EVs com bateria versus EVs com célula de combustível: o hidrogênio poderia alimentar seu próximo carro?

Não há debate – os veículos elétricos a bateria (ou BEVs) são atualmente reis, pelo menos quando se trata de vendas. Existem dezenas de modelos de veículos elétricos com bateria e muitas estações de carregamento – embora ainda longe do suficiente.

Mas embora os BEVs sejam a escolha óbvia neste momento, ainda há muito debate sobre se isso permanecerá verdade – ou se um dia, eventualmente, os veículos a hidrogénio (vulgarmente conhecidos como veículos eléctricos de célula de combustível, ou FCEVs) assumirão o controlo. .

Este debate também pode ficar um tanto acalorado online. Os fãs do FCEV veem a tecnologia como um caminho óbvio a seguir, tanto por uma questão de conveniência como para ajudar a resolver alguns problemas relacionados com as questões climáticas que surgem da produção de BEV. Outros, no entanto, não estão muito entusiasmados com a ideia de mudar de tecnologia mais uma vez e preferem iterar e refinar o modelo de bateria que claramente se tornou mais popular.

Para quem não conhece, os veículos a hidrogênio, como o nome sugere, usam hidrogênio para criar eletricidade. Do ponto de vista do motorista, a experiência é bastante semelhante a reabastecer um tanque de gasolina. Você vai até uma bomba com uma mangueira e bombeia fluido para dentro do veículo – mas em vez de gasolina, é hidrogênio comprimido em estado líquido. Este líquido altamente inflamável é então combinado com o oxigênio do ar na célula de combustível, o que resulta na produção de eletricidade. Os únicos subprodutos? Calor e água – então sim, seu carro precisará… aham… fazer suas necessidades ao longo do caminho. Claro, tudo isso pressupõe que tudo esteja realmente funcionando corretamente, mas falaremos disso em breve.

A conveniência é rei

Os defensores dos veículos a hidrogénio citam a conveniência como um grande motivo para impulsionar a tecnologia, e isso faz sentido. Afinal, carregar veículos elétricos simplesmente não é a melhor experiência. A tecnologia de carregamento de EV está melhorando, mas carregar em uma estação de carregamento rápido geralmente leva pelo menos 20 minutos, e isso se você não tiver que esperar que o carregador fique livre. Isso é bem diferente de encher um tanque de gasolina em dois ou três minutos no caminho do trabalho para casa.

Conforme mencionado, a experiência de reabastecer um veículo a hidrogénio é muitas vezes muito semelhante à de um veículo com motor de combustão interna. Mas,como muitos jornalistas destacaram nos últimos tempos , reabastecer um FCEV muitas vezes não dá certo. As bombas são muito escassas (havia apenas 50 estações no total em 2023, de acordo com o Departamento de Energia ) e muitas vezes não funcionam. Isto também se aplica às estações de carregamento de veículos elétricos, mas embora ainda não existam estações de carregamento de veículos elétricos suficientes, existem muitas vezes mais do que estações de reabastecimento de hidrogénio.

“Além do interesse do consumidor, os BEVs têm uma infraestrutura de carregamento muito mais forte em todos os EUA”, afirma Kat Garside, editora da Integrity Energy , que ajuda empresas e proprietários de residências a reduzir despesas com energia. “Existem mais de 61.000 estações públicas de carregamento rápido de veículos elétricos de nível 2 ou DC disponíveis em todo o país. Além disso, o governo federal anunciou um orçamento de 50 milhões de dólares para expandir o acesso a estações de carregamento públicas.”

Vamos supor por um minuto que existam tantos postos de abastecimento de FCEV quanto postos de carregamento de EV, e que uma porcentagem semelhante deles realmente funcione. Nesse caso, reabastecer um FCEV seria muito mais conveniente num posto público. Como levaria apenas alguns minutos, haveria muito menos congestionamento nas estações e, mesmo que todas as estações estivessem sendo usadas, você provavelmente não teria que esperar muito para acessar uma delas. Claro, isso está longe da realidade. Existem apenas algumas estações no momento e, novamente, há muitos problemas em torno de sua confiabilidade.

Mas mencionei que reabastecer um FCEV é mais conveniente em uma “estação pública” porque há um componente chave na recarga de BEV que os torna muito mais convenientes para uma grande parte dos motoristas – a capacidade de carregar em casa. Isso é ainda mais conveniente do que abastecer um FCEV para uso diário. Tudo o que você precisa fazer é conectá-lo quando chegar em casa e não precisará ir a lugar nenhum para reabastecer.

Neste momento, em média, a maioria dos FCEVs tem um alcance ligeiramente maior do que a maioria dos BEVs – até cerca de 400 milhas ou mais. Isso não é muito mais do que os BEVs, que geralmente têm um alcance de cerca de 300 milhas, mas ainda é mais.

