Benefícios das Células de Combustível no Transporte
Para o Veículo
Para
Nossa Saúde
Para
os Estados Unidos
Para o Planeta
Para o Veículo:
Depois de um século
de constantes melhorias, o motor à combustão interna ainda somente converte
um por meio de 16% da energia da gasolina, para fazer mover as rodas do
automóvel. Todos os motores de calor tem eficiências limitadas pelo ciclo
de Carnot. A teoria termodinâmica para derivar o ciclo de Carnot mostra,
que em condições ideais, uma máquina de calor utilizada para um veículo
ou como um gerador, não pode converter toda a energia fornecida em energia
mecânica. Algo de energia calorífica é desperdiciada. Em um motor de combustão
interna, o motor aceita calor desde uma fonte a alta temperatura (T1),
parte dessa energia a converte em trabalho mecânico e dissipa o restante
para um depósito de calor a uma temperatura mais baixa (T2). Quanto maior
seja a diferença de temperatura entre a fonte de calor e o depósito de
calor, maior será a eficiência:
Eficiência Máxima
= (T1 – T2) / T1
Onde as temperaturas
T1 e T2 estão dadas em graus Kelvin
Os veículos com
células de combustível, não limitadas pelo ciclo de Carnot, se espera
que alcancem eficiências energéticas de 40 à 45 por cento e muito possivelmente
maiores. Dada a esta importante melhora em eficiência energética, os veículos
com células de combustível oferecem reduções substanciais de emissões
de gases com efeito estufa, bem como maiores alcances.
Os veículos com
células de combustível já demonstraram que são muito mais eficiêntes que
os veículos similares de combustão interna. A Toyota publicou resultados
de eficiência, mostrando que seu veículo convencional à gasolina tem uma
eficiência de tanque-a-roda de somente 16%, enquanto que sua FCVH-4 com
células de combustível à hidrogênio alcançou um 48% de eficiência tanque-a-roda
– uma surpreendente eficiência três vezes maior. A GM também anunciou
que seus protótipos com células de combustível à hidrogênio tem o dobro
de eficiência que seus veículos convencionais à gasolina.
Assim que os veículos
a células de combustível comecem a operar com combustíveis como
gás natural ou gasolina, emissões de gás com efeito estufa serão reduzidas
em uns 50%. No futuro, a combinação de células de combustível com alta
eficiência e combustíveis de fontes renováveis de energia, eliminarão
quase por completo as emissões de gases com efeito estufa.
Já que os veículos
com células de combustível operam com motores elétricos, os quais tem
muito poucas partes móveis (somente bombas e ventiladores necessárias
para fornecer combustível e refrigerante), as vibrações no veículo e o
barulho serão grandemente reduzidos e a manutenção de rotina (troca de
óleo, substituição das velas do motor) desaparecerão por completo.
As células de
combustível também tem uma grande vantagem sobre os veículos com baterias,
já que estas eliminam os tempos de recarga, permitem uma ampla faixa de
velocidades e operam logo que se lhes forneça combustível.
| |
Veículo convencional com motor a CI |
Veículo com Células de Combustível |
|
| Ambientalmente limpo |
NÃO |
SIM |
A única emissão do hidrogênio e células de combustível é a água morna. |
| Alto Desempenho |
SIM |
SIM e sobrepassan aos veículos convencionais |
Os atuais protótipos de veículos de célula de combustível, tem características
de desempenho comparáveis ou melhores que os veículos de combustão
interna, CI. Tipicamente os veículos com células de combustível
são mais rápidos fora de linha e começam a demonstrar maior potência.
Exemplo: o Focus da Ford, de CI, oferece 110HP, enquanto que
o mais novo automóvel com células de combustível Focus, também Ford,
tem uma célula de combustível Mark 902 da Ballard, com 117HP.
Eventualmente, os automóveis com células de combustível terão um
desempenho altamente superior. |
| Baixa Manutenção |
NÃO |
SIM |
Por não terem praticamente partes móveis, estes automóveis não requerem
óleo para a lubrificação nem para a manutenção geral. |
| Confiabilidade |
NÃO |
SIM |
As células de combustível tem demonstrado serem uma fonte de poder 99.9999%
confiável. |
| Conforto |
SIM para os padrões atuais, NÃO para os futuros |
SIM |
Existem muitas razões pelas quais os veículos com células de combustível
serão mais cômodos: 1) não transmissão para um passeio suave 2)
baixo ruído 3) escape limpo 4) mais espaço interior 5) mais potência
a bordo 6) maior liberdade de desenho 7) tecnologia drive-by-wire. |
| Baixo Ruído |
NÃO |
SIM |
Praticamente todo o ruído dos veículos com células de combustível vem do
compressor ou dos ventiladores. |
| Alta Eficiência |
NÃO |
SIM |
Os automóveis com células de combustível não estão limitados pelo ciclo
de Carnot, nem por conexões mecânicas que resultem em fricção, como
os automóveis de combustão interna. |
| Liberdade de Desenho |
NÃO |
SIM |
Todos os componentes de um veículo com células de combustível são elétricos
e estão conectados por cabos. Os veículos convencionais consistem
de componentes mecânicos interconectados. Este fato permite
que os desenhadores coloquem qualquer componente, em qualquer lugar
dentro do veículo, a diferença dos veículos que hoje utilizamos. |
| Potência a Bordo |
NÃO (limitada a Energia Armazenada
pela bateria) |
SIM |
Os veículos com células de combustível são basicamente fontes de poder portáteis.
