Powertrain climaticamente neutro para viagens de longo curso
A eletromobilidade tem vindo a ganhar cada vez mais velocidade. É um elemento importante na redução das emissões de CO2 no tráfego. No entanto, quão económico é operar camiões pesados com capacidade para 40 toneladas de carga, em longas distâncias, utilizando apenas a energia a bateria elétrica? Tendo em conta o peso da bateria, os longos períodos de carregamento e o alcance limitado da tecnologia atual, os powertrains elétricos não são a primeira escolha para camiões pesados. Contudo, no futuro próximo, mesmo camiões de 40 toneladas serão capazes de viajar mais de mil quilómetros no modo totalmente elétrico. A chave para isso é o powertrain de célula de combustível da Bosch. Quando alimentado com hidrogénio produzido com recurso a energia renovável, este motor de força permite o transporte de bens e mercadorias de forma neutra para o clima.
A Bosch está a dar o primeiro passo nessa direção, ao desenvolver o motor de força com célula de combustível com foco principal em camiões, e a empresa planeia iniciar a produção em 2022–2023. Após se tornar uma realidade e estar estabilizado para os camiões, os powertrains de célula de combustível da Bosch vão crescer de forma gradual e chegar aos carros de passageiros – no futuro vão passar a ser parte integrante no portfólio dos powertrains.
Sete razões pelas quais as células de combustível e o hidrogénio são base cruciais da mobilidade de amanhã:
Neutralidade climática
Numa célula de combustível, o hidrogénio (H2) reage com o oxigénio (O2) do ar ambiente. A energia que essa reação liberta é convertida em eletricidade, que é usada para a condução. Calor e água pura (H2O) são os outros produtos da reação. O H2 é obtido por meio da eletrólise, na qual a água é separada em hidrogénio e oxigénio com o auxílio da eletricidade.
O gerar essa eletricidade a partir de fontes renováveis torna o motor de força da célula de combustível totalmente neutro para o clima. Especialmente para veículos grandes e pesados, as células de combustível têm uma melhor pegada de carbono do que os motopropulsores exclusivamente elétricos a bateria quando juntamos as emissões de CO2 para a produção, operação e recarga. Tudo o que os veículos com célula de combustível precisam, além do depósito de hidrogénio, é de uma bateria muito menor para armazenamento intermediário. Isto reduz muito a sua pegada de carbono na fase de produção. “As vantagens da célula de combustível entram efetivamente em jogo nas áreas onde os powertrains elétricos a bateria não brilham”, explica o Dr. Uwe Gackstatter, presidente da divisão Bosch Powertrain Solutions. “Isto significa que não há competição entre células de combustível e baterias; em vez disso, complementam-se na perfeição."
Potenciais aplicações
O hidrogénio tem uma elevada densidade de energia. Um quilograma de hidrogénio contém tanta energia quanto 3,3 litros de diesel. Para viajar 100 quilómetros, um automóvel de passageiros necessita apenas de cerca de um quilograma; um camião de 40 toneladas precisa de uns bons sete quilos. Tal como acontece com o diesel ou a gasolina, são necessários apenas alguns minutos para encher um depósito de H2 vazio e continuar a viagem. “As células de combustível são a primeira escolha quando o objetivo é transportar grandes cargas por muitos quilómetros todos os dias”, diz Gackstatter, resumindo as vantagens. No projeto H2Haul, financiado pela UE, a Bosch está atualmente a trabalhar com outras empresas para construir uma pequena frota de camiões com células de combustível e colocá-los na estrada. Além de aplicações móveis, a Bosch está a desenvolver pilhas de células de combustível para aplicações fixas com tecnologia de célula de combustível de óxido sólido (SOFC). Um dos usos pretendidos é em pequenas centrais elétricas distribuídas em cidades, centros de dados e pontos de recarga para veículos elétricos. Para que as metas de ação climática de Paris sejam cumpridas, no futuro o hidrogénio terá de fornecer energia não apenas para automóveis e veículos comerciais, mas também para comboios, aeronaves e navios. As indústrias da energia e do aço também planeiam fazer uso do hidrogénio.
