem aumentar a poluição do ar, principalmente em áreas urbanas.
- Infraestrutura: Os dois motores necessitam de uma infraestrutura de distribuição de hidrogênio, porém, os motores a FCEVs, por serem mais eficientes, acabam levando vantagem sobre os HICEVs. Já a infraestrutura dos postos de combustíveis convencionais, podem ajudar na distribuição do hidrogênio para os veículos HICEVs, pois o hidrogênio pode ser armazenado e distribuído de forma similar à gasolina e ao diesel.
- Tecnologia: os motores HICEVs possuem uma aplicabilidade melhor devido o compartilhamento de tecnologia com os atuais motores de combustão interna a gasolina ou a diesel. Já os motores FCEVs apresentam uma nova tecnologia, necessitando um maior desenvolvimento de partes e componentes.
- Aplicabilidade: os FCEVs por possuírem uma alta eficiência e uma alta capacidade de armazenamento de energia, estes são mais adequados para veículos pesados como caminhões e ônibus. Já os HICEVs, devido a simplicidade e confiabilidade podem ser aplicados em carros de passeios, SUVs e caminhonetes.
O impacto na redução das emissões dos gases do efeito estufa está na ordem de 80 %, quando os FCEVs são comparados com os veículos que utilizam os combustíveis fosseis como fonte de energia.
Alguns desafios
A produção é armazenamento de hidrogênio são alguns dos desafios a serem superados. Além disso, a alta pureza do hidrogênio deve demandar pesquisas para superar desafios técnicos e econômicos.
Outro desafio está relacionado à proteção do meio ambiente ao se produzir o hidrogênio. Por isso deve-se considerar fontes renováveis de energia como a energia solar e eólica.
Devido ao grande aporte de recursos em pesquisas, o apoio governamental é importante, quer seja em incentivos fiscais, quer seja financiando pesquisa, quer seja fazendo políticas publicas para a adoção do uso de veículos movidos a hidrogênio.
Ambas as tecnologias possuem potencial para revolucionar o setor automotivo e com isso contribuir para um futuro mais sustentável. O desenvolvimento contínuo, com apoio dos governos, empresas de pesquisas e fabricantes, para superar as dificuldades e com isso se chegar a uma produção em larga escala e que seja acessível a todos.
Fontes:
Agência Internacional de Energia: https://www.iea.org/reports/hydrogen
Conselho Europeu do Hidrogênio: https://hydrogeneurope.eu/
Associação Brasileira de Hidrogênio: https://www.abh2.org.br/
