São Paulo, maio de 2022 – Desenvolvido por profissionais da mobilidade da SAE BRASIL, o Simpósio SAE BRASIL Challenge H2 Truck elétrico-etanol teve alto conteúdo técnico e tratou de tecnologias de célula a combustível. Realizado em 28 de abril, apresentou estudos de caso com desafios de engenharia automotiva para o desenvolvimento de um caminhão a hidrogênio elétrico-etanol, o uso de hidrogênio em motores a combustão e outros aspectos relacionados à aplicação do hidrogênio na mobilidade brasileira.
Camilo Adas, presidente do Conselho da SAE BRASIL e responsável pelas Mentorias de Tecnologia e Inovação da entidade, abriu a programação destacando a importância do hidrogênio como uma das rotas para a descarbonização na mobilidade do futuro. Ele afirmou que, apesar de já bastante difundida, essa rota precisa ser mais conhecida no País.
Pietro Mendes, secretário-adjunto da Secretaria de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis do Ministério de Minas e Energia (MME), detalhou o Programa Combustível do Futuro, que busca rotas sustentáveis para a mobilidade brasileira de baixo carbono. Abrangente, o programa desenvolveu subcomitês de trabalho de forma sem precedentes no Brasil, interagindo com a iniciativa privada e agências regulatórias em diversas áreas, incluindo a integração de ações em prática, como o RenovaBio, Rota 2030, e o Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular, tendo como fundamento básico as estratégias do ciclo de vida “do poço à roda” para as definições de metas para a indústria automotiva.
Mendes destacou outros eixos do programa, como o fomento à produção do Combustível Sustentável de Aviação (SAF) na matriz energética brasileira para a redução de emissões pelos operadores aéreos e a permissão do uso voluntário da tecnologia de captura e estocagem de CO2 por empresas ou consórcio de empresas, mediante regulação e fiscalização da ANP.
Monica Saraiva Panik, coordenadora do simpósio e mentora de Mobilidade a Hidrogênio da SAE BRASIL, destacou que, atualmente, o mercado entende que o H2 pode ser produzido por diversas fontes, ressaltando a importância do etanol como fonte originalmente brasileira para sua obtenção. Ela enfatizou que o uso do etanol para o Hidrogênio não compete com os biocombustíveis e abre novas oportunidades de negócios para esse setor. “Um veículo a célula a combustível também não compete com elétricos, porque ele é um elétrico que gera a própria eletricidade através do H2, e quanto maior o porte do veículo maior a vantagem para os movidos a célula a combustível, em autonomia, que é a mesma de um veículo convencional, em tempo de abastecimento e em custo.”
PAINÉIS TECNOLÓGICOS - O primeiro painel, Tecnologias de Propulsão a Hidrogênio mostrou três tecnologias para o uso do H2 na mobilidade. Silvano Pozzi, diretor de gerenciamento de Linha de Produtos e Estratégia de Produtos da Ballard Power Systems do Canadá, apresentou a Célula PEM (Proton Exchange Membrane). Destacou o caminho das soluções em célula a combustível em nível mundial, área em que a competição cresce de forma exponencial e os custos estão caindo rapidamente.
Em termos regulatórios, Pozzi apontou avanços em três regiões – América do Norte, focada em legislações relacionadas ao “By America”, com manufatura local dos produtos para serem consumidos; Europa, também interessada na fabricação local de conteúdo e voltada a uma transição ambientalmente correta para novas tecnologias, e China, com foco no “In China for China”, com vista ao mercado local. “Nos mercados emergentes ainda se vê praticamente uma mistura de tudo”, disse. Pozzi destacou, ainda, tendências sobre a tecnologia e o desenvolvimento de stacks (células a combustível) para uma maior densidade de potência com objetivo de aumentar as eficiências, além da diversidade de tecnologias para maior adequação nas aplicações específicas.
Em termos de caminho tecnológico, afirmou Pozzi, todas as marcas convergem quanto a atributos que precisam ser desenvolvidos - placas bipolares mais leves e finas, com uso de materiais de menor pegada energética; membranas cada vez mais finas por questões de custo e densidade de potência, e o aumento da temperatura para simplificar processos de integração da tecnologia principalmente em caminhões. Segundo Pozzi, as empresas apostam na fabricação em larga escala e na cadeia de suprimentos global com adoção da tecnologia em larga escala no final da década.
