Pedeorelha | Quais são os benefícios dos veículos movidos a hidrogênio?

Jacob Hoover
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O Volkswagen Tiguan HyMotion é um exemplo de veículo-conceito movido por uma célula de combustível de hidrogênio. Veja mais fotos de veículos movidos a combustível alternativo. Volkswagen da America

Cada vez que você coloca gasolina em seu carro, você esgota levemente o suprimento mundial de combustíveis fósseis. Esses combustíveis, que incluem petróleo e carvão, são os restos condensados de organismos vivos desde os tempos pré-históricos. O fornecimento desses combustíveis é limitado e, eventualmente, acabará. Pior ainda, muito desse suprimento de petróleo é controlado por algumas nações abençoadas com abundância de petróleo e essas nações podem ditar tanto o suprimento de petróleo quanto seu preço. Além disso, a dependência de combustíveis fósseis por uma nação como os Estados Unidos complica ainda mais as questões já complexas de relações exteriores e segurança nacional. Os combustíveis fósseis atenderam a grande parte das necessidades mundiais de energia por vários séculos, mas há um limite de quanto tempo eles podem continuar a fazê-lo no futuro.

Galeria de imagens de veículos de combustível alternativo

O universo em que vivemos é feito de aproximadamente 75% de hidrogênio, embora haja surpreendentemente pouco hidrogênio puro aqui na superfície da Terra. O gás hidrogênio geralmente existe como H₂ moléculas, nas quais dois átomos de hidrogênio estão ligados. Porque H₂ as moléculas são tão leves que o gás hidrogênio não contido pode facilmente flutuar até o topo da atmosfera terrestre e escapar para o espaço. A maior parte do hidrogênio no nível do solo está ligado na forma molecular a outros elementos - na água, por exemplo, onde o hidrogênio é combinado com o oxigênio para formar H₂Moléculas O.

Existem vários métodos que podem ser usados para produzir hidrogênio puro a partir de moléculas contendo hidrogênio. O hidrogênio pode ser extraído do gás natural (de longe o método mais comum), pode ser removido da água por eletrólise ou pode ser produzido biologicamente a partir de algas ou de certos tipos de bactérias. Alguns dos métodos mais promissores de produção de hidrogênio ainda estão sendo pesquisados, enquanto outros, como a extração do gás natural, são de uso comum.

Em 1970, o químico John Bockris cunhou o termo economia de hidrogênio para se referir a um futuro em que todos os veículos usariam hidrogênio como combustível. Um passo importante nessa direção foi o desenvolvimento de um dispositivo chamado célula de combustível, que gera eletricidade usando hidrogênio. Os principais fabricantes de automóveis já produziram carros-conceito movidos a células de combustível, o Volkswagen Tiguan HyMotion e o Chevrolet Equinox Fuel Cell SUV são dois exemplos, e pelo menos um modelo de produção de célula de combustível de hidrogênio já está disponível na Califórnia, o Honda FCX Clarity.

Por que o impulso para a tecnologia do hidrogênio? É realmente muito melhor do que o consumo de combustível fóssil? E quanto à economia do hidrogênio - é mesmo possível? Respire fundo e leia a próxima página.

Conteúdo

Não há mais poluição?
Chega de dependência de petróleo estrangeiro?
A economia do hidrogênio é sustentável?

O tráfego da tarde flui ao longo das ruas de Pequim cheias de fumaça em 14 de julho de 2008. É possível para veículos movidos a células de combustível de hidrogênio reduzir a poluição do ar? FREDERIC J. BROWN / AFP / Getty Images

Um dos benefícios mais importantes de uma economia de hidrogênio é que as células de combustível não são poluentes. Nenhuma emissão de carbono é produzida quando a eletricidade é gerada em uma célula de combustível. Uma célula de combustível de hidrogênio produz dois subprodutos - calor e água. Se todos os veículos na estrada fossem movidos por uma célula de combustível de hidrogênio, as nuvens conhecidas de poluição que pairam sobre muitas cidades dos EUA, a maioria das quais vem do escapamento de veículos, desapareceriam em grande parte. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental, metade de todos os americanos vive em áreas onde há poluição suficiente para produzir um efeito negativo na saúde humana, portanto, reduzir a poluição seria um benefício significativo.

