O que é um carro de hidrogênio 

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Hidrogênio, este novo combustível de carro

Dacia acaba de anunciar sua participação no Dakar em 2024, com um produto eletrônico baseado em hidrogênio e dióxido de carbono. Pouco a pouco, o hidrogênio abre espaço para os fabricantes.

Nós apenas conversamos sobre ele para modelos de alto end. O combustível sintético, no entanto, em breve alimentará uma dacia. Aquele que vai executar o Dakar em 2025. Enquanto o fabricante de baixo custo da Renault acaba de anunciar sua entrada no Rally-Grak, também anunciou que seu carro funcionará graças a um e-lu-combina.

Este combustível sintético será criado pela Aramco, com base em hidrogênio e dióxido de carbono, para um desempenho combinando de combustível e menor impacto no ambiente. Da célula de combustível, o hidrogênio gradualmente chega ao motor de calor.

Combustível para motor térmico

Esta é uma das faixas exploradas por Toyota. Pioneiro de hidrogênio com seu Mirai, lançado em 2015 e que está em sua segunda geração, o fabricante japonês explora uma solução de motor de calor de hidrogênio.

“Faz pouco mais de um ano desde que testamos protótipos em que substituímos em um motor de calor a gasolina ou diesel com hidrogênio líquido”, explica a BFM Business Frank Marotte, CEO da Toyota France.

Essa tecnologia, portanto, difere daquela usada até então por Toyota no Mirai, a da célula de combustível. Em carros equipados com essa tecnologia, o hidrogênio fornece a célula de combustível, onde reage com oxigênio do ar para produzir eletricidade que é então usada para alimentar um motor elétrico. No carro de hidrogênio com motor de combustível, o hidrogênio é usado como combustível, injetado em cilindros do motor e misturado com ar. Esta mistura produz uma explosão controlada que gera energia para impulsionar o carro. Isso também requer um tanque capaz de embarcar hidrogênio e uma modificação da linha de escape.

“É o mesmo funcionamento de outra forma com a mesma arquitetura do carro, que tem muitos benefícios e, acima de tudo Marotte.

Essa tecnologia interesses em particular na competição, como é o caso da Toyota com seu futuro protótipo para as 24 horas de Le Mans, o Toyota GR H2 ou Alpine. A marca esportiva da Renault também estuda esta faixa para futuros modelos de competição, em particular por meio de seu conceito manifesto alpenglow.

Novas gerações de células de combustível

A célula de combustível não disse, no entanto, sua última palavra. O outro pioneiro em hidrogênio, Hyundai, oferece um SUV de hidrogênio desde 2018, o Nexo. Uma solução técnica também adotada pela BMW, que acaba de lançar uma frota de grande hidrogênio SUVs IX5 para testar em estado real de sua nova geração de bateria, ou no ano passado por Jaguar Land Rover, que também testa um protótipo de zagueiro desde 2021 a célula de combustível e, portanto, também operando em hidrogênio.

Os fabricantes franceses também foram lançados neste mercado, principalmente pelo veículo utilitário. O Grupo Stellantis está comercializando há alguns meses nos mercados alemã e francês há alguns meses, utilitários de baterias combustíveis leves. O Citroën Jumpy, Peugeot Expert e Opel Vivaro foram escolhidos como modelo para lançar essa tecnologia em Stellantis. O grupo Renault segue a mesma estratégia com sua subsidiária Hyvia, que comercializa versões de células a combustível de diferentes variantes mestre.

“Percebemos que devemos acelerar damamente a descarbonação e, particularmente, o setor de transporte, resume Christelle Werquin, delegado geral da Associação de Hidrogênio da França, no BFM Business. As tecnologias são maduras e há uma dinâmica global em termos de hidrogênio como vetor de descarbonação na mobilidade, como em outros setores “.

O que é um carro de hidrogênio ?

Que diferenças com veículos de bateria elétricos ?

