Alunos do 3.º ano de Engenharia Aeroespacial do Instituto Superior Técnico (IST) desenvolveram um veículo ecológico – o protótipo do Projecto Shell Eco Marathon –, que pretende ser capaz de percorrer a máxima distância com o mínimo de combustível. Um projecto que resultou de uma parceria com a Air Liquide que garante o cumprimento de todas as normas de segurança exigidas pela prova e que dá visibilidade ao valor inovação da empresa, criando assim novas perspectivas para o hidrogénio enquanto vector energético alternativo.
Câmaras Verdes: Em que âmbito surge o primeiro protótipo do Projecto Shell Eco Marathon (PSEM), do Instituto Superior Técnico (IST), alimentado pela célula de combustível HidrogenIST?
António Miguel Henriques: O protótipo do PSEM surge no âmbito da prova internacional Shell Eco-Marathon, que desafia anualmente estudantes de todo o mundo a projectar, construir e testar um veículo ecológico, capaz de percorrer a máxima distância com o mínimo de combustível. Este desafio foi aceite por um grupo de alunos do 3.º ano de Eng. Aeroespacial, em Março de 2008.
Câmaras Verdes: De que forma a Air Liquide Portugal colabora neste projecto? O que se pretende com esta parceria?
António Miguel Henriques: A Air Liquide é uma das principais empresas responsáveis pelo sucesso do projecto. O Hidrogénio é um gás combustível muito leve, pelo que a organização da prova exige elevados níveis de segurança nos sistemas de abastecimento dos protótipos. Ao trabalhar em parceria com a Air Liquide, os membros do projecto garantiram a qualidade do circuito de hidrogénio, o que permitiu passar nas rigorosas inspecções técnicas. Pela segunda vez o circuito utilizado recebeu os parabéns da organização, pois apresentava dispositivos de segurança que apenas serão obrigatórios a partir da próxima edição.
Adelino Fernandes: A Air Liquide participa no projecto através do desenho, fabricação e montagem da linha de Hidrogénio para a Fuel-Cell, do sistema de segurança associado à utilização do gás no veículo e ainda do fornecimento do Hidrogénio.
O sistema de abastecimento da célula de hidrogénio do HidrogenIST, bem como o suporte técnico, são fornecidos pela Air Liquide, garantindo o cumprimento de todas as normas de segurança exigidas pelos organizadores da prova. A Air Liquide também fornece o hidrogénio necessário para os ensaios. Trata-se de um projecto que põe em valor a inovação, o dinamismo, a vontade de procurar novas soluções e isso coincide com os valores da Air Liquide, por isso foi tomada a decisão de apoio.
Com mais de 40 anos de experiência nesta área e na qualidade de líder mundial dos gases para a indústria, a saúde e o ambiente, a Air Liquide possui amplas competências tecnológicas no domínio do hidrogénio energia. O hidrogénio como vector energético é uma das apostas do Grupo, sendo uma das suas áreas estratégias de crescimento.
Câmaras Verdes: Sendo o lema da prova internacional Shell Eco-Marathon “Fazer mais com menos”, qual o desafio em termos de performance que se coloca ao HidrogenIST? Quais as garantias já dadas nesse sentido?
António Miguel Henriques: O melhor resultado alcançado pela equipa foi 1.257 Km, com o equivalente a 1 litro de gasolina. Este resultado foi fruto da utilização de algumas soluções comerciais de laboratório, nomeadamente motor eléctrico e célula. O próximo passo para a optimização do protótipo passa pela modificação e optimização destes componentes, pois não estão desenhados para este tipo de situações.
Tendo como combustível o hidrogénio, a célula de combustível é capaz de desenvolver até 1.200 watts de energia eléctrica, suficientes para o funcionamento do motor e de toda a electrónica que o controla.
Câmaras Verdes: Genericamente, quais as características do HidrogenIST e em que medida poderão promover o seu desempenho?
António Miguel Henriques: O baixo peso da estrutura tubular de alumínio aeronáutico, aliado a um atrito de rolamento mínimo permitem ao protótipo deslocar-se com um baixo consumo de energia. Assim, a electrónica de potência desenhada pelos alunos gere a energia que a célula fornece e entrega ao motor da forma mais eficiente.
Câmaras Verdes: Como funciona o sistema de fornecimento do hidrogénio à célula de combustível implementada no veículo?
