FCEV – Veículos elétricos de célula de combustível de hidrogênio - estão apenas no início de uma longa trajetória que a indústria automotiva vai percorrer para atender às necessidades das empresas de transporte e também atender às exigências governamentais para atingir as metas de redução de emissões de CO2.
Antes de aprofundar neste assunto, vamos entender de onde vem o hidrogênio e como ele foi transformado em um combustível de emissão zero, mesmo que ainda tenha que superar vários obstáculos.
Podemos questionar de onde vem o hidrogênio que é utilizado como combustível e mesmo sabendo que ele é o elemento mais abundante no nosso planeta, mas raramente é encontrado em sua forma pura. O mais comum é encontrar como parte de outros compostos, como na água (H2O), nos hidrocarbonetos como metano (CH4) e gases de petróleo.
A extração do hidrogênio é realizada através de processos químicos que consomem energia elétrica para isolar este elemento, sendo que a maior parte do hidrogênio é produzido a partir do gás natural
O hidrogênio também pode ser produzido através de fontes renováveis, a partir do biogás, forma gasosa do metano obtido da biomassa, ou por meio da eletrólise a partir da eletricidade gerada por energia solar ou eólica. Isso resultará na redução drástica das emissões de CO2 que envolvem a produção de hidrogênio.
Uma das formas de produção de hidrogênio é por meio da reforma do vapor, que é um processo de alta temperatura no qual o vapor reage com um combustível hidrocarboneto (combustível fóssil) para produzir hidrogênio. Mais comumente, o gás natural é o combustível de hidrocarboneto usado; no entanto, também tem o diesel, carvão gaseificado, biomassa gaseificada e combustíveis líquidos renováveis.
Outra forma de produção de hidrogênio é pelo processo de eletrólise, em que a água é separada em oxigênio e hidrogênio dentro de um equipamento que rompe as ligações das moléculas de água, extraindo o hidrogênio.
O hidrogênio líquido tem sido utilizada há bastante tempo até para enviar foguetes ao espaço desde 1950, mas retornando para o setor automotivo, as células de combustível de hidrogênio produzem eletricidade combinando hidrogênio com oxigênio.
O hidrogênio que está armazenado em tanques dos veículos reage com o oxigênio retirado e filtrado do ar ambiente, que através de uma célula eletroquímica produz eletricidade utilizada para movimentar os motores elétricos e como resíduos desta reação química temos a água e o calor, sem a presença do dióxido de carbono (CO2) ou qualquer outra emissão prejudicial ao meio ambiente sendo produzida como acontece com os motores a gasolina ou diesel.
Nesse sentido, uma célula de combustível é muito semelhante a um veículo elétrico movido a bateria, ambos convertem a energia produzida por uma reação química em energia elétrica. No entanto, a diferença é que uma célula de combustível de hidrogênio nunca perde sua carga como uma bateria elétrica, tudo que ela precisa é um fornecimento constante de hidrogênio para produzir a própria eletricidade e o hidrogênio é o elemento mais abundante do mundo.
Os veículos equipados com célula de combustível de hidrogênio utilizam um combustível limpo sem emissões prejudiciais, com o mesmo desempenho e torque dos carros elétricos, porém com maior alcance e tempo de reabastecimento mais curto, semelhante ao tempo de abastecimento de um veículo movido a gás natural (GNV).
Os veículos elétricos são movidos por motores que puxam corrente de uma bateria recarregável, no entanto têm um alcance menor e tempos de reabastecimento/recarga mais longos que, dependendo do sistema de recarga, pode passar de 10 horas.
No momento atual, o hidrogênio não é muito popular como combustível, mas o problema mais comum que impede a aceitação de veículos com célula de combustível de hidrogênio é a crescente introdução de veículos elétricos no mercado como a alternativa ambiental mais adequada.
A justificativa é que o setor de veículos elétricos recebe muito investimento e apenas uma pequena parte é investida nas células de combustível de hidrogênio, que impede o hidrogênio de se tornar uma opção mais viável.
