a necessidade de um sistema energético sustentável constitui hoje um dos maiores desafios da humanidade. com o fim dos recursos fósseis a economia energética irá mudar da base química actual em torno das moléculas de hidrocarbonetos para uma base eléctrica em torno dos electrões.
segundo a opinião de especialistas independentes a exploração de combustíveis fósseis está perto do pico estimando-se que a partir de 2012 haja uma diminuição drástica na produção de petróleo, que se estenderá até à década de 2030, altura em que serão atingidos níveis de consumo por habitante idênticos aos de 1930. entretanto o aumento da procura por algumas economias asiáticas emergentes tornará o cenário ainda mais preocupante com o consequente aumento dos preços dos combustíveis.
perante este diagnóstico é urgente intensificar a exploração de novas fontes de energia primárias e se nos concentrarmos no panorama das fontes alternativas constatamos que essas serão no futuro maioritariamente as fontes renováveis e talvez a longo prazo a fusão nuclear. constatamos também que as fontes renováveis se caracterizam por uma grande dispersão e que praticamente todas as tecnologias utilizadas na sua captura convertem a energia primária disponível na natureza em electricidade.
no domínio da energia estão assim hoje em confronto duas grandes alternativas (entre outras de menor importância) que são as opções pela denominada economia do hidrogénio ou pela economia dos electrões.
a opção pela economia do hidrogénio assenta na utilização da molécula de hidrogénio como portadora de energia. esta é apontada por alguns cientistas como a solução conceptualmente mais atractiva, que utiliza o elemento mais abundante no planeta, mais limpa, e mais “viável”. em contrapartida a opção pela economia dos electrões assenta essencialmente na utilização do electrão como portador de energia, ou no uso da corrente eléctrica que está hoje difundida. convém deixar bem explícito neste contexto que tanto o hidrogénio como a electricidade não constituem fontes de energia - mas sim e apenas - portadores de energia.
a decisão sobre por qual das alternativas seguir para alcançar a sustentabilidade energética, deve ter em conta alguns pressupostos como, a eficiência global, a segurança e o custo de implementação. os defensores de cada solução devem ainda encontrar respostas objectivas para questões do tipo: de onde virá no futuro a energia que será enviada ao consumidor agregada ao portador hidrogénio ou ao portador electrão? que quantidade de energia será perdida no transporte com uma ou com a outra solução? que quantidade de energia será necessária na origem para satisfazer as necessidades energéticas da sociedade?
na economia dos electrões constata-se que, com os actuais sistemas de produção, o rendimento energético entre a fonte e o consumidor é da ordem dos 90%, perdendo-se cerca de 10% da energia no transporte. o mesmo já não se passa com o ciclo do hidrogénio uma vez que o transporte de energia com base neste portador requer um conjunto de passos intermédios, alguns com elevada complexidade tecnológica, e energeticamente dispendiosos.
não é por acaso que alguns construtores como a renault preferem produzir o hidrogénio a bordo do carro através de um reformador para contornar os problemas de transporte e armazenamento do hidrogénio. este encerra alguns problemas decorrentes das suas características como a dimensão molecular, a inflamabilidade e um grande volume por unidade de energia, entre outras sendo por isso necessário conservar o hidrogénio no estado liquido o que requer tecnologia e um grande dispêndio energético. para que o motor do veículo possa utilizar a energia nele contida (sob a forma eléctrica) necessita de recorrer a uma pilha de combustível, numa operação de conversão cujo rendimento eléctrico não vai ainda além dos 50%. o rendimento energético global com esta alternativa situa-se assim em torno dos 20% a 25%; o que comparativamente com a alternativa de utilizar o portador electrão é altamente penalizador para esta opção. hoje um grande desafio é também o de reduzir o custo da potência (em kw) produzido por um carro movido a hidrogénio de 800 euros/kw para cerca de 30 euros/kw. o kw disponível directamente com a opção eléctrica é altamente mais competitivo.
dificuldade nos custos
por estas razões constata-se que a utilização do hidrogénio apontada há cerca de uma década como altamente promissora e com uma entrada provável no mercado automóvel em 2005, necessita ainda de grandes melhoramentos e apresenta sérias dificuldades em reduzir custos devido aos materiais que a integram e a um baixo rendimento eléctrico.
um outro factor que veio contribuir para a forte diminuição das expectativas em torno do hidrogénio é o da evolução das tecnologias de armazenamento de energia eléctrica provocada pela necessidade de alimentar as tecnologias de informação e comunicação portáteis como telemóveis, pc, gps e outros equipamentos.
as novas tecnologias de armazenamento de energia cumprem cada vez melhor as severas restrições impostas pelo sector da mobilidade automóvel ao nível da segurança, da densidade de energia, da densidade de potência, da eficiência energética, do tempo de carga rápido e do preço. na base das grandes evoluções observadas estão sobretudo o uso de novos materiais e a aplicação intensiva das potencialidades facultadas pelas nanotecnologias, tanto na área das baterias como dos supercondensadores (que constituem uma tecnologia complementar neste domínio). as inovações introduzidas permitem alcançar hoje desempenhos até há alguns anos totalmente impensáveis. o elemento químico que tem estado na base desta “revolução” é sobretudo o lítio, o que levou já alguns investigadores a afirmarem que em vez da emergência da economia do hidrogénio, estejamos a assistir à emergência da economia do lítio.
