Este artigo é patrocinado por Eaton.
Dado que os transportes continuam a ser o sector que mais emite gases com efeito de estufa, o foco na electrificação está a aquecer.
O crescimento nas vendas de carros elétricos tem sido substancial, aumentando 168 por cento no primeiro semestre de 2021 em comparação com 2020 — com vendas particularmente fortes na China e na Europa devido a mandatos governamentais e padrões de emissões. Adicionalmente, mais de uma dúzia de países anunciaram metas de veículos com emissão zero ou a eliminação progressiva dos veículos com motor de combustão interna nas próximas duas décadas.
Esta semana na COP26, a descarbonização do setor dos transportes foi um foco importante. Mas embora o mundo esteja no bom caminho para fazer avanços na tecnologia dos veículos eléctricos, ainda resta uma peça-chave do esforço de descarbonização: os veículos pesados.
Caminhões de longo curso e veículos de construção, conhecidos por rodarem longas horas e por centenas de quilômetros de cada vez, representam mais de 20 por cento das emissões de transporte. E o caminho para a descarbonização destes veículos é muito mais acidentado, devido à grande quantidade de energia elétrica necessária para cumprir o seu trabalho. Enquanto alimentar uma bateria de carro em uma estação de carregamento é suficiente para alimentar seu carro elétrico pessoal, os veículos pesados exigiriam baterias enormes e várias horas de carga para armazenar mais de 50 vezes essa energia.
Mesmo com as últimas tecnologia de carregamento ultrarrápido, um veículo elétrico pesado ganharia apenas três a três quilômetros de alcance por minuto de carga. Para colocar isso em perspectiva, o reabastecimento com óleo diesel soma 100 quilômetros por minuto. Em suma, a electrificação por si só não é a resposta para a descarbonização. Onde há promessa, porém, é com o hidrogênio.
As promessas e desafios das células a combustível de hidrogênio
completa solução viável a descarbonização dos veículos pesados e de longo curso hoje é através do hidrogénio verde. A indústria dos transportes teve sucesso na utilização de soluções de hidrogénio para veículos ligeiros, no entanto, simplesmente dimensionar a tecnologia para veículos pesados não é tão simples.
O dimensionamento de células de combustível para aplicações pesadas estabelece requisitos novos e muito diferentes em termos de vida útil, eficiência e custo. A Eaton, no entanto, está fornecendo soluções interessantes em cada área:
1. Obtendo o fluxo de ar correto
Uma célula de combustível é um dispositivo de conversão de energia que produz eletricidade combinando hidrogênio e oxigênio em água. O fluxo preciso de oxigênio na célula de combustível, entretanto, é crítico, pois controla a produção elétrica – e pode ser um grande desafio.
É aí que entra a Eaton. A Eaton está na vanguarda da tecnologia de controladores de ar com suas bombas de ar acionadas eletricamente há mais de 20 anos. Devido à sua experiência, a Eaton é parceria com o Departamento de Energia dos EUA para continuar fazendo avanços neste espaço.
A bomba de ar é o maior consumidor elétrico dentro de uma célula de combustível, com cerca de 15 a 20 por cento da produção elétrica usada para alimentar a bomba. É por isso que a Eaton está trabalhando para reduzir pela metade a quantidade de eletricidade que o controlador de ar utiliza.
Alcançar este nível de eficiência sem sacrificar o desempenho, ao mesmo tempo que aumenta a durabilidade e mantém um custo aceitável, é uma parte fundamental do “Hidrogênio Earthshot”Programa para adaptar células de combustível para necessidades de caminhões pesados e de longa distância.
2. Controle preciso de hidrogênio
Além de controlar o fluxo de ar, a Eaton também está examinando o lado do suprimento de hidrogênio da célula de combustível. Os sistemas tradicionais de fornecimento de hidrogénio compensam custo e durabilidade por desempenho e eficiência. Introduzindo inovação no circuito de hidrogénio, a abordagem da Eaton é capaz de controlar de forma eficiente e precisa o fluxo que entra na célula de combustível e recircular o excesso.
Ao sermos precisos, evitamos o desperdício de hidrogénio e, assim, melhoramos ainda mais a eficiência global. Estas soluções não são relevantes apenas para veículos rodoviários pesados, mas também podem levar a avanços na descarbonização da propulsão de aeronaves.
3. Gerenciando energia elétrica
A maioria dos veículos leves a hidrogênio usa uma pequena célula de combustível para carregar uma grande bateria que, por sua vez, aciona um motor elétrico. Este conceito funciona bem porque os carros têm um consumo médio de energia relativamente baixo e só precisam de alta potência por curtos períodos de tempo. O sistema elétrico também é simples porque a célula de combustível não interage diretamente com o motor.
Mas expandir esse conceito para camiões pesados resultaria em baterias extremamente grandes – cerca de cinco vezes maiores que as baterias de automóveis EV. Para camiões, a solução ideal é uma célula de combustível que funcione eficientemente em todos os níveis de potência e utilize uma bateria muito mais pequena apenas para arrancar e armazenar energia de travagem.
Contudo, isto apresenta um novo desafio: o sistema eléctrico deve tornar-se muito mais complexo, uma vez que necessita de combinar energia de três fontes: a célula de combustível; a bateria; e o motor elétrico. Este é, novamente, um espaço bem conhecido para a Eaton, que possui ampla experiência em microrredes no gerenciamento de energia elétrica em ambientes semelhantes. E a Eaton está a reaplicar esse know-how em aplicações de veículos a hidrogénio, para, em última análise, reduzir a necessidade de baterias.
Ao manipular a geração elétrica da célula de combustível, a bateria menor e o trem de força elétrico, Easton pretende reduzir o tamanho da bateria em um veículo pesado por um fator de três a cinco. Isto não só reduz os custos iniciais do veículo, mas também o seu peso, melhorando por sua vez a capacidade de carga de um camião com célula de combustível.
Descarbonizando de todos os ângulos
É claro que o hidrogénio verde desempenhará um papel crítico num futuro com emissões líquidas zero. Ele libera zero emissões de carbono e pode ser produzido a partir de fontes renováveis. E embora ainda haja desafios a superar, a Eaton está ajudando a preparar o caminho. Esses desafios se enquadram no ponto ideal da empresa: a convergência da energia elétrica e mecânica.
O trabalho da Eaton neste espaço também está alinhado com a missão da empresa - melhorar a qualidade de vida e o meio ambiente - e com a sua ambiciosa estratégia baseada na ciência Metas de Sustentabilidade para 2030. A Eaton comprometeu-se a reduzir as suas emissões de carbono de âmbito 3 provenientes de tecnologias de TI e de toda a sua cadeia de valor em 15% até 2030. E a gastar 3 mil milhões de dólares em investigação e desenvolvimento para soluções sustentáveis no mesmo período.
A experiência da Eaton em controles de veículos e trens de força, combinada com sua experiência no gerenciamento de fluxos de gás e elétricos, ajudará a desenvolver soluções eficientes, confiáveis, seguras e econômicas de emissões zero para o futuro.
Fonte: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
