As células de combustível

Desenvolvimento sustentável: pesquisa de energia limpa para conexão de longo prazo

por Yves Martin, Argus de l'Automobile, 6.2.2003

O que sucederá o petróleo no coração de nossos carros? Se vários sistemas estão nas fileiras, nenhum consegue, pois o desafio é difícil de enfrentar.

Problemas de transporte

O transporte, que se tornou uma ferramenta essencial, é rastreado por seu inimigo número um, a poluição. De fato, a constante produção crescente de dióxido de carbono (CO1), responsável pelo efeito estufa que causa o aquecimento global, tornou-se uma importante questão ambiental. É por isso que um grande número de países industrializados - com exceção dos Estados Unidos - assinou, em 02, o acordo de Kyoto, no qual eles se comprometem a reduzir sua produção de CO1997.

Após essa convenção, as autoridades européias estabeleceram padrões draconianos de antipoluição para o automóvel.

No entanto, limitar as emissões poluentes dos carros não é um fim em si. Além disso, como observa Pierre Zerlauth, coordenador técnico do Michelin Challenge, "os poluentes locais (nota: no nível do carro) são mais bem controlados". A poluição gerada pela cadeia de produção - do armazenamento à distribuição da energia usada no carro - também deve ser levada em consideração. Depois, falamos de um balanço energético geral, ou seja, da poluição "bem no volante".

"Do poço ao volante"

Estudos foram realizados em diferentes fontes de energia para determinar as mais vantajosas em termos de redução das emissões de CO02.

Entre eles estão o GLP (gás liquefeito de petróleo), GNV (gás natural para veículos), eletricidade, hidrogênio (usado como combustível ou em uma célula de combustível).

No entanto, como Philippe Pinchon, diretor do centro de resultados de energia dos motores do IFP (Instituto Francês do Petróleo), destaca: “Ao falar sobre balanço energético, quatro fatores devem ser levados em consideração: o efeito estufa , eficiência energética, custo e disponibilidade de energia. "

É aqui que fica complicado! Tome o motor elétrico como exemplo: o mais ecológico. Dependendo do modo adotado para a produção de eletricidade, o equilíbrio ecológico pode ser desastroso. Por exemplo, o produzido na Alemanha, a partir de usinas termelétricas a carvão, mostra um saldo negativo com uma produção de CO02 de 460 gramas por quilowatt por hora, o que corresponde aproximadamente à média européia. Por outro lado, a eletricidade produzida pelas usinas nucleares francesas emite apenas 100 g / kWh. O balanço mais desastroso é o da Grécia, onde a produção de eletricidade gera cerca de 900 g / kWh de CO02.

Seguindo esse raciocínio, percebemos que o uso de uma célula a combustível não é tão ecológico quanto isso.

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De fato, existem dois métodos para produzir hidrogênio, o combustível básico de uma célula de combustível: ou é gerado a bordo do veículo, através de um reformador (dispositivo que extrai hidrogênio de hidrocarbonetos), ou provém de usinas elétricas e é distribuído como combustível convencional (na forma gasosa ou líquida). Se a primeira solução reduz a produção de CO02, emite muitos outros poluentes nocivos ao meio ambiente, devido ao controle incompleto da reforma. É por isso que é preferível produzir hidrogênio em uma central elétrica onde o processo é melhor controlado, mas, neste caso, surge o problema (insolvente?) Da distribuição e armazenamento de hidrogênio.

Referindo-se à tabela de emissões de C02 abaixo, observamos que não faz sentido usar hidrogênio líquido.

De fato, a energia necessária para liquefazer o gás é importante e aumenta a produção de CO50 desse setor em 2%. A vantagem vem, portanto, do uso de hidrogênio comprimido. Novamente, dependendo do país e da fonte de extração, o saldo varia de um extremo ao outro. assim,o melhor resultado é obtido quando o hidrogênio é produzido a partir de gás natural usando eletricidade de usinas nucleares francesas. Contudo, esta solução tem a desvantagem de um preço de custo exorbitante, de 24 a 29 EUR por gigaJoule (contra 7 EUR / GJ pela produção e distribuição dos super 95 e 98 sem chumbo e 6 EUR / GJ por diesel e 13 EUR / GJ para o GPL).