Poden ser utilizados para alimentar muitos mais equipamentos electrônicos
a bordo, que os veículos convencionais e fornecer energa elétrica
a aplicações externas ao automóvel (ao acampar, obter créditos da
rede elétrica, etc.) |
Para Nossa Saúde:
Ao redor do mundo
mais de mil millões, incluídos mais de 113 milhões de Americanos, vivem
em zonas urbanas, sofrendo pela severa contaminação do ar e, de acordo
com o Banco Mundial, mais de 700.000 mortes ocorrem por essa causa, cada
ano.
De acordo com
a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA), os veículos
de motor de hoje, nos E.U.A, contribuem com: 65% do consumo do petróleo
nos E.U.A., 78% de todas as emissões de monóxido de carbono, 45% das emissões
de óxido de nitrogênio e 37% de compostos orgânicos voláteis.
Além disso, por
cada galão de gasolina fabricado, distribuído e depois consumido num veículo,
se emitem aproximadamente 25 libras de dióxido de carbono.
Se se levar hidrogênio
a bordo e este for utilizado como combustível num veículo com células
de combustível, estes terão emissões zero. Os veículos com células de
combustível operados com metanol ou outro combustível alterno, poderíam
alcançar níveis de emissões de monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio
e gases orgânicos diferentes do metano, muito menores que aqueles níveis
estabelecidos pelos padrões da Califórnia para Veículos de Ultra Baixa
Emissão e, se aproximariam a quase emissões zero.
Os benefícios
que podem ser obtidos com tão somente um 10% na penetração do mercado
de trabalho de veículos leves com células de combustível, incluem mais
de 1 milhão de toneladas por ano de emissões de contaminantes regulamentados
não emitidas ao ar e uma redução de dióxido de carbono de 60 milhões de
toneladas por ano.
Os veículos com
células de combustível também economizarão dinheiro ao consumidor de várias
maneiras. Primeiro que nada, os custos de manutenção serão mínimos já
que um veículo com células de combustível praticamente não contém partes
móveis. O consumidor também poderá utilizar seu veículo como gerador de
energia elétrica, conectándo-lo a sua casa e diminuíndo assim o uso da
sua eletricidade pagada da rede e ainda fornecendo energia complementária
a rede, durante horas pico, recebendo um pagamento por isso.
Para os Estados Unidos:
As células de
combustível aumentarão a segurança energética nacional ao reduzir e eventualmente
eliminar a dependência nos combustíveis fósseis de origem extrangeira.
A inestabilidade do preço dos combustíveis e as tensões internacionais
devido a competição pelos combustíveis fósseis limitados, serão
reduzidas.
Um programa exitoso
de transporte com células de combustível nos E.U.A., acentuará fortemente
a competitividade da indústria norteamericana no setor do transporte,
à nível mundial.
O setor do transporte
contabiliza $975 mil milhões dentro do PIB e mais de 13 milhões de empregos
nos E.U.A., de acordo a um estudo realizado pelo Departamento de Energia
(DOE). A indústria do transporte é essencial para o bem estar econômico
dos E.U.A. O estabelecer a liderança dos E.U.A. no desenvolvimento
de células de combustível para o transporte, conduzirá a maiores oportunidades
de exportação e a criação de empregos.
Para o Planeta:
Cerca de 25% de
todos os gases com efeito estufa gerados pelo homem vem do transporte
– mais da metade disso vem de veículos leves. Já que as células
de combustível reduzem significativamente os gases com efeito estufa e
outras emissões contaminantes, é uma importante tecnologia-estratégia
na luta contra o aquecimento global, o smog e qualquer outro problema
de contaminação.
A diferença dos
contaminantes do ar (monóxido de carbono, óxidos nitrosos, hidrocarbonos
e partículas - fuligem, fumaça, etc.), as emissões de gases com efeito
estufa (dióxido de carbono, metano, óxidos nitrosos, vapor de água, etc.)
de veículos, não podem ser reduzidas facilmente nem a baixo custo, empregando
dispositivos de controle adicionais como conversores catalíticos.
As células de
combustível reduzirão o ruído e a contaminação do ar a nível local, assim
como a contaminação do solo e melhorarão a saúde pública, além de aumentar
a segurança pela exposição ao combustível e outros perigos por emissões.
As células de
combustível também serão responsáveis pela redução de derrames de óleo
de motores e disposição a águas do subsolo e arroios; da redução de vazamentos
de tanques de gasolina e a resultante contaminação de águas do subsolo
(exceto veículos que utilizem gasolinas grau bomba); da criação de um
caminho a largo prazo, até um futuro energético para o transporte ambientalmente
sustentável, baseado nos recursos naturais renováveis.
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