Fabio Coral Fonseca, gerente do Centro de Células a Combustível e Hidrogênio do IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares) apresentou a célula a combustível de óxido sólido, SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) e deu foco ao que chamou de transição energética atual, que tende à eletrificação, e que para se realizar amplamente deve descarbonizar todos os setores da economia. No caso dos transportes o maior desafio é embarcar a tecnologia em veículos, substituindo os combustíveis líquidos fósseis, que possuem alta densidade energética por volume. É nesse contexto que as células a combustível a etanol representam uma excelente oportunidade, disse Fonseca, ao explicar que o hidrogênio tem alta densidade por peso. Ele mencionou o desafio da compressão a alta pressão para se obter maior autonomia.
Fábio destacou ainda que hoje duas tecnologias lideram o desenvolvimento do H2 em âmbito mundial, as células a combustível poliméricas PEM, de baixa temperatura, que operam perto de 80 a 1000C, em contraste com as células cerâmicas, as SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), que usam os mesmos princípios eletroquímicos e operam tipicamente a uma temperatura de aproximadamente 8000C. A SOFC, afirmou, é uma tecnologia já comprovada, e usada, por exemplo, em espaçonaves desde a década de 60. “É uma tecnologia confiável, de alta eficiência, silenciosa, modular e por isso vemos uma expansão em grande no número desse dispositivo” declarou.
Motores a combustão a hidrogênio foi o tema de Maurílio Cassiani, gerente de Desenvolvimento de Calibração de Motores da AVL South America, que encerrou o 1º painel. Defendeu que o objetivo da legislação europeia, de 30% de redução nas emissões de CO2 para 2030, pode ser atingido com soluções combinadas na evolução do veículo, como a redução de arrasto aerodinâmico, de resistência à rolagem, de massa, e perdas gerais no driveline aliadas a avanços no powertrain baseados em estudos de tecnologias atuais de motores a combustão e como elas podem suportar a meta de redução, além da otimização da troca de marcha e de perdas por atrito no motor.
O engenheiro ressaltou que, se pensarmos na neutralidade de carbono, o uso do hidrogênio nos motores a combustão interna nos veículos comerciais é a solução do tanque à roda, considerando-se o limite de emissão de CO2 abaixo de 1g/kwh, oriunda de outras fontes de CO2 presentes no motor, como o óleo lubrificante. Segundo Cassiani, a experiência adquirida com os motores-conceito a hidrogênio da AVL demonstra que o H2 é um pilar importante para o atingimento das metas futuras de descarbonização, e seu uso em motores à combustão interna traz vantagens em comparação a outras tecnologias. Entre essas vantagens ele destacou o tempo reduzido para a adequação ao desenvolvimento, e apontou desafios ao uso do combustível como a infraestrutura de armazenamento e produção.
O motor a combustão interna a H2 disponível na AVL tem um motor Diesel como base, convertido pela empresa para gás natural, que opera com os dois modos de injeção (MPI e DI de baixa pressão), mas não em paralelo. “O objetivo principal do uso desses dois métodos de injeção foi investigar a influência de cada um deles em emissões”, explicou Cassiani. Segundo ele, o motor em questão já demonstrou em dinamômetro uma combinação torque/potência suficiente para cobrir mais de 90% dos caminhões long roads hoje vendidos na Europa, além de eficiência térmica de 42% e a capacidade de atender aos níveis de emissões posteriores ao Euro 6. “Todo o foco do desenvolvimento desse motor foi pensado em maximizar as similaridades com o motor base”, disse.
Um segundo motor está em desenvolvimento, com o objetivo de um conceito para 2030 com eficiência térmica superior a 50%. O projeto inclui injeção direta de alta pressão, ignição por compressão, e propagação de frente de chama difusa. Cassiani listou como principais desafios do novo motor-demonstrador a elevada eficiência térmica, superior até a do ciclo Diesel atual, as emissões de NOx e outros poluentes, o packaging do sistema, a confiabilidade, e o TCO (Total Cost of Ownership), ou custo total da posse.
