Existe uma alternativa sustentável igualmente válida à bateria: o uso de um motor de combustão a hidrogênio.

A tecnologia de motores térmicos a hidrogênio apresenta desafios significativos para se tornar o último elo na trajetória histórica dos motores de combustão. Ao contrário da célula de combustível de hidrogênio , a viabilidade dos propulsores de queima de hidrogênio é incerta. Porém, em regiões que preveem o fim dos motores a combustão, esse tipo de motor pode representar a última esperança graças ao uso de combustíveis alternativos . Antes de apostar na maturidade dessa tecnologia, é importante avaliar se vale a pena, dados os desafios associados ao armazenamento e queima de hidrogênio.

É necessário esclarecer se as vantagens dessa tecnologia superam as desvantagens. As leis da física não são favoráveis para capturar, armazenar e queimar hidrogênio para produzir um impulso semelhante ao dos motores atuais. Em outras palavras, a questão é se a aposta vale a pena. No entanto, é importante lembrar que as tecnologias consideradas dominantes hoje enfrentaram desafios semelhantes no passado.

A consolidação de propelentes de queima de hidrogênio está em uma fase prematura e duvidosa em termos de viabilidade. No entanto, com a utilização de combustíveis alternativos, este tipo de motor pode representar a última esperança do motor de combustão em regiões que prevêem a sua extinção. Os pilotos, em particular, estão interessados nesta tecnologia e os avanços podem oferecer-lhes uma alternativa viável.

Em resumo, a tecnologia de motores de combustão a hidrogênio enfrenta desafios consideráveis para se tornar o elo final na trajetória histórica dos motores de combustão. A questão de saber se as vantagens superam as desvantagens é crucial. No entanto, o uso de combustíveis alternativos pode ser uma alternativa viável para regiões que preveem o fim dos motores a combustão. Os pilotos estão particularmente ligados a esta tecnologia, e o progresso pode oferecer-lhes esperança de continuar a usá-la no futuro.

Não muito tempo atrás, as tecnologias que agora consideramos indispensáveis eram frequentemente descartadas.

Veremos os prós e os contras da tecnologia do motor de combustão a hidrogênio para avaliar seu estado atual.

O que é o motor de combustão de hidrogênio?

Os motores de combustão de hidrogênio não são muito diferentes dos propulsores convencionais . Compartilham suas características e sua natureza, e seu funcionamento requer apenas pequenas modificações, como ajustes nos sistemas de injeção, alimentação e lubrificação. Em outras palavras, esses motores são baseados em tecnologia que existe há mais de um século e meio.

A história dos motores de combustão a hidrogênio remonta aos primórdios da mecânica de combustão. De fato, desde o início do século XIX, o francês François Isaac de Rivaz tentou (sem sucesso) operar um motor de combustão interna com uma mistura de oxigênio e hidrogênio como combustível. Desde então, a tecnologia evoluiu, mas ainda é baseada nos mesmos princípios básicos.

Apesar de sua longa história, os motores de combustão a hidrogênio ainda não alcançaram todo o seu potencial. No entanto, eles estão atraindo um interesse crescente como uma alternativa limpa e eficiente aos propulsores tradicionais. Muitas empresas e governos estão investindo em pesquisa e desenvolvimento dessa tecnologia, que pode desempenhar um papel fundamental na transição para uma economia mais verde e sustentável.

O que são veículos de combustão a hidrogénio?

Nos últimos vinte anos, fabricantes de automóveis conhecidos experimentaram e introduziram motores desse tipo em carros de passeio, enquanto no setor de caminhões foram observadas experiências e conversões bem-sucedidas.

A Toyota tem sido a mais ativa nesta área nos últimos anos, usando a competição Super Taikyu Series para explorar lenta mas seguramente esta possibilidade. No entanto, como em todas as apostas tecnológicas, há progressos em algumas frentes, mas também armadilhas típicas da experimentação.

Assim, a Toyota criou três protótipos usando o motor 1.6 litro do icônico Toyota GR Yaris e adicionando injeção de hidrogênio. Eles então desenvolveram um modelo maior, o Toyota Corolla Cross , e parece que haverá mais por vir.

Não deve ser confundido com célula de combustível

Os carros com célula de combustível de hidrogênio são diferentes dos carros de combustão de hidrogênio , embora compartilhem alguns elementos. Os carros com célula de combustível têm uma pilha que fica dentro dos limites dos trens de força elétricos, enquanto os carros de combustão de hidrogênio têm tanques de combustível. Em essência, os carros com célula de combustível usam hidrogênio para gerar eletricidade que alimenta o motor elétrico do carro, enquanto os carros de combustão a hidrogênio queimam hidrogênio para gerar energia que alimenta o motor.

