Carro a hidrogênio ou elétrico? É hora de esclarecer as coisas

Carro elétrico, a hidrogênio, hidrogênio com bateria? Os termos utilizados

Quando se fala hoje em carro a hidrogênio, refere-se a um tipo de veículo elétrico. De fato, esse tipo de veículo utiliza hidrogênio para alimentar um motor que é, na verdade, elétrico. Além disso, no Renault Group, as soluções em desenvolvimento integram tanto uma bateria recarregável na rede elétrica quanto um tanque de hidrogênio com célula de combustível. No entanto, na linguagem comum, “carro elétrico” costuma designar um carro que funciona apenas com bateria, e “carro a hidrogênio” é o termo usado para veículos com um tanque de hidrogênio integrado, além da bateria. 

Princípios e vantagens dos carros movidos a célula de combustível de hidrogênio

Um carro movido a célula de combustível de hidrogênio utiliza o dihidrogênio como combustível. A célula de combustível é alimentada com esse hidrogênio e com o oxigênio do ar ambiente. Esses gases, ao entrarem em contato na célula, sofrem uma reação eletroquímica que produz corrente elétrica, calor e vapor de água. A corrente assim gerada alimenta um motor elétrico que serve para a propulsão do veículo.

Por sua própria natureza, essa tecnologia apresenta inúmeras vantagens. Em primeiro lugar, esse veículo emite apenas vapor de água como gás de escape.Os veículos a hidrogêniosão classificadosentreos carros de baixa emissão, uma vez que não são liberados poluentes atmosféricos nem dióxido de carbono (CO₂) durante a condução*. Além disso, o rendimento dos motores elétricos combinados comuma pilha de combustível éparticularmente elevado, o que resulta em um consumo de energia bem menor do que em um carro a combustão. Além disso, abastecer com hidrogênio leva apenas três a cinco minutos – ou seja, não mais do que abastecer com gasolina em um modelo a combustão – para recuperar uma autonomia de várias centenas de quilômetros. Outra vantagem é que o princípio do motor de propulsão elétrica, com seu excelente torque, oferece ao motorista um comportamento em estrada ao mesmo tempo suave e dinâmico.

Nas soluções testadas pelo Renault Group, a alimentação a hidrogênio não substitui a bateria, mas sim a complementa. O protótipo Renault Emblème conta, assim, com um motor elétrico bi-energia alimentado por uma bateria recarregável, suficiente para o dia a dia, e por uma célula de combustível a hidrogênio para viagens longas. Essa configuração permite percorrer até 1.000 km sem recarga elétrica, bastando apenas dois reabastecimentos de hidrogênio de menos de cinco minutos cada.

Princípios e vantagens dos carros 100% elétricos 

Em um veículo 100% elétrico, a energia elétrica não é produzida por uma célula de combustível, mas armazenada em uma bateria após ser recarregada a partir de uma fonte de alimentação elétrica, seja em um posto de recarga na via pública ou em uma tomada em um local privado. O motor elétrico recebe a corrente assim acumulada, o que lhe permite impulsionar o veículo. Além disso,o motor elétricotambémrecebecorrente recuperada graças às suas propriedades de inversão, sendo que cada desaceleração oufrenagem geraenergia que é reconvertida em eletricidade.

O carro 100% elétrico não emite gases de escape: sua circulaçãoé descarbonizada e não libera partículas poluentes*. Além disso,a eficiência do motor elétrico é detrês a quatro vezes superior à de um motor térmico equivalente, proporcionando um consumo controlado e uma potência elevada. Por fim, esses carros têm a vantagem de contar com um númerocrescente de infraestruturas para recarga, seja em rodovias, na cidade ou em casa, com a instalação de estações de recarga de parede, por exemplo.

O hidrogênio, uma tecnologia segura

A necessidade de manter o hidrogênio sob alta pressão implica a presença de dispositivos de segurança avançados a bordo dos veículos. Eles incorporam materiais de altíssima qualidade para garantir que a circulação do gás ocorra de forma segura. Circuitos de evacuação de emergência do hidrogênio, bem como componentes de proteção, impedem que choques ou possíveis vazamentos provoquem acidentes. Os veículos em estudo no Renault Group contariam, por exemplo, com um sistema que relaxa e dispersa o hidrogênio em menos de um minuto, uma garantia de segurança adicional nesses modelos certificados como “risco zero” de acordo com a regulamentação europeia (CE) n.º 79/2009. A garantia de dirigir com a mesma tranquilidade que em um veículo a combustão, híbrido ou elétrico a bateria. 

A maturidade do carro elétrico

As tecnologias utilizadasnos carros elétricos e nos veículos a hidrogênio não seencontram no mesmo estágio de desenvolvimento. O princípio dos motores elétricos para propulsão remontaaos primórdios do automóvel. A produção em série desse tipo de veículo elétrico teve início já na década de 1990. Com o passar do tempo, a melhoria das infraestruturas de recarga e a crescente autonomia das baterias permitiram o crescimento dos veículos elétricos. Em 2024, eles representam 13,6% das vendas na Europa ***. Por outro lado, foi preciso esperar até a década de 2010 para que fossem projetados carros elétricos “a hidrogênio”, equipados com uma célula de combustível.  Hoje, o Renault Group explora soluções de hidrogênio para carros de corrida, comoo Alpenglow, veículos de passageiros, como o Renault Emblème, e também veículos utilitários. 