Cassiani alertou para os impactos do desenvolvimento mecânico e validação para os motores a combustão que usam o hidrogênio, como o motor existente na AVL, a partir dos quais foram destacados subgrupos a serem avaliados na conversão com H2, como injetores e velas, que precisam de hardware específico, pistão, sistema de pós-tratamento, óleo lubrificante, válvulas, cabeçote, entre outros.
O segundo painel, Veículo Elétrico a Hidrogênio, trouxe a experiência de montadoras em veículos elétricos a H2 desenvolvidos mundialmente e os atuais desenvolvimentos dessas tecnologias no Brasil. Roland Dold, diretor de Engenharia Avançada na Daimler AG Truck, falou sobre célula a combustível para caminhões pesados, o caminho e as metas da empresa, comprometida com o Acordo de Paris.
Dold confirmou a meta de CO2 neutro do tanque à roda para frota Daimler até 2039, que já oferece caminhões da série neutra, baseada em duas tecnologias: bateria e célula a combustível que, segundo ele, permite cobrir toda a gama de aplicações dos clientes, em modelos como o e-Actros 2021, de carga mais leve, para distâncias mais curtas, eActros Long Haul 2024 e Gen H2, de carga mais pesada, para distâncias mais longas. “Nossos clientes podem escolher entre uma bateria ou célula a combustível, aquela que melhor atende às necessidades”, destacou. Nos pesados para longas distâncias, o impacto de CO2 é livre de emissões locais e o tempo de abastecimento é de 10 minutos.
Na questão da armazenagem do hidrogênio a bordo dos caminhões cujo espaço é limitado, Dold apontou quatro potenciais alternativas - hidrogênio líquido (LH2), gás hidrogênio comprimido (CHG) 35 MPa (Mega Pascal), hidrogênio comprimido criogênico (CcH2), e gás hidrogênio comprimido 70 Mpa. Ressaltou as vantagens do LH2 e o caminho para a implementação dessa alternativa, que passa pela formação de parcerias e grupo de trabalho aberto para o desenvolvimento de tecnologias e definição de padrões.
Entre as vantagens do LH2, Dold evidenciou a alta capacidade de armazenagem, leveza, eficiência energética com abastecimento significativamente menor do que o CHG, custo-benefício (dispensa fibras de carbono para ao tanques e infraestrutura de custo relativamente baixo). O especialista anunciou que a empresa está expandindo seu e-portfolio global com 10 modelos em desenvolvimento, parte deles em fase teste com clientes para produção em série. “Mais de 100 clientes já percorreram mais de 7 milhões de quilômetros com cerca de 400 ônibus elétricos fabricados pela Daimler Truck AG”, afirmou.
Gustavo Noronha, gerente de Certificação de Veículos e Assuntos Regulatórios da Toyota do Brasil, uma das líderes no desenvolvimento e comercialização de veículos movidos a célula a combustível, falou de tendências globais em estratégias de hidrogênio com volume crescente de veículos a célula a combustível rodando em todo o mundo, o que traz um feedback importante para a melhoria do produto. “Há um movimento a ser estudado da fase de desenvolvimento para o mundo real, onde as coisas evoluem, o futuro do H2 está cada vez mais próximo”, disse. Segundo Noronha há 400 projetos de hidrogênio em curso em âmbito mundial, com muitos países investindo em produção em alta escala, além de infraestrutura, onde o Brasil também está inserido.
Ao falar da visão da Toyota destacou o desafio para 2050, de redução de emissões de CO2 em 90% nos produtos. Até 2025 todos os veículos da marca devem ter uma versão de algum tipo de eletrificação. O especialista afirmou que a empresa adotou a redução de emissões por meio de várias soluções. “É claro para nós que o nosso inimigo é o carbono e precisamos definir a melhor tecnologia no melhor tempo e na melhor adequação ao País”, apontou.
Noronha deu destaque à eletrificação, core da tecnologia Toyota, ao investimento no híbrido que culminou com o lançamento do Prius em 1997 e serviu de conhecimento para a aplicação da célula a combustível nas gerações futuras de veículos, como o Mirai, lançado em 2014 com melhorias mecânicas e de performance no stack, nos cilindros de H2 para maior autonomia, e no reposicionamento de componentes.