Motores de combustão interna, que queimam combustíveis derivados do elemento carbono, produzir vários subprodutos, principalmente dióxido de carbono, água, e as minúsculas partículas de matéria a que nos referimos como fuligem. A fuligem, quando ejetada no ar respirado por humanos, pode causar asma, câncer de pulmão e outras doenças. Além disso, a maioria dos cientistas acredita que o aumento da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera contribui para o aquecimento global, que pode eventualmente causar mudanças climáticas prejudiciais em grande parte do nosso planeta..

A conversão de motores de combustão interna em fontes de combustível não poluentes, como o hidrogênio, será importante para reduzir esses problemas no 21^st século. Mas com mais de 130 milhões de veículos movidos a gasolina nas estradas hoje, é improvável que os carros com célula de combustível façam diferença suficiente no futuro próximo para produzir melhorias ambientais significativas. Estima-se que os primeiros carros com célula de combustível custarão pelo menos US $ 100.000, o que os colocará fora do alcance do motorista comum. Outro ponto a ser destacado é que a infraestrutura necessária para tornar esses carros práticos, incluindo unidades de produção de hidrogênio e postos de abastecimento, ainda não está disponível. Alguns observadores acreditam que, no curto prazo, as mudanças ambientais virão por meio do uso combinado de carros a hidrogênio e outros tipos de veículos, incluindo carros elétricos movidos a bateria e carros que usam outras formas alternativas de combustível.

A poluição atmosférica existente não irá embora tão cedo. A fuligem sai da atmosfera em questão de semanas ou meses, mas o dióxido de carbono permanece por um tempo consideravelmente mais longo. Mesmo se todas as fontes de emissões de carbono fossem eliminadas hoje, ainda poderia levar décadas para os níveis de carbono na atmosfera voltarem ao normal. Além disso, os automóveis são apenas uma das fontes de emissão de carbono. Outros, como usinas de energia a carvão, também teriam que ser grandemente reduzidos a fim de prevenir o aquecimento global.

Eficiência de hidrogênio

Outra grande vantagem de uma célula de combustível de hidrogênio é sua eficiência. Um motor de combustão interna usa menos de 20% da energia química da gasolina, o que o torna um processo relativamente ineficiente. Uma célula de combustível, por outro lado, é consideravelmente mais eficiente, utilizando cerca de 60 por cento da energia disponível no hidrogênio.

Um novo veículo movido a hidrogênio da Nissan é exibido durante um evento Hydrogen Ride and Drive no Liberty Science Center em 13 de agosto de 2008 em Jersey City, N. J. Spencer Platt / Getty Images

Mais da metade do óleo usado nos Estados Unidos é importado de outros países. Isso tem um impacto significativo na economia dos EUA. Dois terços desse petróleo importado são usados para transporte. Como tanto petróleo vem de fora dos Estados Unidos, as mudanças nos preços e na oferta estão fora de nosso controle. Grande parte do petróleo vem de regiões politicamente instáveis do Oriente Médio. As tentativas de libertar os EUA da dependência do petróleo do Oriente Médio datam da década de 1970; no entanto, a quantidade de petróleo importada realmente aumentou desde então. Além disso, a preocupação com a dependência do petróleo dos EUA cresceu ainda mais após os eventos terroristas de 11 de setembro de 2001.

Outro problema com nossa dependência do petróleo é que o aumento dos preços do petróleo afeta toda a economia dos Estados Unidos, aumentando o preço de quase todos os produtos que usam petróleo em sua fabricação ou que requerem petróleo para chegar ao mercado. Os preços do petróleo aumentaram acentuadamente nos últimos anos, com o preço da gasolina e do óleo diesel oscilando na faixa de US $ 4 a US $ 5 por galão ao longo de 2008.

O hidrogênio será mais barato que a gasolina? O Departamento de Energia dos EUA estima que as células de combustível da geração atual produzem eletricidade a um preço de aproximadamente $ 225 por quilowatt. Infelizmente, os preços precisarão cair para cerca de US $ 30 por quilowatt antes que o hidrogênio seja competitivo com a gasolina como combustível; no entanto, o National Research Council prevê que o custo do hidrogênio em si, medido por milha, poderá em breve ser até 50% menor do que o custo atual da gasolina. Obviamente, essa vantagem continuará aumentando à medida que o preço do gás aumenta. A eficiência com a qual o hidrogênio é convertido em eletricidade também lhe dá uma vantagem substancial.