Elétrico ou a hidrogênio: e quanto ao armazenamento de energia?

Os carros elétricos funcionam exclusivamente com bateria. O armazenamento de eletricidade é feito diretamente no carro, na bateria de tração. O “abastecimento” desse tipo de veículo é feito por meio de recarga. Essa recarga utiliza simplesmente a energia da rede elétrica, por meio de estações de recarga que estão cada vez mais disponíveis em locais públicos ou por meio de tomadas em locais privados, como em casa.

No que diz respeito ao armazenamento de energia, o carro movido a célula de combustível de hidrogênio impõe uma lógica muito diferente, uma vez que se trata de disponibilizar dihidrogênio e não eletricidade da rede. Antes de encher o tanque do veículo, o dihidrogênio precisa, portanto, ser armazenado. Isso representa um desafio por si só, pois, como o elemento químico é extremamente leve, são necessários cerca de 11 m³ para armazenar um quilo. Os engenheiros desenvolveram, portanto, diferentes técnicas para reduzir esse volume e facilitar o transporte e o armazenamento do dihidrogênio. Dois processos são principalmente utilizados: ou o aumento da pressão do tanque, que “comprime” o gás em um espaço mais estreito, ou a liquefação do hidrogênio em um recipiente a temperatura muito baixa, para um mesmo resultado em termos de espaço ocupado.

Elétrico ou a hidrogênio: comparação das emissões de CO₂

No que diz respeito às emissões durante a condução, os carros elétricos a bateria e os veículos movidos a célula de combustível de hidrogênio não geram nenhuma emissão de CO₂ pelo escapamento. No entanto, o cálculo global de suas taxas de emissão de CO₂ deve ser feito ao longo de todo o seu ciclo de vida, ou seja, desde a concepção do veículo até sua reciclagem, e deve levar em conta a forma como a energia do veículo se transforma em “mobilidade”.

Por isso, é o método utilizado para produzir a energia que os move que explica, em grande parte, sua baixa pegada de carbono. Se a rede elétrica for alimentada por usinas de baixo carbono (nucleares, energias renováveis como eólica, hidrelétrica ou solar), então o ciclo de vida do carro elétrico será sustentável do ponto de vista ambiental. A pegada de carbono dos veículos elétricos é, portanto, calculada com base no mix energético dos países onde são recarregados. Em muitos países da Europa, como, por exemplo, na Alemanha, onde a produção de eletricidade a partir de energias renováveis cresce a um ritmo sustentado, um carro elétrico verá sua pegada de carbono diminuir à medida que a participação dessas energias no mix energético for aumentando. Por outro lado, as viagens do motorista de um veículo a combustão terão sempre a mesma pegada de carbono ao longo do tempo ou independentemente da área geográfica.

Nos carros movidos a célula de combustível de hidrogênio, a geração de energia elétrica ocorre sem emissões dentro do veículo, a partir do hidrogênio armazenado a bordo. É a produção de hidrogênio que pode gerar emissões de CO₂ associadas a esse tipo de veículo. O hidrogênio é raro em seu estado natural na Terra. Até o momento, a técnica mais simples para produzi-lo consiste em reformar, por meio de transformação química, o gás natural para extrair a molécula de dihidrogênio. Isso pode causar emissões de carbono mais elevadas do que na produção de eletricidade por meio de energias renováveis.

No entanto, existem formas de produzir hidrogênio de baixo carbono, especialmente por meio da eletrólise da água: é o princípio das pilhas… “ao contrário”! A eletrólise produz moléculas de dihidrogênio, o que requer eletricidade. Se essa eletricidade for de baixo carbono (produzida a partir de energia eólica, fotovoltaica, etc.), então falamos de “hidrogênio verde” — uma solução de futuro para tornar esse modo de propulsão ainda mais sustentável!

Elétrico ou a hidrogênio: por que não os dois?

Embora o desenvolvimento do carro a hidrogênio seja mais recente do que o do veículo elétrico a bateria, ambas as tecnologias podem oferecer abordagens complementares para diferentes usos. No momento, o veículo elétrico a bateria continua sendo a melhor opção para os particulares. O hidrogênio poderia ser adequado para frotas empresariais ou profissionais, mas isso pressupõe o desenvolvimento de uma infraestrutura de recarga.

Assim, o protótipo Renault Emblème contou com um sistema de propulsão elétrico bi-energia alimentado por uma bateria recarregável, suficiente para o dia a dia, e por uma célula de combustível a hidrogênio para viagens longas. Essa configuração permite percorrer até 1.000 km sem recarga elétrica, bastando apenas dois reabastecimentos de hidrogênio de menos de cinco minutos cada. E atingir uma meta inédita de redução da pegada de carbono em 90% em relação a um Captur a combustão de 2019.

As tecnologias de hidrogênio e elétricas a bateria se complementam muito mais do que se opõem, e quem sai ganhando é o motorista!

* Sem emissões de CO₂ nem poluentes atmosféricos regulamentados durante a condução, exceto peças de desgaste

**: Autonomia WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure), ciclo normalizado: 57% de percursos urbanos, 25% de percursos interurbanos, 18% de percursos em rodovia)

*** fonte: ACEA