Disse que a expansão das tecnologias de H2 e célula a combustível está no horizonte da Toyota e que o aprendizado com parcerias e com as gerações criadas no Mirai alavancaram a evolução de tecnologias. “Progredindo nas tecnologias conseguimos expandir sua aplicação com os conceitos de células a combustível, cilindros e variações de produtos para poder oferecer e construir as associações necessárias nos caminhões, trens, aeronaves, no setor marítimo e no transporte urbano”, concluiu.
O VEÍCULO ELÉTRICO A ETANOL foi tema do terceiro painel, com cases apresentados por Ricardo Abe, gerente de Engenharia de Produtos Sênior da Nissan, e por André Trintini, gerente de Estratégia da Eletromobilidade da Volkswagen.
Ricardo Abe falou sobre o sistema SOFC a célula a combustível, no qual a Nissan do Brasil trabalha em fase de pesquisa relacionada ao uso do etanol, em parceria com o IPEN, já que o País tem know-how e infraestrutura existente. Segundo Abe, as tecnologias EV (eletrificação, bateria e motor elétrico) são o núcleo do Intelligent Power da empresa, que acredita no e-Bio Fuel-Cell SOFC como o sistema mais próximo da realidade brasileira para produzir o hidrogênio a bordo dos veículos. “Hoje, com a tecnologia da segunda geração do etanol no Brasil, esse modelo se torna mais interessante em eficiência well to wheel na redução de carbono” disse.
O especialista apontou entre outras vantagens o fato de o combustível ser líquido, de fácil manuseio, e utilizar tanque de combustível convencional. No sistema e-Bio Fuel-Cell o hidrogênio é gerado pela reforma do etanol em 100% e a energia é gerada na stack SOFC pela reação do hidrogênio com o oxigênio do ar reformados, alimentando a bateria do motor de acionamento100% elétrico. Além do aumento da quantidade da água na mistura do etanol de 7% para 55% no sistema atual, a Nissan desenvolve estudos com o IPEN para reduzir seu tamanho e custo, a partir de materiais alternativos para a reforma interna do etanol e de novo design para um sistema mais simples e avançado. “Com o estudo vamos definir qual o melhor balanço e a capacidade do sistema a aplicar no veículo. A Nissan vê hoje que a tecnologia a célula a combustível a etanol é totalmente viável, e o desenvolvimento no Brasil interessa à empresa”, disse Abe.
André Trintini mostrou como a visão da VWCO (Volkswagen Caminhões e Ônibus) sobre a mobilidade e o papel do H2 nos planos da empresa. Disse que a Volkswagen acredita numa estratégia plural para a redução de CO2 e o aumento da eficiência da mobilidade, na qual o veículo elétrico é prioridade nas grandes áreas urbanas chamadas zero emissions ou green zone, com diferentes soluções energéticas e configurações tecnológicas a depender de aplicações em curtas e longas distâncias. Trintini reforçou a aposta da VWCO no veículo híbrido-elétrico e na otimização, seja no aumento de eficiência ou no aproveitamento de energia dispersada pela frenagem, e citou iniciativa da marca em eletrificação, que já está no mercado - o caminhão urbano e-Delivery nas versões de 11 e 14 toneladas utilizado pela Ambev.
Também sustentou a viabilidade da utilização tanto de veículos elétricos a bateria (BEV - Battery Electric Vehicle) quanto da produção H2 no Brasil, pela diversidade e qualidade da matriz energética, e enfatizou a necessidade de enxergar o uso do H2 não apenas para o transporte sustentável, mas como uma solução energética ampla para o País. Também exaltou o HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) como alternativa para a redução de emissões por H2 Verde, com a vantagem de ser utilizado nos veículos a Diesel convencionais sem esforço algum de desenvolvimento. “Temos no Brasil imenso potencial de produção de H2 por meio de diversas fontes, seja a eletrólise da água utilizando energia limpa (eólica ou solar), pela reforma do etanol ou até mesmo pela reforma do metano, este pela reforma e transformação do H2”, disse.