“As vantagens dos FCEVs são maior autonomia, reabastecimento rápido (comparável à gasolina), melhor desempenho e durabilidade (as células de combustível podem durar até 20 anos ou mais); além disso (e isso é fundamental para trabalhos pesados), eles não suportam o peso das baterias”, disse Andrea Landi, fundadora da Landi Technologies , uma empresa de tecnologia de energia limpa.

O hidrogénio é muito mais denso em energia do que a tecnologia moderna de baterias, o que ajuda a contribuir para uma autonomia mais elevada. Mas até agora isso não se traduziu em uma guarda florestal muito mais longa para os consumidores. Isso se deve em grande parte ao fato de os equipamentos envolvidos no armazenamento do hidrogênio comprimido, como os tanques de alta pressão, pesarem muito. Portanto, embora o hidrogénio seja tecnicamente muito mais denso em termos de energia por si só, os FCEVs não podem realmente aproveitar isso neste momento para uma gama drasticamente diferente.

Há mais uma área importante onde os FCEVs são mais convenientes – em climas frios. Os BEVs sofrem em termos de alcance e velocidade de carregamento em climas mais frios, enquanto os FCEVs podem funcionar perfeitamente em temperaturas extremamente baixas, sem qualquer perda de eficiência.

Um pouco não relacionado, mas ao escrever este artigo, me fez querer um híbrido plug-in – um que tenha bateria para viagens curtas e tanque de hidrogênio para viagens mais longas. Eu discordo.

O que é realmente mais eficiente?

Deixando a conveniência de lado, o que é realmente mais eficiente? Esta é uma pergunta complicada de responder – há muita coisa envolvida na eficiência. Ao comparar VEs e veículos de combustão interna (ICE), a ciência é bastante clara. Embora a produção de baterias torne a produção de VEs menos eficiente do que os carros ICE, os VEs alcançam e superam os veículos ICE em questão de apenas alguns anos.

Mas há menos dados sobre EVs e FCEVs, e considerando o facto de nenhum deles emitir gases com efeito de estufa por si só, resta-nos comparar dados mais complicados. Eles se dividem em dois grupos principais – produção de veículos e produção de combustível (e transporte).

Geralmente, há menos emissões envolvidas na produção de FCEV do que na produção de EV. Isso se deve a um componente EV – a bateria. As baterias EV não são apenas complicadas de fabricar, mas também envolvem geralmente a utilização de metais raros, que têm de ser extraídos e transportados. Alguns FCEVs também têm bateria, mas ela não é tão grande e sua produção não envolverá tantas emissões.

Abastecer EVs, no entanto, é mais eficiente agora. Os veículos eléctricos podem estar completamente limpos ou relativamente sujos, mas a rede eléctrica nos EUA está a ficar mais limpa ao longo do tempo e muitos condutores carregam-nos através de energia solar. Nos EUA, 95% do combustível de hidrogénio é criado a partir do gás natural, o que torna a sua produção pior para o ambiente, uma vez que este método de produção de hidrogénio resulta em emissões de CO2.

A produção de hidrogénio provavelmente também se tornaria mais limpa se os FCEV se tornassem mais populares. Por exemplo, outro método de produção de hidrogénio é chamado eletrólise, e envolve a passagem de uma corrente elétrica através da água – e não produz emissões em si. Mas isso não é perfeito – a produção de electricidade para electrólise pode envolver emissões de gases com efeito de estufa, e não parece necessariamente tão eficiente usar electricidade para criar hidrogénio, apenas para depois usar hidrogénio para criar electricidade para alimentar um carro, em vez de apenas usando a eletricidade para carregar um carro.

Por último, alguns materiais vegetais podem produzir hidrogénio, tal como algum lixo – e foram iniciados projectos-piloto para utilizar aterros e águas residuais para produzir hidrogénio, mas estão numa fase muito inicial.

E quanto aos custos de propriedade?

Este é outro um pouco complicado de resolver. O combustível de hidrogénio é extremamente caro neste momento – mas isso tem a ver em grande parte com o facto de existirem tão poucos FCEV no mercado e, como resultado, a produção muito limitada de combustível de hidrogénio para os consumidores. Encher um tanque pode custar algumas centenas de dólares – muito mais do que carregar um carro. Mas, se os FCEV se tornassem mais populares, isso mudaria.

Os EVs são muito baratos de manter. Os EVs não têm motor e as únicas partes móveis são os eixos e as rodas movidas pelos motores elétricos. Eles não precisam de trocas de óleo ou manutenção do motor – apenas uma rotação dos pneus de vez em quando. No decorrer de seu ciclo de vida, depois de pelo menos 10 anos ou mais, você poderá descobrir que precisa substituir a bateria, o que é caro. Mas essa é realmente a única forma importante de manutenção que a maioria dos proprietários de veículos elétricos terá de realizar – e mesmo assim, isso somente depois de muitos anos de propriedade do veículo.

