Você sabe como funcionam os caminhões a hidrogênio, amigo condutor? A Zapay lhe explica como o veículo com motor de combustão interna a hidrogênio faz parte das propostas sustentáveis das montadoras, bem como das novas adaptações de mercado.
Como nem tudo são flores, nesse artigo você fica sabendo as vantagens, mas também as desvantagens que os veículos movidos a hidrogênio apresentam. Coloque seu cinto de segurança e embarque nessa com a Zapay!
– Como funciona o caminhão a hidrogênio?
– Mercedes Benz promete caminhão a hidrogênio em 2025
– GWM vai testar caminhões a hidrogênio no Brasil
– Hidrogênio a partir do etanol
– Qual é o futuro do hidrogênio?
– Quais são as desvantagens do hidrogênio como combustível?
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Como funciona o caminhão a hidrogênio?
As atualizações tecnológicas para o funcionamento de veículos automotores estão cada vez mais inovadoras. E, nessa revolução, há aqueles veículos que funcionam com células de combustível de hidrogênio. Mas como se dá esse funcionamento? Vem que a Zapay lhe explica em detalhes.
Vale destacar que os caminhões a hidrogênio são também conhecidos como caminhões de célula de combustível de hidrogênio ou caminhões H2, afinal dizem respeito aos veículos de transporte de carga que fazem uso de hidrogênio como fonte de energia para alimentar um motor elétrico.
De modo geral, o hidrogênio é armazenado em tanques de alta pressão a bordo do caminhão. Esses tanques são projetados para suportar altas pressões para armazenar o hidrogênio de forma eficiente e segura. Além disso, os veículos são equipados com uma célula de combustível de hidrogênio, que é composta por uma membrana eletrolítica, que permite que o hidrogênio e o oxigênio do ar reajam, de modo a gerar eletricidade.
Para a produção de eletricidade, o hidrogênio armazenado nos tanques é direcionado para a célula de combustível, onde ocorre um processo eletroquímico. Assim, o hidrogênio é separado em íons de hidrogênio (H+) e elétrons (e-). Os íons de hidrogênio reagem com o oxigênio do ar para formar água (H2O), ao passo que os elétrons gerados durante esse processo são liberados para produzir eletricidade.
Cabe à eletricidade gerada na célula de combustível alimentar o motor elétrico, que, por sua vez, impulsionará as rodas do caminhão. Tal motor elétrico é o responsável pela propulsão do veículo, fornecendo a potência necessária para mover a carga.
É importante ter em mente que a principal vantagem dos caminhões a hidrogênio é que eles produzem zero emissões de poluentes no escapamento, uma vez que o único subproduto da reação na célula de combustível é a água. Além disso, os caminhões a hidrogênio têm uma eficiência energética relativamente alta, tornando-os uma opção interessante para veículos de carga de longa distância.
Assim, para reabastecer um caminhão a hidrogênio, o motorista deve conectar o veículo a uma estação de abastecimento de hidrogênio. Por sua vez, o hidrogênio é comprimido e transferido para os tanques de armazenamento a bordo do caminhão. A recarga é mais rápida do que a recarga de baterias de veículos elétricos e pode ser concluída em minutos.
No entanto, é fundamental frisar que a infraestrutura de abastecimento de hidrogênio ainda está em desenvolvimento e é mais limitada em comparação com a rede de recarga de veículos elétricos, que é bastante limitada também.
Além disso, a produção de hidrogênio limpo e sustentável é um desafio que precisa ser resolvido para tornar os caminhões a hidrogênio uma opção verdadeiramente sustentável.
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Mercedes Benz promete caminhão a hidrogênio em 2025
A Mercedes-Benz anunciou o início da produção em série de caminhões a hidrogênio em 2025, segundo anúncio da montadora alemã na abertura do IAA Transportation – o Salão de Hannover.
De acordo com a Mercedes-Benz, essa tecnologia permite a redução de emissões em operações de transporte rodoviário de longa distância – uma solução que pode fazer muito sentido ao Brasil, por exemplo.
Esses caminhões fazem uso de um motor elétrico para a locomoção, porém a energia não vem de suas baterias: é feita no próprio veículo, através da célula a combustível que usa hidrogênio. Por isso o nome de célula a hidrogênio. Vale dizer que nesse mesmo processo, há soluções que fazem uso de células a etanol, por exemplo.
Os primeiros protótipos de caminhões da montadora alemã com a célula a hidrogênio estão em testes desde 2021, com operações reais. O veículo chama-se GenH2 Truck e é utilizado tanto em pistas quanto em vias públicas.