Trintini defendeu o uso do H2 no País como matriz energética primária da indústria pesada, na produção de aço, de alimentos e bioquímico, com destaque para fertilizantes e para o setor petroquímico na fabricação de combustíveis verdes. “Esse ecossistema viabilizaria uma base sólida para o uso nos veículos com a geração de demanda que é muito importante e não surge a partir do transporte, setor que, a meu ver, vem a reboque de outros de demanda energética muito maior”, concluiu.
No quarto painel, NACIONALIZAÇÃO DOS COMPONENTES, Sidney Gonçalves, diretor da Trendtech Engenharia e gerente técnico do projeto dos ônibus movidos a célula a combustível no transporte urbano no Brasil, realizado na EMTU-SP há 16 anos, trouxe case sobre ônibus brasileiro a H2, projeto de cooperação internacional que gerou uma pequena frota de ônibus movidos a célula a combustível incluindo a infraestrutura de abastecimento e a operação no transporte público de passageiros. Com objetivo de construir e demonstrar a funcionalidade e a confiabilidade dos ônibus a célula a combustível e da estrutura de H2 em condições reais de operação na região metropolitana de São Paulo, o projeto foi desenvolvido em duas fases com tecnologias consolidadas e a visão acelerar a evolução envolvendo a indústria nacional a partir de um consórcio de empresas implementadoras.
Na fase final os três ônibus operados pela Metra, com testes ocorridos entre 2015 e 2016, foram colocados em condições normais de operação em horários de pico e carregamento máximo. Os testes de operação com passageiros coincidiram com período de altas temperaturas, e demostraram a resistência de seus sistemas e a eficiência energética de um consumo médio de 13.9 kh/100 km, mesmo com o uso de ar-condicionado. Os três ônibus tinham 12 m de comprimento; chassis piso baixo, suspensão a ar, carroceria urbana com acessibilidade para cadeirante, capacidade mínima 65 passageiros, ar-condicionado, autonomia para 250 km, velocidade máxima 60km/h, e sistema de armazenamento H2 para 350 bar, além de recuperação de energia de frenagem e potência máxima combinada superior de 200 kw.
Segundo Sidney Gonçalves, as operações dos ônibus e da estação de produção e abastecimento de H2 foram interrompidas pelo término definitivo do projeto. “Atualmente existe um plano de reativação entre a EMTU e a USP em curso para o retorno da operação”, finalizou.
Erwin Franieck, diretor-presidente da SAE4Mobility, deu um panorama sobre iniciativas para a nacionalização da produção tecnológica relacionada à mobilidade e abriu com o a portaria MIBI (Made In Brasil Integrado), do ME (Ministério da Economia), rede de colaboração que nasceu da união de empresas para aumentar a produção de ventiladores respiratórios no Brasil no início da pandemia, o que evitou a importação de 15 mil ventiladores em alta demanda mundial. “Com trabalho em cooperação e objetivo claro alcançamos resultados surpreendentes para ajudar o pessoal da saúde a construir algo que não tínhamos capacidade de produzir localmente, então começamos a nos perguntar o que mais o País importa e como fortalecer a cadeia nacional”, disse Franieck.
Esse foi o embrião da portaria MIBI, que conta com sete Grupos de Trabalho (GTs) em consórcios de pessoas e empresas com foco na nacionalização de itens que se destacam na lista de importação do ME separando-os em dois grandes grupos, de cadeias existentes e novas cadeias produtivas e de produtos acabados e commodities.
“Envolvemos todas as instituições interessadas na industrialização e no aumento da competitividade brasileira, e setores transversais e pessoas com experiência em programas relacionados ao segmento automotivo se voluntariaram a liderar os GTs”, destacou o engenheiro.
Na cadeia existente, Erwin apontou os metálicos prontos entre os produtos de maior volume de importação, que chegou a quase US$ 7 bi em 2019. No grupo aparecem também os eletroeletrônicos, conjuntos mecânicos e eletromecânicos, componentes plásticos, itens para os quais quatro GTs específicos devem definir um projeto piloto para a meta de encontrar e resolver os gargalos da cadeia produtiva. Nas cadeias novas, que requerem ações estruturantes, estão as transmissões automáticas, semicondutores e baterias de lítio, em que os GTs têm como meta a integração com cadeias globais. Em Grupo de Estudo (GE), a cadeia do H2, do poço à roda, está em fase de integração de players.