Os FCEVs funcionam de forma diferente dos veículos ICE e BEVs. Eles armazenam hidrogênio combustível em um tanque especial e depois combinam o hidrogênio com o oxigênio para criar uma reação que alimenta o motor elétrico do carro. Isto ainda envolve menos peças móveis e mais simplicidade do que os veículos ICE e, como resultado, requerem muito menos manutenção do que os carros movidos a gás, mas têm mais peças móveis do que os BEVs e, como tal, provavelmente acarretam um custo de manutenção mais elevado. .

Geralmente, os FCEVs são mais caros de possuir. O hidrogênio é muito mais caro que a eletricidade e é improvável que isso mude tão cedo. Os FCEVs têm mais peças móveis que requerem atenção, embora os BEVs tenham uma bateria grande que pode eventualmente precisar ser substituída. Mas os BEVs mais do que compensam isso com custos de reabastecimento mais baixos.

“O hidrogénio é caro de produzir, difícil de armazenar e a infraestrutura é quase inexistente”, disse Troy Fox, cofundador e diretor-diretor da Evergreen Electrical , um fornecedor de estações de carregamento doméstico na Austrália. “Claro, os FCEVs podem criar um nicho em áreas como o transporte rodoviário, onde você precisa de reabastecimento rápido e de longo alcance, mas para a maioria de nós, os BEVs simplesmente fazem mais sentido.”

Previsões

A Toyota pode ter investido pesadamente em veículos a hidrogênio, mas todas as outras grandes montadoras fizeram uma aposta diferente – em BEVs. O resultado final? Mesmo que os FCEVs fossem objetivamente melhores, ainda teriam uma séria batalha difícil pela frente. Na verdade, a Toyota é um exemplo perfeito disso. Depois de apostar alto no hidrogénio, a empresa mostrou-se muito relutante em gastar no desenvolvimento de veículos elétricos, e o resultado é que, sem dúvida, o fabricante de automóveis mais inovador de meados da década de 2000 ainda está muito atrasado no desenvolvimento de veículos elétricos até hoje.

Os outros não querem ter que tomar essas decisões. Com milhares de milhões já gastos na produção e desenvolvimento de VE, na criação de estações de carregamento de VE, ainda em rápido crescimento, e na comercialização de todo o pacote, uma mudança para FCEV seria extremamente complicada. Todas aquelas estações de carregamento? Eles seriam demolidos ou convertidos em outra coisa. Sim, a Electrify America não vai querer fazer isso.

Como tal, não vejo os FCEVs a tornarem-se populares tão cedo. É também uma situação do ovo e da galinha – os fabricantes de automóveis constroem novos veículos a hidrogénio ou apoiamos a infra-estrutura necessária para os abastecer? Isso também era um problema para os VEs – mas com a bola rolando na infraestrutura e nos novos modelos, está a caminho de ser completamente resolvido. E mesmo sem estações de carregamento rápido, os clientes poderiam pelo menos carregar em casa. Depois, há o fato de que o carregamento de veículos elétricos está cada vez mais rápido e o alcance dos veículos elétricos está cada vez maior.

Mas embora eu não ache que veremos a adoção generalizada de FCEVs pessoais tão cedo, talvez haja mais espaço para a energia do hidrogénio noutros mercados. A densidade do combustível de hidrogênio o torna uma opção atraente para semi-caminhões, por exemplo.

“Para veículos comerciais, especialmente médios e pesados, o peso (e o espaço) das baterias pode ser um problema”, continuou Landi.

Ainda mais emocionante? A perspectiva de utilizar combustível de hidrogénio para coisas como a aviação, onde empresas como a Airbus anunciaram o objectivo de criar uma aeronave movida a hidrogénio até 2035, e estão até a preparar o ecossistema para a criação, transporte e entrega de combustível de hidrogénio.

E o governo também está intervindo – o que poderia ajudar a dar o pontapé inicial nos FCEVs. “Os veículos a hidrogénio tiveram um início mais lento na corrida pela sustentabilidade”, continuou Garside. “Em 2023, o governo federal destinou US$ 7 bilhões em subsídios para incentivar a produção e pesquisa de hidrogênio. O objetivo desta iniciativa Investing in America é criar sete Centros Regionais de Hidrogênio Limpo em todo o país.”

Tudo isso pode mudar. Curiosamente, a BMW e a Toyota fizeram recentemente uma aliança destinada ao desenvolvimento de veículos a hidrogénio, e a BMW diz que o seu primeiro FCEV será lançado em 2028. No entanto, resta saber se esse veículo irá realmente chegar a algum lugar. A minha previsão é que os novos veículos pessoais a hidrogénio não venderão realmente – e que a BMW está realmente a trabalhar com a Toyota por muita cautela, e talvez num esforço para trabalhar no desenvolvimento de veículos pesados ​​com células de combustível.

Se parece que sou anti-FCEV, na verdade não sou. Mas considero-me realista e, depois de todos os milhares de milhões de dólares investidos em veículos elétricos, não creio que teremos outra grande mudança tão cedo.