a pilha de combustível reúne o hidrogénio e o oxigénio para a produção da energia eléctrica no automóvel
a bateria "li-air''
perante as indicações dadas pelo mercado, podemos afirmar com alguma confiança que este domínio constitui na actualidade uma das áreas de maior relevância para o sucesso da economia dos electrões. um bom exemplo é a bateria de célula de ar de lítio (lithium aircell – li-air), que suporta uma densidade de energia teórica da ordem dos 11,6 kwh/kg e uma densidade de energia prática já da ordem dos 3 kwh/kg enquanto a densidade de energia da gasolina de 95 octanas é de 12,7 kwh/kg.
se considerar-mos que o rendimento de um motor de combustão interna é da ordem dos 25% a 30%, este só vai aproveitar o equivalente a cerca de 3,8 kwh de energia útil de cada quilograma de gasolina consumido. para o caso de uma bateria do tipo “li-air” se utilizarmos a energia nela contida para alimentar um sistema de propulsão com motor eléctrico (cujo rendimento é da ordem dos 85%) estamos a falar de um aproveitamento de energia útil de 2,55 kwh com uma ordem de grandeza próxima da anterior. um veículo eléctrico puro com uma bateria desta classe e com o peso equivalente de um depósito cheio de gasolina, pode exibir uma autonomia muito próxima da conseguida com um propulsor baseado na combustão com importantes vantagens da tecnologia eléctrica relativamente à de combustão.
em resumo podemos afirmar que a economia baseada no hidrogénio poderá ser adequada para alguns nichos de mercado, mas este portador nunca poderá constituir a opção dominante num futuro energético sustentável. devido às razões da eficiência global do ciclo do hidrogénio e ao facto de esta alternativa requerer electricidade na sua origem, a economia do hidrogénio nunca poderá competir (em preço) com a sua própria fonte.
a prova disso é que algumas empresas do sector automóvel que vinham a realizar grandes investimentos em investigação na área do hidrogénio, aparentemente abandonaram já esses projectos e voltaram-se para as alternativas em torno das tecnologias híbridas e eléctricas puras.
a tecnologia híbrida, já disponibilizada por alguns fabricantes e em fase de adopção por muito outros, constitui uma tecnologia de transição do motor de combustão para o eléctrico puro. pensamos que à medida que os preços dos combustíveis forem aumentando e as tecnologias de armazenamento de energia apresentarem melhor desempenho e mais baixo custo, a evolução vai ser no sentido de a propulsão eléctrica vir a ocupar um papel cada vez mais preponderante na propulsão.
o mitsubishi lancer miev:a favor da electricidade
o mitsubishi lancer miev (mitsubishi in-wheel motor electric vehicle) é um bom exemplo de um automóvel eléctrico puro, ou veículo de “ligar à ficha” (plug-in vehicle) que utiliza o que existe de melhor em cada um dos domínios tecnológicos que o integram, permitindo alcançar um veículo com características extremamente interessantes. partilhando a carroçaria de um modelo convencional o sistema de armazenamento de energia usa baterias de iões de lítio estrategicamente colocadas no lastro do veículo para alimentar os quatro motores eléctricos integrados nas rodas com acoplamento directo à jante. dois sistemas electrónicos de repartição com inversores controlam a potência e a tracção transmitida aos propulsores anteriores e posteriores.
entre as vantagens desta solução encontra-se o baixo centro de gravidade que favorece o comportamento dinâmico, a simplicidade mecânica que permite aproveitar melhor o espaço deixado livre pelo motor de combustão e a transmissão enquanto o sistema de travagem regenerativa integrado nos motores eléctricos carregam as baterias ao passo que as ajudas activas como o abs, ects beneficiam do maior desenvolvimento da electrónica.
desenvolvimento da electrónica.
entre as principais características do lancer miev destacamos os seus 275 cv (cerca de 68 cv de cada motor) e um binário máximo constante de 518 nm. com uma autonomia de 250 quilómetros o consumo eléctrico é de 12,8 kw/h/100 km (ou seja o equivalente a 1,2 litros de gasolina por cada 100 quilómetros)
entre os principais obstáculos à penetração mais rápida desta tecnologia encontram-se alguns problemas técnicos pontuais mas também alguns interesses económicos instalados que têm travado esta solução. o caso da apresentação do veículo eliica no japão e da discussão que se gerou à sua volta ao nível dos impactos sociais é um exemplo dessas resistências.
com a evolução dos preços dos combustíveis e das tecnologias que suportam esta nova geração de veículos será só uma questão de tempo para a sua penetração. se não forem os actuais detentores das marcas a dar o salto, serão outras empresas que entrarão na corrida e aí, como é óbvio, os que hoje parecem resistir estarão em condições de muito rapidamente poderem ser eles também a liderar o processo.
e continua...
creio que para quem poder dar uma vista de olhos é uma boa peça e rara nas revistas nacionais de automoveis.
http://turboonline.clix.pt/default.asp? ... tid=327145