No PAINEL DE PROPOSTAS TÉCNICAS especialistas apresentaram exercícios tecnológicos para o empacotamento dos sistemas de célula a combustível em um caminhão de 56 toneladas com autonomia de 1.000 km em uma rota pré-estabelecida entre o Rio de Janeiro e o Paraná, simulada pelo engenheiro Daniel Bueno Lima, da Embraer:
H2 Truck Design - Ronaldo Lopes, mentor de Design da SAE BRASIL e designer da Mercedes-Benz do Brasil, abordou o tema H2 Truck Design. Ele apresentou o primeiro caminhão concebido exclusivamente para a SAE BRASIL, com propostas conceituais de design e estilo para o caminhão brasileiro tipo cavalo mecânico 6x4 movido a H2 Verde. Mostrou designs avançados com funcionalidades e formas diferentes de uso do caminhão, baseados em eficiência energética, interface com o usuário e na diversidade de condições de rodagem no País, além de soluções para o armazenamento do H2 nos veículos em aplicações específicas.
Trouxe um design modular para um caminhão estradeiro, com capacidade estimada para 10 cilindros de H2 posicionados a uma distância segura da cabine para permitir o movimento, sem ultrapassar a altura limite do veículo e com estilo que transmite robustez. O conceito focou em aero partes para a otimização da eficiência energética, e design voltado à melhor penetração aerodinâmica, com eliminação de retrovisores substituídos por câmeras. As entradas de ar foram preservadas por conta do aquecimento natural do sistema do H2.
Lopes apresentou também exemplos de exercício criativo de modularidade em caminhões pesados, on road e off road, com e sem cabine, em diversas trações e aplicações, com capacidades estimadas para 4 a 8 cilindros de H2 embarcados. Ainda no conceito modularidade o designer propôs o desenvolvimento de plataformas padrão on road 4x2/ 6x4/ 6x2 e off road 6x4/ 8x4 para customização de veículos por encomenda, equipadas com capacidade de no mínimo 2 cilindros de H2 destinados à movimentação interna, em que a cabine passaria a ser um acessório customizado conforme a necessidade.
H2 Truck PEM - Silvano Pozzi, diretor de gerenciamento de Linha de Produtos e Estratégia de Produtos da Ballard propôs o H2 Truck PEM, em colaboração com engenheiros da empresa na Dinamarca, Alemanha, EUA, Canadá e China. “Vimos a oportunidade de fazer um estudo bastante interessante e desafiador”, declarou Pozzi, que destacou entre os desafios o trajeto escolhido, o encaixe de todos os sistemas dentro da cabine-conceito desenvolvida pelo designer Ronaldo Lopes, e o uso de tecnologias disponíveis como se o caminhão fosse de fato ser construído hoje. Para atingir os níveis do desafio, a eficiência passou a ser o mais importante para o grupo. “Precisávamos encaixar tudo num espaço muito pequeno, encontrar uma forma de seguir num trecho longo, que demanda muita energia, e no mundo da célula a combustível PEM a potência é a melhor forma de se obter eficiência”, afirmou Pozzi
O projeto-conceito escolheu um módulo existente de 120kW para atingir os valores de eficiência necessários para a quilometragem a ser percorrida, favorecendo aspectos importantes como de troca de calor e quantidade de tanques de combustível. O ponto de partida foi um chassi convencional onde foram aplicadas todas as transformações necessárias, que depois recebeu a cabine de um caminhão com um total de 360kW de potência de célula a combustível e um pacote de baterias de 100kWh. A bordo, 120kg de H2 para uma autonomia de 992km com um consumo de 12kg/100km, com fluxo máximo de H2 da ordem de 8.3g/s, e a eficiência no ciclo de 55%, com máxima de 63% e mínima de 48%.
Na análise do especialista, a solução H2 Truck PEM atendeu ao desafio proposto com tecnologias comercialmente disponíveis, inovações de design planejadas para o futuro e melhorias adicionais na densidade de potência, simplificação de interfaces, redução de peso da contagem de componentes e de custos. “Do ponto de vista da integração do veículo, há um argumento forte para a adoção da tecnologia nessa aplicação, não identificamos grandes barreiras e nenhuma mudança importante foi necessária em um caminhão comum, a tecnologia se encaixa” concluiu.
