Carro a hidrogénio ou elétrico? Está na hora de esclarecer as coisas

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

Quando hoje se fala de carro a hidrogénio, refere-se a um tipo de veículo elétrico. Com efeito, este tipo de veículo utiliza hidrogénio para alimentar um motor que não é outro senão elétrico. Além disso, no Renault Group, as soluções exploradas integram tanto uma bateria recarregável na rede elétrica como um depósito de hidrogénio com célula de combustível. No entanto, na linguagem corrente, «carro elétrico» refere-se frequentemente a um carro que funciona apenas com bateria, e «carro a hidrogénio» é a designação utilizada para os veículos com um reservatório de hidrogénio integrado, para além da bateria. 

Princípios e vantagens dos automóveis com célula de combustível a hidrogénio

Um carro com célula de combustível a hidrogénio utiliza o dihidrogénio como combustível. A célula de combustível é alimentada com este hidrogénio, bem como com o oxigénio do ar ambiente. Estes gases, ao entrarem em contacto 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 natureza, esta tecnologia apresenta inúmeras vantagens. Em primeiro lugar, este veículo emite apenas vapor de água como gás de escape.Os veículos a hidrogéniosão classificadoscomoautomóveis de baixas emissões, uma vez que não são emitidos 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 num consumo de energia muito inferior ao de um automóvel com motor térmico. Acresce que o reabastecimento de hidrogénio demora apenas três a cinco minutos – ou seja, não mais do que o reabastecimento de gasolina num modelo com motor térmico – para recuperar uma autonomia de várias centenas de quilómetros. Outra vantagem é que o princípio do motor de propulsão elétrica, com o seu excelente binário, oferece ao condutor um comportamento em estrada simultaneamente suave e dinâmico.

Nas soluções testadas pelo Renault Group, a alimentação a hidrogénio não substitui a bateria, mas sim complementa-a. O protótipo Renault Emblème dispõe, assim, de uma motorização elétrica bi-energia alimentada por uma bateria recarregável, suficiente para o dia-a-dia, e por uma célula de combustível a hidrogénio para viagens longas. Esta configuração permite percorrer até 1 000 km sem recarga elétrica, bastando apenas dois abastecimentos de hidrogénio de menos de cinco minutos cada.

Princípios e vantagens dos automóveis 100% elétricos 

Num veículo 100% elétrico, a energia elétrica não é produzida por uma célula de combustível, mas armazenada numa bateria após recarga numa fonte de alimentação elétrica, seja numa estação de carregamento na via pública ou numa tomada num 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 outravagem geraenergia que é transformada novamente em eletricidade.

O carro 100 % elétrico não emite gases de escape: a sua conduçãoé descarbonizada e não emite partículas poluentes*. Além disso,o rendimento do motor elétrico étrês a quatro vezes superior ao de um motor térmico equivalente, proporcionando um consumo controlado e uma potência elevada. Por fim, estes carros têm a vantagem de dispor de um númerocrescente de infraestruturas para a sua recarga, seja na autoestrada, na cidade ou em casa, com a instalação de pontos de recarga de parede, por exemplo.

O hidrogénio, uma tecnologia segura

A necessidade de manter o hidrogénio sob alta pressão implica a presença de dispositivos de segurança avançados a bordo dos veículos. Estes incorporam materiais de altíssima qualidade para garantir que a circulação do gás ocorra de forma segura. Circuitos de evacuação de emergência do hidrogénio, bem como componentes de proteção, impedem que choques ou potenciais fugas provoquem acidentes. Os veículos em estudo no Renault Group disporiam, por exemplo, de um sistema que descomprime e dispersa o hidrogénio em menos de um minuto, uma garantia de segurança adicional nestes modelos certificados como «risco zero» ao abrigo do Regulamento Europeu (CE) n.º 79/2009. A garantia de conduzir com a mesma tranquilidade que num veículo a combustão, híbrido ou elétrico a bateria. 

A maturidade do carro elétrico

As tecnologias utilizadasnos carros elétricos e nos veículos a hidrogénio não seencontram na mesma fase de desenvolvimento. O princípio dos motores elétricos para propulsão remontaaos primórdios do automóvel. A produção em série deste tipo de veículo elétrico teve início já na década de 1990. Ao longo do tempo, a melhoria das infraestruturas de recarga e a crescente autonomia das baterias permitiram o crescimento dos veículos elétricos. Em 2024, estes representam 13,6% das vendas na Europa ***. Por outro lado, foi preciso esperar até à década de 2010 para que fossem concebidos carros elétricos «a hidrogénio», equipados com uma célula de combustível.  Atualmente, o Renault Group explora soluções de hidrogénio para carros de corrida, comoo Alpenglow, veículos de passageiros, como o Renault Emblème, bem como veículos utilitários. 

