Você conhece o procedimento. Você entra na estação, enche o tanque e observa o tique-taque do relógio. Cada vez que você faz isso, você está esgotando um recurso finito. Os combustíveis fósseis são apenas vida pré-histórica comprimida. A oferta está diminuindo. O preço é ditado por um punhado de nações. E para um país como os EUA, depender do petróleo estrangeiro é uma dor de cabeça para a segurança nacional que parece nunca ser resolvida. Confiamos neste combustível sujo durante séculos. Está chegando ao fim.
A solução pode estar flutuando bem acima de nossas cabeças. Literalmente.
O Paradoxo do Hidrogênio
O universo é principalmente hidrogênio. Cerca de 75% de tudo que existe é H. Mas aqui na Terra? Não são tantas coisas puras. O gás hidrogênio existe como moléculas de H2. Eles são tão leves que, se não forem presos, eles escaparão da gravidade da Terra e flutuarão para o espaço. É por isso que raramente se vê hidrogênio puro por aí. Geralmente está vinculado a outros elementos. A água é o grande problema. H2O. Hidrogênio mais oxigênio.
Tirar o hidrogênio puro dessa mistura exige trabalho. Existem vários métodos. A forma mais comum atualmente é extraí-lo do gás natural. Você também pode dividir as moléculas de água usando eletrólise. Os pesquisadores estão até pensando em produzi-lo biologicamente a partir de algas ou bactérias específicas. Parte disso é procedimento padrão. Algumas delas ainda estão no laboratório.
A Economia do Hidrogênio
Em 1970, o químico John Bockris cunhou o termo economia do hidrogênio. A ideia era simples. Um futuro onde todos os veículos funcionem com hidrogénio. Não é mais um sonho fantástico. Nós temos a tecnologia.
O componente principal é a célula de combustível. Ele gera eletricidade usando hidrogênio. Sem combustão. Apenas química.
Os fabricantes de automóveis vêm construindo carros-conceito há anos. Pense no Volkswagen Tiguan HyMotion. Ou o SUV Chevrolet Equinox Fuel Cell. Estes não são apenas projetos. Na verdade, você pode comprar um modelo de produção na Califórnia. O Honda FCX Clarity já está na estrada.
Não há mais poluição?
A promessa é limpa. A única emissão de um veículo com célula de combustível é o vapor de água. É isso. Sem monóxido de carbono. Sem óxidos de nitrogênio. Apenas ar úmido.
Mas existem obstáculos. De onde vem o hidrogênio? Se você fizer isso a partir do gás natural, ainda estará usando combustíveis fósseis. Você acabou de transferir a poluição do escapamento para a usina. Isso é realmente melhor? A resposta depende da grade. Se a eletricidade para a eletrólise vier do carvão, você estará apenas mudando o problema. Se vier da energia eólica ou solar, a equação muda completamente.
Depois, há armazenamento. O hidrogênio tem baixa densidade de energia por volume. Você precisa de tanques de alta pressão. Ou resfriamento criogênico. Isso adiciona peso. Complexidade. Custo.
A infraestrutura é outra parede de tijolos. Quase não existem estações públicas de hidrogénio em comparação com bombas de gasolina. Até que haja uma rede, o Honda FCX Clarity é uma boa novidade para os primeiros usuários em estados ensolarados. Ainda não é uma solução para o mercado de massa.
O hidrogênio pode substituir a gasolina? Sim. Deveria? Talvez. A tecnologia funciona. A física é sólida. A política está confusa. A economia está difícil. Estamos esperando o preço cair e os tanques aumentarem. Até então, você pode continuar bombeando gasolina. Ou você pode dirigir na Califórnia e ver a água escorrer do seu para-choque.
As células de combustível não apenas reduzem a poluição. Eles eliminam isso. Especificamente, emissões de carbono. Quando você gera eletricidade em uma célula a combustível de hidrogênio, as únicas saídas são calor e água. Água pura. Se todos os veículos nas estradas mudassem para esta tecnologia, a espessa poluição atmosférica que sufoca muitas cidades dos EUA desapareceria em grande parte. A maior parte dessa névoa visível vem do escapamento do veículo. A Agência de Proteção Ambiental observa que metade de todos os americanos vive em áreas onde os níveis de poluição impactam negativamente a saúde humana. Reduzir a poluição atmosférica não envolve apenas belas vistas. É uma questão de saúde.