Reformadores estacionários de etanol - Daniel Lopes, diretor comercial da Hytron – NEA Brasil trouxe proposta-conceito de implementação de reformadores estacionários de etanol em postos de combustível. Falou da infraestrutura necessária para o abastecimento de caminhões utilizando a reforma do etanol a partir de equipamento da Hytron na produção de H2, e de compressores da NEA para uso do H2 na mobilidade. Segundo Lopes, o conceito de uma estação de abastecimento de H2 proveniente do etanol pode ser usado em diversas aplicações – de veículos de passeio a foguetes.
Chamada Hydrogen Refueling Station (HRS) a proposta apresentada compreende as fases de produção e compressão de H2, sistemas de armazenamento de alta pressão e refrigeração, além de dispenser. O reformador-conceito é capaz de gerar 200nm3/h de H2 a partir da reforma do etanol, equivalente a 18km/h, e utiliza compressor de 10bar como pressão de entrada. Produz H2 ultrapuro, armazenado à pressão de 900bar considerando o armazenamento para 24h de produção do H2.
Entre as vantagens do uso do etanol para produção de H2 Lopes destacou o fato de ser um combustível renovável e não tóxico, fácil de transportar (no caso brasileiro) e de armazenar, e com o potencial de elevar o Brasil como importante player global. O especialista ressaltou ainda existência da cadeia de valor desse combustível no País, a viabilidade na produção de H2 Verde sem intermitência e a habilitação da produção local de H2 próxima ao consumo.
Reformadores embarcados. É possível? Dar resposta à questão foi o desafio de Sidney Gonçalves, da Trendtech. Para ele, um processo de reforma embarcado no caminhão ainda é inviável. Tendo por base o veículo testado pela Ballard, H2 Truck PEM, o especialista avaliou como necessária a substituição dos cilindros de H2 por uma estrutura que produza 30 kg/h de H2 e consuma cerca de 2 mil litros de líquido (água e etanol). “A não ser que exista uma forma de miniaturizar muito o equipamento não consigo ver viabilidade para isso considerando ainda a estrutura e o peso do reformador”, afirmou.
Motor de caminhão com célula SOFC. É possível? - Eustáquio Sirolli, da Foton Motors, fez uma análise dimensional da célula PEMFC e SOFC para o caminhão de 360kW de potência. Na comparação com as dimensões básicas de PEMFC da Ballard Canadá, com três células de 120kW ocupando 1,15m3 no mesmo espaço do motor e 150kg de peso, o especialista considerou a unidade motora muito atrativa para a redução de massa do veículo, cujo motor a Diesel pode pesar de 1.000 a 1.200kg.
No desafio de investigação da aplicação da célula SOFC Sirolli considerou duas alternativas possíveis de fazer: na primeira, Huatsing Power (China), são necessárias 72 células a combustível de 5kW que ocupam 1,93m3, com massa de 6.336kg que, adicionados 500kg de periférico, soma 6.836kg. “A carga máxima permitida no eixo dianteiro do caminhão no Brasil é de 6 toneladas, e essa unidade é muito pesada”, avaliou. Na segunda alternativa analisada, Elcogen (Estonia), de um novo fornecedor, houve redução expressiva da massa das stacks em SOFC, com 120 células de 3kW que ocupam 1,47m3 e pesam 4.460kg. “Isso mostra que há espaço para compactação desse tipo de célula a combustível” apontou Sirolli.
Na visão do especialista ainda existe muito espaço de pesquisa para célula SOFC ser considerada veicular. “A Ballard, com os 150kg da célula PEM é imbatível, fica o desafio para estudos com a SOFC”, concluiu.
Para terminar, uma mesa redonda com especialistas convidados representando o setor de etanol, como Plínio Nastari, da Datagro, o setor automotivo, como Daniel Spinelli, da Daimler Truck, e Henry Joseph Jr., da Anfavea, e o setor de hidrogênio, como Gerhard Ett, da FEI, além de palestrantes do evento, sob a moderação de Monica Saraiva Panik, mentora da mobilidade a hidrogênio da SAE BRASIL. |
