O hidrogénio, uma energia alternativa viável a partir de 2020.

Histórico e definição

As 3 soluções desenvolvidas pelos construtores automóveis

Os projeitos de ônibus à hidrogénio

O camião Renault Maxity H2 testado em França

Uma alternativa viável à partir de 2020

Histórico e definição

Uma pilha à combustível, como hidrogénio (H2), e um oxidante, como oxigénio (O2), para gerar à elétricidade e o calor, rejeitando que o vapor de água (H2O) : trata-se de uma energia limpa. O princípio é a inversa de uma electrólise.

Uma pilha à combustível para o automóvel desenvolvido pelo CEA em 2006.

A descoberta em 1839, a pilha à combustível não foi objeto de um primeiro protótipo industrial até 1953. Foi depois exploitada pela NASA nos anos 1960 para suas missões espaciais Apollo. Desde, de numerosas aplicações foram desenvolvidas, nos domínios variados como a telefonia móvel, a construção o transporte. Diferentes combustíveis podem ser utilizados : hidrogénio, o metanol, o gás natural, o amoníac...

Os industriais procuram hoje à melhorar o rendimento energético, a resistência e a densidade de estas pilhas, e sobretudo a reduzir o custo de produção, hoje muito elevado. A fabricação estas pilhas necessita com efeito uma quantidade importante de platina, um metal raro, ou então das membranas trocandos de íons, também muito oneroso.

As 3 soluções desenvolvidas pelos construtores automóveis

Desde uma dizaina de anos, os contrustores automóveis apresentam diversos protótipos integrando esta técnologia, como Michelin (F-City H2), Renault (Scénic ZEV H2), Toyota (Mirai), Hyundai (ix35 Fuel Cell), Honda (FCX Clarity) ou mesmo  Mercedes (NECAR, F-Cell e classe B F-Cell Hidrogénio anunciado para 2017). Três soluções diferentes foram desenvolvidas : 

• Os modelos todo hidrogénio « full power » : a pilha à hidrogénio alimenta diretamente o motor elétrico de propulsão.
• Os modelos híbridos ou « mid range » : a pilha à hidrogénio fornece eléctricidade que é utilizado pelo motor, ou para recarregar uma bateria de capacidade limitada. 
• Os modelos à prolongador de autonomia ou « range extender » : a pilha à hidrogénio recarga a bateria de um veículo elétrico, e assugura eventualmente o aquecimento da cabina.

Os projeitos de ônibus à hidrogénio

Um ônibus MAN experimental à hidrogénio.

Em Europa, os construtores de veículos pesados, em particular alemães, començaram à interessar-se à esta nova energia no meio dos anos 1990. De 1996 à 1998, MAN foi o primeiro construtor de veículo pesado à pôr em serviço em Alemanha um ônibus Neoplan híbrido à motor térmico de 12 L e 6 cilindros, alimentado em hidrogénio líquido ou à gasolina. Em 2006, vários exemplares de este protótipo, com depósitos de hidrogénio armazenando à 350 bares sobre o tecto, foram também posto em serviço à Berlim, e depois à Francoforte.

O ônibus híbrido hidrogénio-eléctricidade Mercedes Citaro

O ônibus Mercedes Citaro Fuel Cell Hybrid.

O construtor Daimler experimente também desde uma dizena de anos, em Europa mas também em Austrália e na China, uma frota de protótipo de ônibus híbridos à pilha combustível, desenvolvidos à partir do Mercedes Citaro (projeitos CUTE, ECTOS, STEP, HyFLEET : CUTE e CHIC, atualmente em curso até 2016).

Os últimos modelos de estes ônibus híbridos Citaro são equipados de pilhas de combustível da empresa canadiana Ballard de 120 kWe, cuplado à um bateria Li-ion podendo fornecer 180 kWe. O consumo é de 10 à 14 kg de hidrogénio ao 100 km, contra 20 à 25 kg ao 100 km para os ônibus MAN à motores térmicos alimentados diretamente em hidrogénio. Com até  33 Citaro Fuel Cell Hybrid Bus em circulação, que percorreram milhões de km e transportaram milhões de passageiros, Daimler é hoje o construtor de pesados que tem a mais grande avaliação sobre esta nova tecnologia.

Um ônibus à hidrogénio Van Hool.

Um consortium europeu dirigido por Van Hool

Do seu lado, Scania participo ao programo europeu Joule III em 2001, para testar em Espanha um ônibus  híbrido equipado de uma pilha a combustível De Nora de 60 kWe alimentada pelo armazenagem de hidrogénio à 200 bares é cuplado com baterias. Iveco, via sua filial Irisbus, tem igualmente entregado em novembro 2004 três ônibus CityClass Fuel Cell em Itália, em Espanha e em Alemaha.

Por fim, o construtor belgo Van Hool, graça a sua experiência adquirida desde uma dizena de anos com um frota de 49 ônibus à hidrogénio em circulação na Europa e nos Estados Unidos, vai dirigirde 2015 até 2019 o projeito 3Emotion. Este consortium européen, quem reune 14 parceiros, prevem de entregar 21 ônibus à hidrogénio equipados de pilhas Ballard no Reino-Unido, em Holanda, em Itália, em França e na Bélgica, assim que 2 novas estações de recarga.

O camião Renault Maxity H2 testado em França

Este protótipo é testado pelo correos franceses.

Ao nível dos camiões funcionando ao hidrogénio, ainda hoje não há modelos em circulação.

Em Europa, Renault Trucks faz figura de pioneiro : desde fevereiro 2015, os correos testa à Dole, no Jura, o protótipo do Renault Maxity H2.

Este camião eléctrico é aquipado de um prolongador de autonomia, com 2 depósitos de hidrogénio de 75 litros. Produzido pela sociedade Symbio FCell, a pilha a combustível permite de dobrar a autonomia do Renault Maxity, que passa de 100 à 200 km. O calor liberado pela pilha é igualmente reutilizado para aquecer a cabina.

Uma alternativa viável à partir de 2020

O hidrogénio não é uma alternativa a curto prazo mas poderá revelar-se viável depois de 2020.  Seu custo de produção é com efeito hoje ainda alto, mas em decrescimento regular. As pilhas a combustível à hidrogénio apresentam doravante uma rentabilidade razoável para os transportes pesados, mas existe atualmente nenhum método permitindo transportar quantidades suficientes de hidrogénios gasoso para efectuar trajeitos sobre longas distâncias.    

Desenvolvido, testado e explorado desde uma vintena de anos numa quinzena de países, ônibus à pilha combustível parece em contrapartida ter atingido sua maturidade. Hoje, os principais construtores consideram que 500 à 1.000 novos autocarros à hidrogénio devia ser posto em serviço em Europa sobre o período 2017-2020.

Ver outros artigos consagardo aos combustíveis alternativos ao gasóleo :

O gás natural (GNC, bioGNC et GNL)

Os veículos eléctricos e hídridos

Os biocombustíveis (ethanol, biodiesel, bio-DME e gasóleo sintético)