Os motores de combustão interna estão sujos. Eles queimam combustíveis à base de carbono. Os subprodutos incluem dióxido de carbono, água e fuligem. Essas minúsculas partículas de matéria não desaparecem simplesmente. Quando os humanos os inspiram, os resultados podem ser graves. Asma. Câncer de pulmão. Outras doenças respiratórias. Depois, há o dióxido de carbono. A maioria dos cientistas concorda que o aumento do CO2 atmosférico contribui para o aquecimento global. O potencial para alterações climáticas prejudiciais em todo o planeta é real.
Transição para fontes de energia limpa
A conversão de motores de combustão interna para fontes não poluentes como o hidrogénio é crítica para o século XXI. Precisamos reduzir esses problemas. Mas a realidade da frota atual é dura. Existem mais de 130 milhões de veículos movidos a gasolina nas estradas hoje. Os carros com células de combustível não farão diferença suficiente no futuro próximo para mudar o rumo das melhorias ambientais. A barreira não é apenas ideologia. É economia.
Os primeiros carros com célula de combustível provavelmente custarão pelo menos US$ 100 mil. Esse preço os coloca fora do alcance do motorista comum. Você não pode comprar uma saída para as mudanças climáticas se o carro custar tanto quanto uma casa. A infraestrutura é outra peça que falta. Precisamos de fábricas de produção de hidrogénio. Precisamos de postos de abastecimento. Nenhum deles existe em escala ainda. Alguns observadores argumentam que os ganhos ambientais a curto prazo advirão de uma combinação de tecnologias. Carros a hidrogênio. Veículos elétricos movidos a bateria. Outros combustíveis alternativos. Uma abordagem híbrida para a rede.
Por que a poluição atmosférica persiste
A poluição atmosférica existente não irá desaparecer tão cedo. A linha do tempo é importante. A fuligem sai da atmosfera em semanas ou meses. O dióxido de carbono permanece por um tempo consideravelmente mais longo. Décadas. Mesmo que eliminássemos hoje todas as fontes de emissões de carbono, ainda seriam necessários anos para que os níveis de carbono atmosférico voltassem ao normal. A inércia do sistema climático é pesada.
Os automóveis são apenas uma fonte de emissões de carbono. Eles são significativos, mas não os únicos. As usinas termelétricas a carvão também bombeiam carbono para a atmosfera. Para evitar o aquecimento global, temos também de reduzir essas emissões. É uma guerra em várias frentes.
Eficiência de hidrogênio vs. gasolina
A eficiência é outra grande vantagem da célula a combustível de hidrogênio. Um motor de combustão interna é um desperdício. Ele usa menos de 20% da energia química da gasolina. O resto? Perdido como calor. Uma célula de combustível é consideravelmente mais eficiente. Ele utiliza cerca de 60% da energia disponível no hidrogênio. Essa é uma lacuna enorme. Você ganha mais milhas por unidade de energia. Menos desperdício.
Não há mais dependência de petróleo estrangeiro?
Importamos mais da metade do petróleo que os EUA consomem. Esse é um número impressionante. Dois terços desse petróleo importado vão direto para tanques. O transporte engole tudo. Como grande parte desta cadeia de abastecimento está no exterior, não controlamos as etiquetas de preços. Não controlamos as linhas de abastecimento. Muito desse combustível vem do Oriente Médio. Estas são regiões propensas à instabilidade política.
Os EUA tentaram quebrar esse hábito desde a década de 1970. A estratégia falhou. As importações realmente cresceram. Os ataques de 11 de Setembro de 2001 tornaram a dependência ainda mais perigosa. Não se tratava mais apenas de dinheiro. Era uma questão de segurança.