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

Os carros elétricos funcionam exclusivamente com bateria. A eletricidade é armazenada diretamente no carro, na bateria de tração. O «abastecimento» deste tipo de veículo é feito através de um carregamento. Este utiliza simplesmente a corrente da rede, através de pontos de carregamento que se encontram cada vez mais facilmente em espaços públicos ou através de tomadas em locais privados, como em casa.

No que diz respeito ao armazenamento de energia, o automóvel com célula de combustível a hidrogénio impõe uma lógica muito diferente, uma vez que se trata de disponibilizar dihidrogénio e não eletricidade da rede. Antes de encher o depósito do veículo, o dihidrogénio tem, portanto, de ser armazenado. Isto representa um desafio por si só, uma vez que o elemento químico é extremamente leve, sendo necessários cerca de 11 m³ para armazenar um quilo. Os engenheiros desenvolveram, assim, diferentes técnicas para reduzir este volume e facilitar o transporte e o armazenamento do dihidrogénio. São utilizados principalmente dois processos: ou o aumento da pressão do depósito, que «comprime» o gás num espaço mais estreito, ou a liquefação do hidrogénio num recipiente a temperatura muito baixa, para um resultado idêntico em termos de volume ocupado.

Elétrico ou a hidrogénio: comparação das emissões de CO₂

No que diz respeito às suas emissões durante a condução, os automóveis elétricos a bateria e os veículos com célula de combustível a hidrogénio não geram quaisquer emissões de CO₂ pelo tubo de escape. No entanto, o cálculo global da sua taxa de emissões de CO2 deve ser efetuado ao longo de todo o seu ciclo de vida, ou seja, desde a conceção do veículo até à sua reciclagem, e deve ter 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, a sua baixa pegada de carbono. Se a rede elétrica for alimentada por centrais de baixo carbono (nucleares, energias renováveis como a eólica, hidroelétrica 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 aumenta a um ritmo sustentado, um carro elétrico verá a sua pegada de carbono diminuir à medida que a quota destas energias no mix energético for aumentando. Em contrapartida, as viagens do condutor de um veículo a combustão terão sempre a mesma pegada de carbono ao longo do tempo ou independentemente da área geográfica.

Nos automóveis com pilha de combustível a hidrogénio, a produção de energia elétrica ocorre sem emissões no interior do veículo, a partir do hidrogénio transportado a bordo. É a produção de hidrogénio que pode gerar emissões de CO₂ associadas a este tipo de veículo. O hidrogénio é raro no seu estado natural na Terra. Até ao momento, a técnica mais simples para o produzir consiste em reformar, através de transformação química, o gás natural para extrair a molécula de dihidrogénio. Isto pode causar emissões de carbono mais elevadas do que na produção de eletricidade através de energias renováveis.

No entanto, existem formas de produzir hidrogénio com baixas emissões de carbono, nomeadamente através da eletrólise da água: é o princípio das pilhas… «ao contrário»! A eletrólise produz moléculas de dihidrogénio, o que requer eletricidade. Se essa eletricidade for de baixo carbono (produzida a partir de energia eólica, fotovoltaica, etc.), então fala-se de «hidrogénio verde» — uma solução de futuro para tornar este modo de propulsão ainda mais sustentável!

Elétrico ou a hidrogénio: por que não ambos?

Embora o desenvolvimento do automóvel a hidrogénio seja mais recente do que o do veículo elétrico a bateria, ambas as tecnologias poderão oferecer abordagens complementares para diferentes utilizações. O veículo elétrico a bateria continua a ser a melhor opção para os particulares, no estado atual das coisas. O hidrogénio poderá ser adequado para frotas empresariais ou profissionais, mas isso pressupõe o desenvolvimento de uma infraestrutura de reabastecimento.

Assim, o protótipo Renault Emblème está equipado com um motor elétrico bi-energia alimentado por uma bateria recarregável, suficiente para o dia-a-dia, e por uma célula de combustível a hidrogénio para viagens longas. Esta configuração permite percorrer até 1 000 km sem recarga elétrica, bastando apenas dois abastecimentos de hidrogénio com menos de cinco minutos cada. E de atingir um objetivo inédito de redução da pegada de carbono de 90% em comparação com um Captur a combustão de 2019.

As tecnologias de hidrogénio e elétricas a bateria complementam-se muito mais do que se opõem, e beneficiam um único vencedor: o condutor!

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

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

*** fonte: ACEA