A produção de Hidrogênio – H2 a partir da reforma do etanol junto à sua distribuição tem sido proposta como alternativa ao H2V (de origem eletrolítica) para aplicações de mobilidade em veículos elétricos. Essa rota aponta como vantagem a maior facilidade de transporte do etanol até uma estação de produção e distribuição do H2, em relação ao transporte direto do H2 produzido de forma centralizada.
Nessa estação será necessária uma infraestrutura com tanque para armazenamento de etanol, um reator para reformar do etanol, um compressor de alta pressão para o H2 produzido e ainda um reservatório para armazená-lo. Essa infraestrutura demandará também o suprimento de água para o reator e de energia elétrica para o compressor.
Uma vez abastecidos, os veículos levarão o H2 comprimido para uma Célula a Combustível embarcada, a qual produzirá energia elétrica para a propulsão do veículo por motores elétricos. A Rota 1, na figura mostrada, apresenta essa alternativa destacando as respectivas eficiências ao longo do processo.
Figura: Comparação de eficiência entre três diferentes rotas para uso do etanol na mobilidade: Rota 1 – Veículo a Hidrogênio de Etanol; Rota 2 – Veículo Clássico a Etanol e Rota 3 – Veículo Híbrido a Etanol.
Comparação entre as diferentes rotas:
- Veículo a Hidrogênio de Etanol
Ainda na estação de serviço, a Rota 1 tem o H2 produzido em um reator que reforma o etanol com vapor de água a altas temperaturas (de 500 a 780°C) e o pressuriza para armazenamento. As eficiências dessas etapas foram estimadas como sendo de 75% e 90% respectivamente. Combinadas com a eficiência de uma Célula a Combustível que foi estimada em 50% e associada ainda à eficiência de 93% de um motor elétrico chegamos a uma eficiência global da ordem de 31%. Nessa rota foi assumido o uso de freio regenerativo.
Quanto ao custo, essa rota envolve operações de maior complexidade e em maior número, além da necessidade de água (cerca de 5kg por kg de H2 produzido) e de energia elétrica como insumo. Tais características implicam em investimento maior no veículo e em novas estações de serviço.
- Veículo Clássico a Etanol
Na Rota 2 foi assumido o uso de freio dissipativo que reduz a eficiência média global do veículo em cerca de 25%. A eficiência de um Motor de Combustão Interna – MCI a álcool foi assumida, em regime de operação variável, como tendo eficiência de 31%. Considerando-se o freio dissipativo, chegamos a uma eficiência Global de 23%.
Essa rota envolve a menor complexidade dentre as três consideradas, implicando em menor necessidade de investimento inicial no veículo e dispensando investimento em estações de serviço.
- Veículo Híbrido a Etanol
Na Rota 3 a eficiência do MCI a álcool, em condições ótimas de operação alimentando um gerador foi estimada em 32%. Combinada com a eficiência do motor elétrico nos leva a uma eficiência global de 30%. Tal como na Rota 1, foi assumido o uso de freio regenerativo.
A Rota 3 envolve complexidade intermediária entre as duas outras rotas, implicando em investimento inicial no veículo igualmente intermediário e dispensando investimento em estações de serviço.
Como se pode observar, a Rota 1 – Veículo a Hidrogênio de Etanol tem um desempenho energético melhor que a Rota 2 – Veículo Clássico a Etanol, mas muito próximo do desempenho da Rota 3 – Veículo Híbrido a Etanol, embora apresente o inconveniente de um custo sensivelmente superior às rotas 1 e 2, além de demandar água como insumo.
Professor Mario Olavo Magno de Carvalho | Consultor da SER
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