Hidrogénio e Pilhas de Combustível nos Transportes Rodoviários Tiago Lopes Farias Instituto Superior Técnico PORTUGAL Educação Tecnológica

Dois grandes desafios nos transportes rodoviários Congestionamento - Que medidas tomar? mais infra-estruturas? mais transportes públicos? penalizar veículo particular? Ambiente - Protocolo de Quioto (Redução das emissões de Gases com Efeito de Estufa) Emissões de Poluentes

OS TRANSPORTES RODOVIÁRIOS E O AMBIENTE Emissões de Poluentes (CO, HC, NOx e Partículas) Normas Euro cada vez mais exigentes Tecnologia tem de responder a esse desafio Protocolo de Quioto: Acordo global: 2008 – 2012 redução de 5% GEE (face a 1990) Portugal: permitido aumento de 27% GEE 1990…2003: aumento + 30% Soluções apenas tecnológicas?

OS TRANSPORTES RODOVIÁRIOS E O AMBIENTE Solução não tecnológica: utilizar menos o automóvel FONTE: DGTT Passag. x kms (modos rodoviário e ferroviário)

OS TRANSPORTES RODOVIÁRIOS E O AMBIENTE Portugal

+ = = + = + 2.0 km 30.0 km 90.0 km “COMPARAÇÃO ENERGÉTICA” 1”BigMac”+batatas fritas+Cola=1400 kCal ou 5800 kJ 200 cm3 de gasolina = Menu “Big Mac” 2.0 km + = 30.0 km = + Comparando o que se consegue fazer com a mesma energia.No caso das viaturas é só 2Km de deslocação. No caso da bicicleta são 30km. 90.0 km = +

Soluções Tecnológicas Apostando nos conceitos actuais - motores de combustão interna - combustíveis fósseis - …. Inovando recorrendo a tecnologias alternativas novos sistemas de propulsão novos combustíveis …. novo conceito de automóvel

Soluções Tecnológicas Apostando em novas tecnologias e num novo conceito de automóvel Combustíveis alternativos Etanol Metanol... Hidrogénio? Sistemas de propulsão alternativos Híbridos, eléctricos... Pilhas de combustível?

Funcionamento de uma pilha de Combustível PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Cada célula: 0,5 - 1 V Intensidade: 0,3 –1 A cm2 Potência 0,3-0,5 W/cm2 MODULAR Mais área...mais intensidade mais células...mais voltagem Necessidade de empilhar células. Temos na prática de gerar tensões de 200V. Eficiência Superior Diesel: 20 - 30 % Gasolina: 15 - 25 % Pilha: 30 - +50%

Pilhas de combustível: principais desafios Custo da pilha:- 500 USD por kW (10 x preço de motor c. Int.) Custo de componentes Fiabilidade Aceitação social Arranque a frio .... Combustível ideal: hidrogénio Produção Armazenamento Abastecimento Custo Ciclo de Vida desfavorável?

A família NECAR da Daimler Chrysler Necar 3 (1997; CH3OH) Necar 4 (1999) Necar 5 e Jeep Commander (2000; CH3OH)

Opel Hydrogen 3 Combustível: 4.6 kg LH2 or 3.1 kg CH2 Autonomia: 400 or 270 km (EDC) Pilha com 200 células (94 kW) Motor com 60 kW/ 82CV 36 % eficiência (EDC) Vel. Max.: 160 km/h Arranque em 30 s (-20ºC)

Grande maioria dos construtores igualmente envolvidos Toyota FCHV – 4 (hybrid) BMW 7series (V12 Otto @ H2) Ford FCV Honda FCX

AUTOnomy e Hy-wire (General Motors) O protótipo O objectivo

Hy-wire O protótipo

AUTOnomy by GM O objectivo

Projecto “CUTE - Clean Urban Transport for Europe” Objectivo: Construção e implementação de uma frotas de autocarros urbanos a pilha de combustível assim como da infra-estrutura de produção e abastecimento de H2. Utilização de pilha de combustível de Hidrógéneo em transportes públicos

Mercedes-Benz Citaro Componentes Pilhas de combustível (2 Ballard Mk 902, 150 kW(*) cada) Controlo de gases Tanques de hidrogénio Dynetek 350 Bar (42 kg) Arrefecimento Ar condicionado Base: Autocarro MB Citaro 12 m 3 portas piso rebaixado Componentes auxiliares Actuados mecanicamente Transmissão automática ZF Motor Central Electric Ruland 200 kW potência de tracção (*) potência bruta

Project “CUTE - Clean Urban Transport for Europe” 10 Cidades Europeias Porto (STCP + BP + IST), Barcelona, Madrid, London, Hamburg, Luxemburg, Stockholm, Amsterdam, Stuttgart, Reykjavik 3 autocarros Evobus por cidade Diferentes métodos de produção de H2 - energias renováveis; - gás natural, - refinaria/petróleo - electrólise da água

Instituto Superior Técnico Bibliografia Tiago Lopes Farias Instituto Superior Técnico PORTUGAL 23 de Novembro de 2004