Por Nick Buccheri, presidente para as Américas, Discrete Automation da Emerson
A procura pela descarbonização está a conduzir mudanças profundas nos transportes, posicionando a indústria à beira de uma transformação monumental.
O regulador redutor de pressão de dois estágios da série TESCOM HV-3500 foi especialmente projetado para uso a bordo de veículos industriais e comerciais com célula de combustível de hidrogênio. O HV-3500 permite aos fabricantes maximizar a eficiência de combustível e manter as frotas na estrada por distâncias mais longas. (Imagem cortesia de Emerson)
Abordar e prevenir os impactos mais extremos das alterações climáticas é agora uma estratégia central para governos e indústrias em todo o mundo. A introdução de legislação que abrange metas ambiciosas de emissões líquidas zero de carbono estimulou todos os setores, incluindo os transportes, a procurar métodos inovadores de descarbonização.
O sector dos transportes contribui actualmente com 29% do total das emissões de gases com efeito de estufa nos EUA, oferecendo uma oportunidade significativa para reduzir a sua pegada de carbono através de tecnologia energeticamente eficiente e de baixas emissões.
Apenas limitar ou capturar as emissões de carbono dos veículos movidos a combustíveis fósseis não será suficiente a longo prazo. O objetivo final para o progresso substancial da indústria e para atingir as metas líquidas zero é claro: todos os veículos devem gerar e transferir energia sem emissões de carbono.
As empresas de todo o espectro dos transportes estão a investir em várias soluções energéticas isentas de carbono, reconhecendo que não existe uma abordagem única para alcançar emissões líquidas zero. Embora os veículos eléctricos a bateria apresentem um rápido crescimento, sozinhos não conseguem enfrentar o desafio; os veículos movidos a hidrogénio preenchem as lacunas de desempenho.
Progresso em veículos livres de carbono
As regulamentações governamentais, acompanhadas pela tecnologia estabelecida de emissões líquidas zero, estão a impulsionar a mudança dos combustíveis fósseis para fontes de energia isentas de carbono em todas as fases. A adoção de múltiplos caminhos tecnológicos, desde o aumento da eficiência dos motores de combustão interna até à promoção da adoção de veículos elétricos a bateria através de incentivos, apoia o investimento no potencial dos veículos elétricos com células de combustível de hidrogénio (FCEV).
Soluções como o Regulador de Pressão de Ventilação Série TESCOM 26-2000 são projetadas para fornecer um controle de processo seguro, confiável e preciso na indústria de hidrogênio. (Imagem cortesia de Emerson)
Os veículos elétricos a bateria tiveram um rápido crescimento nos últimos 15-20 anos. Apesar de melhorarem a eficiência do armazenamento da bateria e do consumo de energia, continuam a ser mais adequados para distâncias curtas. Sua limitação na quilometragem entre as recargas os torna inadequados para viagens de longa distância típicas em caminhões comerciais. Um caminhão de longo curso movido a bateria pode enfrentar desafios ao transportar a mesma carga ou exigir paradas de recarga mais frequentes devido ao peso da bateria para serviço pesado.
Aproveitando a infraestrutura existente
As infraestruturas industriais e tecnológicas existentes podem facilitar a transição para a descarbonização. A adaptação da tecnologia existente de motores de combustão interna para a combustão de hidrogênio apresenta uma alternativa para aplicações específicas, como máquinas pesadas que exigem rajadas de alta potência.
Apesar de desvantagens como as emissões, a combustão de hidrogénio pode ser uma alternativa viável à tecnologia de células de combustível de hidrogénio em aplicações específicas. Embora a combustão do hidrogênio não produza emissões de dióxido de carbono (CO2), ela gera emissões de óxido nitroso (NOx) quando o hidrogênio entra em combustão com gás nitrogênio (N2). No entanto, a eficiência das células de combustível de hidrogénio geralmente excede 50%, enquanto a combustão do hidrogénio produz uma eficiência de 25-30%.
Fatores Críticos na Descarbonização
O peso desempenha um papel fundamental quando se comparam as células de combustível de hidrogénio com o armazenamento de baterias, especialmente para o transporte de mercadorias de longo curso. Para um armazenamento de energia equivalente, as células de combustível de hidrogénio são mais leves que as baterias, permitindo que os camiões equipados com células de combustível de hidrogénio transportem uma tonelagem semelhante à dos camiões a gasóleo. Os tanques de hidrogênio reabastecem muito mais rápido do que recarregar as baterias dos caminhões, maximizando o tempo de condução em rotas de longa distância.
Variedade de opções
Apoiada por iniciativas governamentais e projetos globais, a indústria do hidrogénio está preparada para uma rápida expansão.
Veículos comerciais
A tecnologia do hidrogénio em camiões de transporte de longo curso apresenta uma oportunidade significativa para descarbonizar um segmento-chave do transporte. Os camiões movidos a hidrogénio oferecem tempos de reabastecimento mais curtos e distâncias de viagem mais longas entre paragens em comparação com os camiões eléctricos a bateria. Por exemplo, uma frota suíça de camiões movidos a hidrogénio percorreu mais de 3 milhões de milhas desde 2020. As principais empresas de bens de consumo também estão a testar semi-caminhões movidos a hidrogénio para substituir as suas frotas a diesel.
Transporte público
Mais aplicações de células de combustível de hidrogénio estão a ser exploradas nos transportes públicos, exemplificadas pela cidade de Nova Iorque que recebeu uma subvenção para os seus dois primeiros autocarros de células de combustível e para apoiar estações de abastecimento. A previsão é que esses ônibus transportem passageiros até o final de 2024.
Trens
A integração de geradores elétricos de células de combustível de hidrogênio em trens de passageiros pode substituir locomotivas diesel-elétricas. Estes comboios transportarão hidrogénio suficiente para viagens de longa distância, permitindo espaçar a infraestrutura de reabastecimento de hidrogénio e facilitando a transição para a tecnologia de células de combustível de hidrogénio.
O “Hydrarail”, que utiliza combustível de hidrogênio a bordo, já foi introduzido. Na Alemanha, um comboio de passageiros movido a célula de combustível de hidrogénio percorreu 1.175 quilómetros sem reabastecer o seu tanque de hidrogénio em 2018.
Traçando um rumo mais ecológico
Depender apenas de uma tecnologia corre o risco de retardar a transição para um futuro com emissões zero nos transportes. Tanto as tecnologias de veículos elétricos com células de combustível de hidrogénio verde como as de veículos elétricos a bateria são promissoras na redução substancial das emissões de gases com efeito de estufa do setor. Em vez de um cenário “ou/ou”, o futuro reside na adoção de ambas as tecnologias, dadas as suas vantagens únicas que se adequam a vários segmentos de transporte.
Embora não seja tão desenvolvido como a tecnologia elétrica a bateria, o hidrogénio verde demonstra potencial para responder às principais necessidades de transporte. Com investimentos estratégicos em toda a cadeia de valor, a indústria do hidrogénio pode melhorar de forma eficiente as suas tecnologias e infraestruturas, aproximando-nos do futuro livre de carbono que almejamos.