Os veículos a hidrogênio podem ajudar a quebrar nosso vício em petróleo? Os veículos a hidrogênio ajudarão a reduzir essa dependência, mas provavelmente levarão décadas antes que veículos a hidrogênio suficientes estejam em uso diário para fazer uma diferença significativa nas importações de petróleo. No longo prazo, no entanto, o impacto dos carros a hidrogênio pode ser considerável.

Os carros a hidrogênio não são apenas os carros do futuro - vários veículos com célula de combustível (ou FCVs) estão na estrada agora:

O Honda FCX Clarity: Este é o único veículo com célula de combustível que pode realmente ser alugado por particulares, mas apenas em partes da Califórnia onde os postos de abastecimento de hidrogênio estão instalados. A Honda cobra US $ 600 por mês pelo aluguel do FCX. O primeiro FCX foi entregue a uma família da Califórnia em 25 de julho de 2008.
SUV de célula de combustível Chevrolet Equinox: Frotas de SUVs Equinox movidos a célula de combustível têm percorrido a Califórnia, Nova York e Washington, D.C., para demonstrar a tecnologia. Este veículo não está disponível para aluguel ou compra.
Volkswagen Tiguan HyMotion: Como a Chevrolet, a Volkswagen não está pronta para vender ou alugar este veículo, mas o HyMotion fazia parte de um National Hydrogen Road Tour que ia de Portland, Maine, a Los Angeles, Califórnia.
BMW Hydrogen 7: Embora ainda não esteja disponível para o público em geral, a BMW tem dado este veículo a celebridades - começando com o ator Will Ferrell - por longos períodos de uso.

Tem uma população de menos de 300.000 pessoas, mas Reykjavik, Islândia, está se posicionando para se tornar a primeira economia de hidrogênio sustentável do mundo. Arctic-Images / Getty Images

Se a economia do hidrogênio vai proporcionar aos Estados Unidos um futuro livre de poluição e dependência do petróleo estrangeiro, ela deve ser sustentável. Ou seja, deve ser capaz de acompanhar o aumento do crescimento populacional, o aumento do uso de tecnologia que consome muita energia, as mudanças na política e as mudanças nas atitudes das pessoas em relação ao meio ambiente e ao bem-estar das gerações futuras. Estima-se que as necessidades mundiais de energia dobrarão até o ano 2050. É improvável que os suprimentos cada vez menores de combustíveis fósseis possam atender a essa demanda, portanto, novos recursos de energia serão cruciais.

Um dos principais obstáculos para uma economia de hidrogênio sustentável é que os métodos atualmente usados para extrair hidrogênio de moléculas maiores dependem da eletricidade - e que a eletricidade é gerada em grande parte por métodos que criam poluição. Se a extração de hidrogênio for realizada usando eletricidade de uma usina movida a carvão, não importa que a célula a combustível não polua porque a poluição ocorreu quando o hidrogênio foi extraído. Para que o hidrogênio seja uma verdadeira fonte de energia não poluente, a eletricidade usada para extrair o hidrogênio precisará ser produzida por um método não poluente, como a energia solar. No momento, esse geralmente não é o caso, então uma economia de hidrogênio verdadeiramente sustentável exigirá mudanças substanciais na geração de energia.

O armazenamento também é um problema. O hidrogênio combustível é armazenado na forma líquida comprimida e, com o tempo, parte dele escapa por meio da evaporação. Se um carro movido a hidrogênio não for dirigido regularmente, as perdas por evaporação aumentarão consideravelmente o gasto total com o combustível. E comprimir o hidrogênio líquido a um volume que pode ser transportado em um carro também requer uma grande quantidade de energia, e essa energia pode ter sido gerada usando métodos que causam poluição.

Alguns especialistas acreditam que as melhorias na produção e armazenamento de hidrogênio levarão a uma economia de hidrogênio sustentável em 15 a 30 anos. No entanto, a ideia de uma economia de hidrogênio tem seus oponentes, muitos dos quais acreditam que tal economia nunca será sustentável e que nossos recursos seriam mais bem aproveitados explorando outras formas de geração de energia. Pode levar anos antes que fique claro se o hidrogênio é realmente o combustível do futuro.

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