Atualmente, a célula de combustível é mais madura do que o motor de combustão de hidrogênio. A segunda geração do Toyota Mirai mostrou que os carros com célula de combustível estão prontos para uma comercialização consistente devido à importância e impulso industrial que estão recebendo. A próxima geração de carros movidos a células de combustível também visa uma aterrissagem comercial consistente usando as tecnologias mais recentes.

O motor de combustão a hidrogénio, por outro lado, desenvolve-se em paralelo com a bateria e pode tirar partido de algumas das soluções comuns destinadas aos automóveis a hidrogénio . No entanto, ele usa tanques de combustível para gerar energia. Embora o motor de combustão a hidrogênio esteja em desenvolvimento, atualmente é menos maduro que a célula de combustível . Avanços em ambas as tecnologias podem ter um impacto significativo no futuro dos carros movidos a hidrogênio.

Combustão com emissão zero (ou quase)

Hidrogênio Líquido Gelo Gasoso Rodoviário

Esta tecnologia tem como primeira vantagem ser ecológica e contribuir para a descarbonização dos transportes, aspeto crucial em termos de sustentabilidade e mobilidade alternativa que não pode ser comprometida. No entanto, para explorar plenamente seu potencial sustentável, os motores a hidrogênio devem atender a dois requisitos fundamentais.
Primeiro, como os modelos com célula de combustível, eles devem ser movidos a hidrogênio limpo , ou seja, hidrogênio verde produzido sem emissões. Essa exigência é fundamental para que a tecnologia seja considerada verdadeiramente verde e contribua para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Com efeito, se o hidrogénio consumido pelos motores a hidrogénio fosse produzido a partir de fontes de energia fóssil, como o gás natural, o carvão ou o petróleo, não seria possível falar em descarbonização dos transportes .
Em segundo lugar, ao contrário da crença popular, esses motores geram óxidos de nitrogênio (NOx) durante a combustão, um importante poluente para a saúde que está intimamente associado aos motores a diesel. Para evitar isso, deve-se usar um método de tratamento catalítico (SCR), que pode usar hidrogênio como agente redutor. Isso reduziria as emissões de NOx a níveis muito baixos ou mesmo nulos, o que melhoraria significativamente a qualidade do ar nas cidades e reduziria os riscos à saúde associados às emissões poluentes.
Em suma, para que a tecnologia dos motores a hidrogénio seja considerada verdadeiramente sustentável e contribua para a descarbonização dos transportes, tem de cumprir estes dois requisitos fundamentais. Portanto, é crucial desenvolver fontes de hidrogênio verde para alimentar esses motores, bem como usar métodos de tratamento catalítico para reduzir as emissões de NOx. Se essas condições forem atendidas, os motores a hidrogênio poderão desempenhar um papel fundamental na transição para uma mobilidade mais sustentável e ecológica.
 

Eficiência: o grande burro de carga

Os atuais motores a hidrogênio têm uma faixa de eficiência relativamente baixa, variando de 25% a 35%, bem abaixo dos 60% oferecidos pela célula a combustível. Este último é mais eficiente devido à sua temperatura operacional mais baixa. Para melhorar o desempenho dos veículos movidos a hidrogênio, a Toyota desenvolveu um plano para eliminar ainda mais a combustão do hidrogênio nos estágios iniciais de desenvolvimento dessa tecnologia. Esses estágios estão relacionados ao tamanho e localização dos tanques de hidrogênio e ao alcance que o veículo pode fornecer.

É difícil obter números precisos sobre o desempenho desses veículos, pois a tecnologia ainda está em fase experimental. No entanto, sabe-se que os primeiros protótipos de motores de combustão a hidrogênio produziram resultados medíocres, com consumo de 50 litros por 100 quilômetros. A Toyota, no entanto, melhorou o desempenho desses veículos com aumentos de alcance em torno de 30% nos protótipos mais recentes.

Em resumo, embora os powertrains a hidrogênio tenham uma faixa de desempenho relativamente baixa em comparação com as células de combustível, a Toyota está trabalhando em um plano para melhorar essa tecnologia. Os primeiros passos desse plano visam eliminar ainda mais a combustão de hidrogênio, que está relacionada à autonomia do veículo e ao tamanho e localização dos tanques de hidrogênio. Embora ainda não existam números precisos para esta tecnologia experimental, a Toyota fez progressos significativos na melhoria do desempenho de seus protótipos.

Dimensões e reabastecimento

No contexto das hélices tradicionais, o tamanho da motorização não muda muito, mas há diferenças importantes quando se trata de hidrogênio. Com efeito, o hidrogénio representa um grande desafio em termos de integração, o que dificulta a sua utilização. No entanto, a Toyota realizou recentemente experimentos com o uso de hidrogênio líquido , o que pode representar uma solução para esse problema.