Um detalhe: o hidrogênio utilizado nesse caminhão é em estado líquido e não é por acaso. Nesse estado, o hidrogênio tem maior densidade energética em relação ao produto em sua versão gasosa. Assim, há maior autonomia e desempenho parecido com aqueles de caminhões convencionais, com motor a diesel De acordo com a Mercedes-Benz, o GenH2 pode rodar com autonomia de 1.000 quilômetros.
Diante desse cenário, o caminhão será produzido em série com dois tanques para hidrogênio, com capacidade total de 80 quilos de hidrogênio. Ainda: o GenH2 tem carga útil de até 25 toneladas e peso bruto de 40 toneladas.
Com o objetivo de acelerar o desenvolvimento dos caminhões a hidrogênio, foi feita a parceria entre a Daimler e a Linde. Assim, aumentar a capacidade de armazenamento é o principal foco deste trabalho, assim como criar sistemas mais simples e rápidos de reabastecimento. A estimativa é que um novo dispositivo entre em operação na Alemanha em 2023.
E como fica a estrutura de abastecimento? A Daimler tem justamente feito parcerias com empresas, tais como Shell, BP e TotalEnergies, justamente para ampliar tais pontos de abastecimento. Vale lembrar que a companhia é ainda acionista da operadora de postos Mobility Deustchland.
Há ainda as concorrentes diretas da Daimler trabalhando com foco em abastecimento, como Iveco, Linde, OMV, TotalEnergies e Volvo. A Daimler e a Volvo têm ainda trabalhando conjuntamente para o desenvolvimento de células a hidrogênio – para tal, criaram a cellcentric, em 2021. Com essa joint venture, o objetivo é ser uma das principais fabricantes globais desse tipo de solução.
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GWM vai testar caminhões a hidrogênio no Brasil
Por sua vez, a GWM (Great Wall Motors) investirá em caminhões movidos por hidrogênio em território brasileiro. A base será o fabricante chinês de veículos comerciais, o FTXT, que foi comprado pela montadora para atuar em um novo segmento.
Vale dizer que se trata de um projeto ainda atrelado ao posicionamento do Governo Federal sobre o Rota 2030, de fase 2, também chamado de Mobilidade Verde. A escolha se deu devido ao custo, uma vez que os veículos comerciais pesados amortizam mais rapidamente o investimento feito.
No Salão do Veículos Elétrico Latino-Americano, a montadora chinesa terá a chance de mostrar o chassi com a tecnologia de células de combustível para implementação futura, com expectativas para o hidrogênio verde voltado ao mercado de massa. Esse combustível pode ser obtido a partir do etanol e com fontes renováveis.
É importante frisar que fabricantes, como a Nikola, colocam suas ficham fortemente no hidrogênio como solução verde para o transporte de carga. Lembre-se: já se sabe que os caminhões elétricos precisam de baterias muito robustas e de custo bastante elevado.
Porém, como bem pontua a GWM, a introdução do hidrogênio no Brasil – país no qual esta tecnologia já existe e está consolidada – precisa de uma infraestrutura robusta para que seja possível difundir o uso desse combustível renovável.
Segundo a montadora chinesa, a produção de veículos híbridos será feita na cidade de Iracemápolis (São Paulo), em 2024, com foco nas versões HEV e PHEV do Haval H6.
Ainda: a GWM está comprometida com a entrega do ORA 03 até o final de 2023, com novo carregamento chegando ao país de navio – a pronta-entrega será disponibilizada em dezembro. A montadora trará ainda uma picape média com motor híbrido e com tecnologia inédita.
Uma vez que o foco é a descarbonização, a GWM deve manter a importação de veículos elétricos e híbridos para fomenta da tecnologia. Se o ORA 03 tiver boa adesão no mercado brasileiro, ele poderá ser produzido aqui.
Hidrogênio a partir do etanol
Você pode estar se perguntando: mas como se dá a obtenção de hidrogênio a partir de etanol? Há alguns processos que permitem esse resultado, como a reforma-vapor. Nela, o composto reage quimicamente com a água, de modo a produzir uma mistura gasosa, cujo principal componente é o hidrogênio. A eficiência desse processo é de cerca de 80%.
Uma vez que o hidrogênio esteja disponível, ele pode ser utilizado energeticamente em motores de combustão interna, turbinas a gás e células a combustível.
Vale dizer que esse último dispositivo diz respeito a um reator eletroquímico, que converte o hidrogênio e o oxigênio do ar em eletricidade, calor e água, com elevada eficiência de conversão (cerca de 50%).
Assim, a energia elétrica produzida nas células a combustível pode ser adotada para uso veicular, como uma forma alternativa para utilização do etanol em carros de passeio. Pode ainda ser empregado em aplicações nas quais o etanol não é usado diretamente, tais como veículos pesados (de carga e ônibus), além de geração distribuída de eletricidade (como sistemas isolados e rurais, sistemas complementares à rede elétrica, de segurança, dentre outros).