António Miguel Henriques: 70 litros de hidrogénio encontram-se armazenados numa garrafa a 200 bar de pressão. O hidrogénio flui através de um redutor de pressão, baixando dos 200 bares para os 5 bares. Após a diminuição de pressão, o hidrogénio passa por uma válvula anti-retorno, que permite trocar a garrafa sem despressurizar o circuito. Passa por uma válvula de descompressão seguindo por um solenoide que fecha o circuito em caso de emergência. Após o solenoide passa pelo caudolímetro, que contabiliza a quantidade de hidrogénio que flui pelo sistema, passando novamente por uma válvula de descompressão. Após esta válvula entra na célula de hidrogénio onde, em reacção química com o oxigénio, gera electricidade, vapor de água e calor.
Adelino Fernandes: O hidrogénio está acondicionado numa pequena garrafa de gás (1 litro de capacidade geométrica) em liga leve, cheia a 200 bar. À saída da garrafa, o hidrogénio é canalizado e passa por um regulador de pressão para reduzir e ajustar a sua pressão a um valor pré-definido antes de entrar na célula de combustível onde se vai combinar com o oxigénio do ar para produzir electricidade deixando como sub-produto da reacção apenas água.
A Air Liquide desenvolve pilhas de combustível fixas e os equipamentos necessários para o seu funcionamento, geradores eléctricos portáteis que funcionam com uma pilha de combustível (exemplo: veículos de intervenção municipal).
Devido ao seu profundo conhecimento de todas as facetas do universo do hidrogénio, a Air Liquide trabalha quer nas suas aplicações futuras como combustível para os veículos privados, quer para as frotas de autocarros urbanos.
Câmaras Verdes: O hidrogénio é promissor enquanto vector energético alternativo. Quais os principais obstáculos à sua utilização/aplicação? Poderá tornar-se uma alternativa energética competitiva?
António Miguel Henriques: Embora seja um dos elementos mais abundantes do universo, a extracção do hidrogénio é um processo que consome bastante energia, o que encarece a sua produção. Se este processo for massificado, tal como aconteceu com os combustíveis fósseis, o custo de produção baixará.
Sendo um gás, os meios de armazenamento são mais complexos e caros. No entanto, empresas como a Air Liquide investem anualmente em investigação, de forma a minimizar os problemas associados ao transporte e armazenamento do hidrogénio.
Sérgio Fernandes: A solução mais utilizada e promissora é a produção de electricidade a partir de uma pilha de combustível com o hidrogénio como combustível. As pilhas de combustível podem ser utilizadas para alimentar o motor eléctrico de veículos automóveis ou em instalações fixas para produzir electricidade com potências da ordem de alguns milhares de kW. O rendimento energético global de um par de pilhas de combustível – motor eléctrico, pode atingir o dobro dos motores térmicos.
A tecnologia das pilhas de combustível está actualmente a ser aplicada em frotas cativas utilizadas em situação real, sendo a que a fase seguinte será avançar para a comercialização. A evolução da tecnologia com vista à produção industrial, para além evidentemente da existência de uma rede de abastecimento, da redução dos custos de fabrico das pilhas de combustível e o aumento da autonomia são os desafios a relevar.
Para além da aplicação em veículos, as pilhas de combustível são ainda utilizadas para fornecer energia em locais isolados, ou ainda como fonte de energia alternativa em hospitais de emergência, por exemplo.
No futuro o hidrogénio será uma energia complementar com competitividade igual ou superior às restantes energias alternativas em desenvolvimento na actualidade.
Câmaras Verdes: Dependendo a actual produção do hidrogénio do consumo de combustíveis fósseis, em particular do gás natural, quais são as reais mais-valias advindas do hidrogénio enquanto vector energético alternativo e limpo?
Sérgio Fernandes: Actualmente a produção do hidrogénio é feita essencialmente graças ao recurso a combustíveis fósseis. Mas cômputo geral, do ponto de vista de preservação do ambiente, a equação é sempre positiva porque a solução hidrogénio aplicado nos veículos garante zero poluição local.
O uso do hidrogénio como vector energético garante uma solução energética eficaz e limpa (seja por combustão directa ou como combustível para células de combustível) e um ambiente saudável devido à inexistência de espécies poluentes durante a sua utilização. Qualquer dos processos que utiliza o hidrogénio como combustível origina como sub-produto da reacção somente água na forma líquida ou vapor.
A produção do hidrogénio também pode ser também feita via electrólise da água mediante aplicação de energia eléctrica, sem recurso a combustíveis fósseis. Neste âmbito a tecnologia já fez importantes progressos, no entanto para se chegar à fase de produção industrial, ainda há algum caminho a percorrer.