Até agora, os protótipos da Toyota usavam gás hidrogênio sob alta pressão, o que exigia tanques cilíndricos difíceis de encaixar nos veículos. Por outro lado, quando o hidrogênio é líquido, é possível projetar tanques mais adequados para veículos. Isso significa que o uso de hidrogênio líquido pode oferecer uma solução viável para a integração de células de combustível de hidrogênio em veículos.

Em última análise, embora o tamanho do motor varie pouco em relação às hélices tradicionais , o hidrogênio líquido oferece novas perspectivas para veículos com célula de combustível. As experiências recentes da Toyota com o uso de hidrogênio líquido podem oferecer uma solução para os problemas de integração associados ao uso de hidrogênio gasoso de alta pressão , abrindo caminho para veículos mais eficientes e ecologicamente corretos.

A Toyota conseguiu reduzir o tempo de abastecimento do tanque de hidrogênio para um minuto e meio, graças aos seus avanços nos conceitos esportivos de hidrogênio. Isso poderia ter um impacto significativo no tempo de reabastecimento, o que tornaria o uso do hidrogênio mais conveniente para os motoristas. Ao contrário das baterias, o hidrogênio em estado líquido não requer conformidade com os padrões de pressão. No entanto, durante os testes oficiais do Corolla , a Toyota teve dificuldade em manter o hidrogênio na temperatura necessária, o que resultou em perdas por evaporação do gás com o aumento da temperatura do tanque.

Para poder usar o hidrogênio no estado líquido, é necessário montar um sistema para manter o gás em baixa temperatura e minimizar as perdas quando estiver pronto para ser queimado. Embora essa abordagem apresente desafios técnicos, ela também oferece benefícios significativos, como tempos de reabastecimento mais rápidos e maior comodidade para os motoristas de carros movidos a hidrogênio.

Em suma, a Toyota fez progressos significativos na redução do tempo de abastecimento dos tanques de hidrogênio. Embora existam problemas de manutenção de temperatura, o uso de hidrogênio líquido oferece vantagens práticas que podem acelerar a adoção dessa tecnologia na indústria automotiva.

Uma ótima experiência

A Toyota escolheu fazer do circuito seu campo de testes para seu motor térmico a hidrogênio . Os motoristas, mais do que os engenheiros, estão em melhor posição para fornecer feedback sobre sua experiência com esse tipo de motor. Os profissionais automotivos têm dificuldade em perceber as diferenças entre o funcionamento dos motores de combustão a hidrogênio e os convencionais. No entanto, eles concordam que o desempenho e a acústica desses motores são um verdadeiro prazer.

Embora os pilotos apreciem o desempenho e a acústica dos motores térmicos a hidrogênio, seu potencial no mercado de veículos alternativos de emissão zero ainda precisa ser confirmado. A Toyota afirma ter percorrido 40% do caminho para trazer carros com motores de combustão a hidrogênio para o mercado, mas os desafios técnicos permanecem. No entanto, a Toyota é conhecida por sua paixão pela indústria automotiva e seu compromisso com a pesquisa.

Embora os profissionais automotivos tenham dificuldade em perceber as diferenças entre os motores térmicos a hidrogênio e os motores convencionais, os motoristas da Toyota elogiaram o desempenho e a acústica desses motores. No entanto, seu potencial como veículos alternativos de emissão zero ainda não foi confirmado. Apesar disso, a Toyota continua comprometida com a pesquisa e afirma ter percorrido 40% do caminho para trazer carros com motores de combustão a hidrogênio para o mercado. A paixão pela indústria automotiva e o compromisso com a inovação fazem deles uma empresa a ser observada de perto.

A Toyota usa o circuito como campo de testes para seu motor de combustão a hidrogênio, que é apreciado pelos motoristas por seu desempenho e acústica. No entanto, seu potencial como veículo alternativo de emissão zero precisa ser confirmado. A Toyota afirma ter percorrido 40% do caminho para trazer carros com motores de combustão a hidrogênio para o mercado, mas os desafios técnicos permanecem. Apesar disso, a Toyota é conhecida por sua paixão pela indústria automotiva e seu compromisso com a inovação, o que a torna uma empresa a ser observada de perto no campo de veículos alternativos.

A Toyota escolheu fazer do circuito seu campo de testes para seu motor térmico a hidrogênio, que é apreciado pelos pilotos por seu desempenho e acústica. No entanto, seu potencial como veículo alternativo de emissão zero precisa ser confirmado. A Toyota afirma ter 40% do caminho para trazer carros com motores de combustão a hidrogênio para o mercado, embora os desafios técnicos permaneçam. Apesar disso, a Toyota é conhecida por sua paixão pela indústria automotiva e seu compromisso com a pesquisa, tornando-a uma empresa a ser observada de perto no campo de veículos alternativos.