Tempo de leitura : 5 min

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O carro de hidrogênio (H2) é um carro elétrico de célula de combustível. Reduzindo o tempo de carregamento, a propulsão de células de combustível Interesses fabricantes de automóveis. Quais são as características desses veículos ?

As engrenagens de um veículo de hidrogênio geralmente permanecem um mistério para as pessoas comuns. Identificável sob o nome FCEV, para ” Veículo elétrico de célula a combustível », Carros de hidrogênio fazem parte da categoria de veículo elétrico. Ao contrário de Bev, para ” Veículo elétrico da bateria “, O veículo de hidrogênio é capaz de produzir a eletricidade necessária. Sua tração é garantida por um trem de força elétrico. Esta é a principal diferença entre veículos elétricos da bateria e carros H2.

Como os carros de hidrogênio funcionam ?

Para simplificar, é como se o veículo de hidrogênio transportasse um centro de produção de eletricidade a bordo: a famosa célula de combustível. O gás é armazenado sob pressão nos tanques de veículos. É esta célula de combustível que transforma o hidrogênio completo em eletricidade. Em contato com oxigênio, o hidrogênio reage e produz eletricidade, calor e vapor de água (H2O). Este processo é chamado ” eletrólise reversa »».

A energia produzida é evacuada na forma de vapor e, portanto, não faz emissões poluentes. A maioria dos veículos de hidrogênio no mercado é baseada hoje nesse princípio. A recarga é realizada em estações dedicadas, por mais poucas que possam ser (há uma dúzia na França). O hidrogênio é então injetado na forma de gás de pressão. O tempo de recarga muito curto é o principal ativo do FCEV em comparação com o BEV: apenas cinco minutos para o IX5 da BMW.

Sua autonomia é semelhante, até superior, a dos veículos elétricos equipados com baterias poderosas: entre 400 e 500 km. Um bom ponto: a autonomia dos veículos que operam no H2 não depende da temperatura externa e, portanto, não é reduzida no inverno. Entre as outras vantagens, encontramos o silêncio, dirigindo prazer e acesso a áreas com tráfego limitado de certos centros da cidade.

Quais são suas desvantagens ?

Se os carros de hidrogênio estão lutando para democratizar, é porque muitas desvantagens impedem sua adoção em grande escala: infraestrutura limitada, alto custo, oferta, armazenamento, impacto ambiental da produção, etc. Isso é muito. Mesmo que o hidrogênio seja o elemento mais abundante do universo, é bastante raro no estado puro da terra.

Outro ponto de bloqueio: a produção de hidrogênio é a fonte de uma grande quantidade de emissões de gases de efeito estufa. Hidrogênio verde ainda não é muito difundido. O assunto não está relacionado à recente vinda do primeiro -ministro indiano na França, de acordo com os desafios. Narendra Me procura tecer novas parcerias entre a França e a Índia, para acelerar a produção de hidrogênio de carbono neutro.

Vazamentos de hidrogênio também representam um risco para o meio ambiente. Especialistas do IPCC mostraram que poderiam até acentuar a mudança climática. Steven Hamburgo, co-autor dos mais recentes relatórios do IPCC, relatou ao Euractiv que ” O hidrogênio é um poderoso gases de efeito estufa ao vazar na atmosfera. Tem uma vida útil curta, mas, em igual massa, é 200 vezes mais prejudicial que o dióxido de carbono (CO2). »»

Segurança: outro problema de tamanho levantado pelo armazenamento de hidrogênio. Sua baixa densidade de energia significa que é preciso muito espaço para armazená -lo. Este gás também é conhecido por ser particularmente inflamável. Em 2019, uma estação de carro de hidrogênio, por exemplo, explodiu na Noruega, em Sandvika. O que despertou muitas preocupações entre a população.

Qual é o preço de um litro de hidrogênio ?