Os custos continuam muito altos e a infraestrutura necessária permanece reduzida, impossibilitando a diluição de custos através de um maior número de veículos produzidos. Isso dificulta a competição com outros veículos que utilizam diferentes fontes de energia e ainda sem considerar a infraestrutura de reabastecimentos de hidrogênio através de postos de combustíveis, que ainda não existe.
Mas não só isso, há outra preocupação clara quando se trata de veículos movidos a hidrogênio, mas felizmente é algo que pode ser resolvido, são as condições atuais de produção de hidrogênio usado nas células a combustível, pois na produção de hidrogênio a partir do gás natural, ainda há emissões nocivas envolvidas no processo de extração do hidrogênio. Assim como acontece com os veículos elétricos, é preciso questionar a origem da fonte de energia que pode ser de uma usina termoelétrica que utiliza diesel ou carvão como combustível para gerar energia elétrica.
É preciso tomar cuidado ao afirmar que determinado veículo tem emissão zero.
Embora o hidrogênio ainda não tenha avançado na indústria automotiva, a maioria dos fabricantes sabem do potencial que este combustível pode ter na indústria de veículos de transporte de cargas.
Um dos motivos está na Europa, que determinou, a partir de 2025, que os veículos pesados tenham limitações rígidas em suas emissões de CO2, assim será necessária uma redução de 15% e até 2030 as emissões precisam atingir uma redução de 30%.
Os caminhões de transporte de cargas são responsáveis por 70% de todas as emissões de CO2 dos veículos pesados, isso se deve em parte à potência necessária para transportar cargas pesadas e às longas distâncias que esses veículos podem atingir.
Para o setor de transporte de cargas, as células de combustível de hidrogênio são mais viáveis economicamente do que os veículos elétricos, principalmente no tempo necessário para reabastecer o tanque de hidrogênio, o que é feito em minutos, e a recarga de baterias do veículo elétrico demora muitas horas. O tempo de um caminhão parado para recarga custa dinheiro e os frotistas não querem ver caminhões parados.
Outro fator positivo é a alta densidade de energia do hidrogênio, que o torna adequado para veículos de transporte de cargas pesadas. Apenas um quilo de hidrogênio tem a mesma densidade de energia de 3,8 litros de diesel.
Os fabricantes de caminhões estão investindo nesta tecnologia formando parcerias que aceleram o processo de desenvolvimento. A Scania utiliza células de combustível de hidrogênio desenvolvida pela Cummins em um projeto de avaliação para testar a viabilidade da tecnologia em transporte rodoviário de longo alcance. Embora a energia elétrica possa ser a solução final em caminhões de curto alcance, a célula de combustível está rapidamente se tornando a favorita para fornecer uma alternativa para caminhões de longo alcance.
A célula de combustível Cummins instaladas nos caminhões Scania utiliza um motor elétrico de 395hp, uma transmissão de duas velocidades e torque máximo de 2.200 Nm.
Ao contrário de uma bateria, um sistema de célula de combustível não armazena energia. Em vez disso, ele depende de um suprimento constante de combustível e oxigênio da mesma forma que um motor a diesel depende de um suprimento constante de diesel e oxigênio.
Apenas para se ter uma ideia, o armazenamento ou tanque de hidrogênio é de 33kg a 350 bar, com essa capacidade o caminhão pode percorrer entre 400 e 500km em um único reabastecimento.
Outra dupla de gigantes se uniu com o mesmo objetivo de produzir células de combustível em grande escala, estas empresas são a Volvo e a Daimler caminhões. A intenção é desenvolver, produzir e comercializar sistemas de células de combustível de hidrogênio para veículos pesados.
Para caminhões que transportam cargas pesadas por longas distâncias, as células de combustível desenvolvidas pela Mercedes Benz reúnem tecnologia avançada que será compartilhada com o Grupo Volvo, que pretende aplicar nos seus caminhões e ônibus.
Estas empresas fazem planejamentos para longos prazos visando atender às regulamentações ambientais previstas para 2050, o objetivo é ter o transporte neutro de CO2.