Depois, há o golpe econômico. Quando os preços do petróleo disparam, tudo fica caro. Qualquer produto que utilize petróleo para fabricá-lo ou movê-lo custa mais. A gasolina e o diesel oscilaram entre US$ 4 e US$ 5 por galão em 2008. Isso é exorbitante. Isso arrasta toda a economia.
O hidrogênio é mais barato que a gasolina?
A matemática é complicada. O Departamento de Energia dos EUA estima o custo das células de combustível da geração atual em cerca de US$ 225 por quilowatt. Isso não é competitivo. Os preços precisam cair para cerca de US$ 30 por quilowatt do hidrogênio para realmente desafiar a gasolina como fonte primária de combustível.
“O custo do hidrogénio em si, medido por quilómetro, poderá em breve ser até 50 por cento inferior ao custo actual da gasolina.”
O Conselho Nacional de Pesquisa afirma que o custo do combustível pode ser metade do custo do gás. Esta vantagem aumenta à medida que os preços do gás sobem. Além disso, o hidrogênio é convertido em eletricidade com alta eficiência. Isso é um grande negócio.
Os veículos a hidrogênio podem acabar com o vício do petróleo?
Eles podem ajudar. Mas não espere uma solução rápida. Provavelmente levará décadas até que veículos a hidrogénio suficientes cheguem à estrada para reduzir as importações. A mudança é lenta. A infraestrutura é escassa. Mas, a longo prazo, o impacto poderá ser enorme.
Estes não são apenas conceitos. Vários veículos com células de combustível (FCVs) já circulam em vias públicas.
Claridade Honda FCX
Este é o único FCV disponível para locação para particulares. E mesmo assim, você fica preso em partes da Califórnia onde existem estações de hidrogênio. O aluguel custa US$ 600 por mês. O primeiro foi para uma família da Califórnia em 25 de julho de 2008. É um nicho. É caro. Mas é real.
Chevrolet Equinox SUV com célula de combustível
A Chevy construiu frotas destes. Eles viajaram pela Califórnia, Nova York e Washington, D.C. para mostrar a tecnologia. Você não pode comprar um. Você não pode alugar um. É um veículo de demonstração. Isso prova que o estilo de carroceria do SUV funciona com uma pilha de células de combustível. É isso.
Volkswagen Tiguan HyMotion
A VW também não vendeu isso. O HyMotion juntou-se ao National Hydrogen Road Tour. Ele dirigiu de Portland, Maine, até Los Angeles. Foi uma prova de conceito. Nenhuma concessionária oferece isso.
BMW Hidrogênio 7
A BMW deu este carro para celebridades. Will Ferrell conseguiu um primeiro. Outros seguiram. Não é para o público em geral. É uma jogada de relações públicas. Períodos de uso prolongado para estrelas. Isso mostra que a tecnologia funciona. Isso não significa que você pode encomendar um da Baviera amanhã.
A economia do hidrogénio é sustentável?
A questão da infra-estrutura é iminente. Sem estações, os FCVs ficam em showrooms ou frotas de teste. A economia está mudando, mas os custos de hardware permanecem elevados. Estamos esperando que o preço do quilowatt caia. Estamos esperando que estações apareçam nos subúrbios. É um jogo longo. O vício do petróleo não será curado num único ano modelo.
A lacuna de sustentabilidade na energia do hidrogênio
Se a economia do hidrogénio pretende proporcionar aos Estados Unidos um futuro livre de poluição e de dependência do petróleo estrangeiro, deve ser sustentável. Isto é, deve ser capaz de acompanhar o aumento do crescimento populacional, o aumento da utilização de tecnologias que consomem muita energia, as mudanças na política e as mudanças nas atitudes das pessoas em relação ao ambiente e ao bem-estar das gerações futuras. Estima-se que as necessidades energéticas mundiais duplicarão até ao ano 2050. É pouco provável que a rápida diminuição da oferta de combustíveis fósseis consiga acompanhar esta procura, pelo que novos recursos energéticos serão cruciais.