Diante desse cenário, a eficiência global da combinação etanol, hidrogênio e veículo com célula a combustível está em torno de 40%, que é quase o dobro daquela observada em automóveis com motores de combustão interna a álcool (cerca de 25%), sendo que, em todo seu ciclo de produção e uso, não há quase emissão de poluentes.
Qual é o futuro do hidrogênio?
O hidrogênio verde pode ser obtido a partir de fontes de energia limpas e renováveis, tais como aquelas de matriz hidrelétrica, eólica, solar, dentre outras. Vale ressaltar que não há emissão de carbono durante o processo.
Desse modo, o hidrogênio verde pode ser aplicado diretamente como combustível em células a combustível e servir como matéria-prima para a síntese de outros produtos (amônia verde, aço e metanol).
Ainda: o hidrogênio considerado é um elemento fundamental para a transição energética pelo crescente comprometimento internacional com a agenda de mudança climática. Tanto o Acordo de Paris quanto os Objetivos de Desenvolvimento Sustentáveis da Organização das Nações Unidas (ODS/ONU) apresentam metas de descarbonização para o planeta. Assim, seus signatários projetam que o hidrogênio verde possa substituir o petróleo e o gás natural, tornando-se o principal recurso energético até 2050.
Quais são as desvantagens do hidrogênio como combustível?
Ao longo desse artigo, você pôde notar que hidrogênio apresenta várias vantagens enquanto fonte de energia, como a ausência de emissões de poluentes e alta eficiência energética. Contudo, esse componente também apresenta algumas desvantagens que limitam tanto a aplicação e quanto a adoção em larga escala.
A seguir confira alguns dos principais pontos de desvantagens a serem considerados:
- Produção de hidrogênio: a produção de hidrogênio costuma envolver métodos que consomem muita energia, como a reforma de gás natural ou a eletrólise da água. Muitas dessas abordagens ainda dependem de fontes de energia fósseis, o que pode comprometer os benefícios ambientais do hidrogênio.
- Armazenamento e transporte: o hidrogênio é um gás altamente inflamável e leve, o que o torna desafiador de armazená-lo e transportá-lo com segurança. Para ser usado em veículos, ele precisa ser comprimido a altas pressões ou resfriado a temperaturas muito baixas, o que requer tecnologias especiais e consumo de energia.
- Eficiência energética: a conversão de hidrogênio em eletricidade por meio de células de combustível não é 100% eficiente. Uma parte da energia é perdida no processo, o que reduz a eficiência geral.
- Custos elevados: as tecnologias de produção, armazenamento e células de combustível de hidrogênio tendem a ser caras em comparação com alternativas, como veículos elétricos a bateria. Isso pode tornar os automóveis e os sistemas de hidrogênio mais dispendiosos de se adquirir e manter.
- Infraestrutura limitada: a rede de abastecimento de hidrogênio ainda é bastante limitada em comparação com a infraestrutura de recarga de veículos elétricos, que também enfrenta limitações no Brasil. Isso torna a adoção de automóveis movidos a hidrogênio mais desafiadora, especialmente para áreas onde a infraestrutura é escassa.
- Perda de energia na produção e na distribuição: desde a produção até a entrega ao veículo, há perda de energia associada ao hidrogênio. Assim, a produção de hidrogênio, o transporte e a compressão consomem energia, de modo a reduzir a eficiência global do sistema, conforme já enfatizamos.
- Segurança: o hidrogênio é altamente inflamável e pode ser difícil de controlar em caso de vazamento. Garantir a segurança no manuseio, no armazenamento e no transporte de hidrogênio é um desafio importante.
- Fontes de hidrogênio: a disponibilidade de fontes de hidrogênio limpo e renovável ainda é limitada. Para que o hidrogênio seja verdadeiramente sustentável, é necessário desenvolver métodos de produção que utilizem fontes de energia renovável.
- Células de combustível e durabilidade: as células de combustível de hidrogênio podem ter uma vida útil limitada, de modo a requererem manutenção, o que pode aumentar os custos operacionais.
Tenha em mente, amigo condutor: embora o hidrogênio tenha potencial como um combustível limpo e versátil, superar essas desvantagens é fundamental para torná-lo uma opção viável e sustentável no futuro.
Pesquisas e desenvolvimentos contínuos estão em andamento, conforme destacamos nesse artigo, para endereçar essas questões e tornar o hidrogênio mais competitivo em relação a outras formas de energia. Vamos aguardar os próximos passos.