Eficiência
Um dos fatores decisivos para a sustentabilidade e lucratividade de um powertrain é a sua eficiência, algo que é cerca de um quarto maior para veículos com células de combustível do que para veículos com motores de combustão. Aplicar a travagem de recuperação aumenta ainda mais a eficiência. Os veículos elétricos a bateria, que podem armazenar eletricidade diretamente no veículo e usá-la para propulsão, são ainda mais eficazes. No entanto, uma vez que a produção e a procura de energia nem sempre coincidem no tempo e no espaço, a eletricidade de centrais eólicas e solares permanece frequentemente sem uso porque não se consegue encontrar um consumidor e também não pode ser armazenada. É aqui que o hidrogénio se destaca. A eletricidade excedente pode ser usada para produzir de forma descentralizada, estando pronta para armazenamento e transporte flexíveis.
Custos
O custo do hidrogénio verde diminuirá consideravelmente quando as capacidades de produção forem expandidas e o preço da eletricidade gerada a partir das energias renováveis diminuir. O Hydrogen Council, uma associação de mais de 90 empresas internacionais, espera que os custos de muitas aplicações do hidrogénio diminuam para metade nos próximos dez anos - tornando-as assim competitivas com outras tecnologias. Atualmente, a Bosch está a trabalhar com a startup Powercell para desenvolver a pilha, o núcleo da célula de combustível, e torná-la pronta para o mercado, seguindo-se a respetiva produção. O objetivo é uma solução de alto desempenho que possa ser fabricada com baixo custo. “A médio prazo, usar um veículo com célula de combustível não será mais caro do que usar um com um motor de força convencional”, afirma Gackstatter.
Infraestutura
A atual rede de postos de abastecimento de hidrogénio não oferece uma cobertura completa, mas os cerca de 180 postos de abastecimento de hidrogénio na Europa já são suficientes para algumas rotas de transporte importantes. Em muitos países, empresas estão a cooperar para levar adiante essa expansão, em vários casos apoiadas por subsídios estatais.
Também na Alemanha, os políticos reconheceram o importante papel do hidrogénio na descarbonização da economia e colocaram-no na Estratégia Nacional do Hidrogénio. Por exemplo, até o final de 2020, a joint-venture H2 Mobility terá construído cerca de 100 postos de abastecimento acessíveis ao público na Alemanha, enquanto o projeto H2Haul, financiado pela UE, está a trabalhar não apenas em camiões, mas também nos postos de abastecimento necessários para rotas planeadas. Japão, China e Coreia do Sul dispõem também de programas de suporte abrangentes.
Segurança
O uso de hidrogénio gasoso em veículos é seguro e não mais perigoso do que outros combustíveis ou baterias automóveis. Os depósitos de hidrogénio não apresentam risco aumentado de explosão. É verdade que o H2 queima em combinação com o oxigénio e que uma mistura dos dois superior a uma certa proporção é explosiva. Mas o hidrogénio é cerca de 14 vezes mais leve que o ar e, portanto, extremamente volátil. Por exemplo, qualquer H2 que escapar do depósito de um veículo terá uma subida mais rápida do que uma reação com o oxigénio ambiente. Num teste de incêndio realizado num carro com célula de combustível por investigadores nos EUA em 2003, houve um incêndio, mas que rapidamente se apagou. O veículo permaneceu praticamente sem danos.
Tempo
A produção de hidrogénio é um processo comprovado e tecnologicamente simples. Isso significa que pode ser acelerado rapidamente para responder a uma maior procura. Além disso, as células a combustível atingiram a maturidade tecnológica necessária para a sua comercialização e ampla utilização. Segundo o Conselho do Hidrogénio, a economia do hidrogénio pode tornar-se competitiva nos próximos dez anos, desde que exista investimento e vontade política suficientes. “O tempo do hidrogénio é agora”, reforça Gackstatter.
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