Um dos principais obstáculos a uma economia sustentável do hidrogénio é que os métodos actualmente utilizados para extrair hidrogénio de moléculas maiores dependem da electricidade – e que a electricidade é gerada em grande parte por métodos que criam poluição. Se a extracção de hidrogénio for realizada utilizando electricidade de uma central eléctrica movida a carvão, não importa que a célula de combustível não polua porque a poluição ocorreu quando o hidrogénio foi extraído. Para que o hidrogénio seja uma verdadeira fonte de energia não poluente, a electricidade utilizada para extrair o hidrogénio terá de ser produzida por um método não poluente, como a energia solar. Actualmente, este normalmente não é o caso, pelo que uma economia do hidrogénio verdadeiramente sustentável exigirá mudanças substanciais na produção de energia.
O armazenamento também é um problema. O combustível de hidrogênio é armazenado na forma líquida comprimida e, com o tempo, parte dele escapa por evaporação. Se um carro a hidrogénio não for conduzido regularmente, as perdas por evaporação aumentarão consideravelmente o gasto global do combustível. E comprimir o hidrogénio líquido para um volume que possa ser transportado num carro também requer uma grande quantidade de energia, e essa energia pode ter sido gerada através de métodos que causam poluição.
Alguns especialistas acreditam que as melhorias na produção e armazenamento de hidrogénio levarão a uma economia sustentável do hidrogénio dentro de 15 a 30 anos. No entanto, a ideia de uma economia do hidrogénio tem os seus oponentes, muitos dos quais acreditam que tal economia nunca poderá ser sustentável e que os nossos recursos seriam melhor utilizados explorando outras formas de geração de energia. Poderão passar anos até que fique claro se o hidrogénio é realmente o combustível do futuro.
Muito mais informações
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Mais ótimos links
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Fueleconomy.gov
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Células de Combustível 2000
-Nova
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Claridade Honda FCX
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Departamento de Energia dos EUA
Fontes
- Bossel, Ulf e Eliasson, Baldur. “Energia e Economia do Hidrogênio”. 8 de janeiro de 2003. http://www.metanol.org/pdf/HydrogenEconomyReport2003.pdf
-Carseek. “Tecnologia automotiva com célula de combustível de hidrogênio.” http://www.carseek.com/articles/hydrogen-fuel-cell-car.html
-Clayton, Marcos. “Chamada crescente: corte nas importações de petróleo dos EUA.” O Monitor da Ciência Cristã. 5 de maio de 2005. http://www.csmonitor.com/2005/0505/p01s04-usfp.html
-FRIEDEMANN, Alice. “A Economia do Hidrogênio – Buraco Negro Energético e Econômico.” Mudança de Cultura. Setembro de 2004. (22 de agosto de 2008) http://www.culturechange.org/alt_energy.htm
-Gizmag. “Honda preparada para lançar carro com célula de combustível de hidrogênio – e posto de abastecimento doméstico.” (22 de agosto de 2008) http://www.gizmag.com/honda-fuel-cell-fcx/8394/
- Hall, Kevin G. “A independência do petróleo é possível, mas os EUA realmente a querem?” Milwaukee Journal Sentinela. 4 de março de 2006. http://www.jsonline.com/story/index.aspx?id=40957
-Huffman, Mark. “Carros com célula de combustível de hidrogênio trazem esperança, se não alívio.” Assuntos do Consumidor. 25 de junho de 2008. http://www.consumeraffairs.com/news04/2008/06/fuel_cell.html
-Llanos, Miguel. “Carros a hidrogênio prontos para rodar – por um preço.” MSNBC. 23 de junho de 2004. http://www.msnbc.msn.com/id/453676/
- Sinha, Vandana. “Volkswagen chega à estrada com carro com célula de combustível de hidrogênio.” Jornal de Negócios de Washington. 11 de agosto de 2008. http://www.bizjournals.com/washington/stories/2008/08/11/daily14.html? ana=de_rss
-Vergano, Dan. “Até agora, os carros movidos a hidrogénio são combustível para pensamentos futuros.” EUA HOJE. 21 de julho de 2008. http://www.usatoday.com/tech/science/columnist/vergano/2008-07-20-hydrogen-cars_N.htm