A solução é, portanto, combinar várias soluções para obter o máximo benefício desses setores.

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Assim, o carro que ofereceria a melhor relação entre custo, poluição e eficiência deve adotar um motor híbrido a diesel e elétrico com uma bateria de grande capacidade (capaz de armazenar muita energia) e equipado com uma bateria. combustível fornecido com hidrogênio comprimido. O único carro híbrido vendido na França (nota do editor: a um preço muito alto), o Toyota Prius ainda está longe desse refinamento.

Tabela comparativa de tecnologias de transporte (clique para ampliar)


Diesel; Diesel FT diesel Fischer-Tropsch (diesel sintético); Éter dimetílico DME (combustível sintético); Ésteres metílicos da EMVH de óleos vegetais: gasolina; Éter etílico-terc-butílico-ETBE (resultante da fermentação de açúcar de beterraba ou milho e petróleo); etanol EtTOH; gás natural; GPL; Combustível H2; H2 comprimido; H2 líquido; metanol MeOH; gasolina

O preocupante aumento de C02

Durante um século, o efeito estufa tendeu a se deixar levar, causando um aumento geral nas temperaturas, através do aumento do dióxido de carbono (C02) contido na atmosfera. Somente esse gás é responsável por metade desse fenômeno.

A concentração de CO02 é hoje um quarto maior do que era no século passado. Um nível de poluição nunca alcançado nos últimos 600 anos.

Esse dióxido de carbono provém essencialmente do uso de combustíveis fósseis (carvão, combustível, gás natural) em diferentes setores de atividade: indústria, energia e transporte. Estes últimos representam mais de um quarto das emissões de CO02 nos países industrializados, e essa proporção está aumentando constantemente. As inúmeras perspectivas traçadas pela Agência Internacional de Energia (AIE) prevêem um forte aumento no total de emissões de CO02 na próxima década: entre 31% e 42%…

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Do Rio a Kyoto, uma lenta evolução

Em junho de 1992, no Rio de Janeiro, 178 países e 50 empresas internacionais se comprometeram com o desenvolvimento sustentável e assinaram um acordo visando estabilizar as concentrações de gases de efeito estufa, todas as fontes de produção combinadas (plano de ação internacional chamada Agenda 21). Essa convenção-quadro então recomendou que os países desenvolvidos reduzissem seu nível de emissões ao de 1990.

Três anos depois, em Berlim, os Estados embarcaram em um novo processo que deveria levar à redução das emissões de CO02. Um protocolo foi adotado em dezembro de 1997 no final da conferência de Kyoto. Somente os Estados Unidos não assinaram.

A União Européia, por sua vez, compromete-se a reduzir sua produção de CO8 em 2% até 2010. Essa redução será distribuída de acordo com os níveis de emissão observados em 1990 nos diferentes países membros, e sua necessidade de desenvolvimento e sua demografia. Assim, o objetivo para a Alemanha é uma diminuição de 21%, a da Grécia, um aumento limitado a 25% e a da França, a igualdade.

A frota de carros representa cerca de 12% da produção total de CO2 de origem humana no continente e 2% em todo o mundo. Em 1995, um novo carro europeu emitiu 165 g / km, contra 191 g / km para um japonês e 260 g / km para um americano.

Em julho de 1998, a Associação dos Fabricantes Europeus de Automóveis (ACEA) assumiu um compromisso com a Comissão Europeia. Este inclui um duplo objetivo. Inicialmente, a Associação comprometeu-se a produzir carros destinados ao mercado europeu cujas emissões de CO2 não excederiam 120 g / km em 2012 (ou seja, um consumo médio de 4,9 l por 100 km). Em seguida, comprometeu-se a respeitar um nível intermediário para os carros vendidos em 2008, com um nível médio de emissão de CO2 de 140 g / km ou um consumo médio de 5.7 l por 100 km.

Saiba mais sobre células de combustível

- Artigo comparativo de Sciences et Avenir
- Estudo de cogeração com célula a combustível

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