O preço do hidrogênio varia dependendo de vários fatores, como o método de produção, a escala de produção, “pureza” ou localização geográfica. Como é o caso dos combustíveis convencionais, o preço do hidrogênio pode flutuar devido a mudanças no mercado ou eventos geopolíticos. Em geral, a produção desse gás é mais cara que a dos combustíveis fósseis, como gasolina ou diesel.

O hidrogênio é frequentemente medido em quilogramas em vez de em litros, Porque é armazenado e distribuído em forma gasosa, o que faz a conversão entre as duas medidas difíceis.

Segundo Engie, a taxa atual de hidrogênio está entre 10 e 15 euros/kg. Como a capacidade dos tanques geralmente é próxima de 6 litros, leva entre 60 e 100 euros cheios. No momento, o custo do uso de um veículo de hidrogênio não é vantajoso em comparação com veículos térmicos.

O custo por litro de hidrogênio pode variar dependendo da densidade de armazenamento e da temperatura e condições de pressão. As tecnologias de produção e armazenamento estão em constante evolução. O reabastecimento também permanece difícil, porque o número de estações de carregamento de hidrogênio na França ainda está limitado a algumas dezenas. O preço do litro deve diminuir ao longo dos anos, pois as tecnologias melhorarão e a demanda aumentará.

São carros de hidrogênio o futuro ?

É um verdadeiro debate. O futuro da indústria automotiva é um assunto complexo. Alguns imaginam veículos elétricos para vencer, outros pensam que o hidrogênio pode assumir o controle. O que parece óbvio é que os carros de hidrogênio provavelmente farão parte da equação. Difícil de prever com certeza se eles se tornarão a opção dominante.

O custo dos veículos que operam no H2 é até o momento muito alto para poder imaginar sua democratização. De acordo com o H2 Mobile, os dois modelos oferecidos na França, a saber, o Toyota Mirai e o Hyundai Nexo, excedendo € 70.000. Existem duas explicações para este fenômeno. Primeiro, os fabricantes atualmente optaram por comercializar modelos altos e bem equipados. Além disso, os volumes de produção são baixos.

Em 2023, veículos elétricos foram aclamados. Eles se beneficiam de uma infraestrutura de carregamento cada vez mais desenvolvida e veem o custo de produção das baterias cair. Os fabricantes também se esforçam para melhorar sua autonomia e reduzir os tempos de carregamento. Tudo isso sugere que o futuro está se preparando para acomodar veículos elétricos em massa, mas não necessariamente veículos de hidrogênio. No entanto, certos setores específicos podem gostar de hidrogênio: veículos ou caminhões de utilidade.

Em um relatório intitulado ” Energy Outlook 2023 “, O gigante da petróleo BP acredita que” O hidrogênio só desempenhará um papel mínimo na descarbonização de veículos leves »». A empresa britânica escreve que o potencial do mercado de carros de hidrogênio é ” praticamente inexistente para 2050 »». O grupo, no entanto, promete um futuro radiante para o hidrogênio nos setores de aviação, indústria e transporte marítimo.

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Os carros de hidrogênio são viáveis ?

Enquanto os carros elétricos estão em ascensão, outra tecnologia está prestes a desembarcar. O hidrogênio também promete uma fonte de energia descarbonizada, bem como uma experiência ainda mais bem -sucedida. Nós fazemos um balanço.

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Quando falamos sobre carro de hidrogênio, esses são carros elétricos de células de combustível reais. Concretamente, o veículo é alimentado por um ou mais motores elétricos. A principal diferença, portanto, está no método de armazenamento de energia. Se os carros elétricos convencionais forem baseados em baterias, os carros de hidrogênio contam em uma célula de combustível. Existe uma alternativa, no entanto, a do carro de motor térmico, usando di -hidrogênio como combustível para substituir diesel ou gasolina.

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Motor térmico de calor de hidrogênio -motor térmico

Muitos entusiastas já se arrependem do motor de calor diante do boom em carros elétricos. Para eles, ruído, vibrações e caráter específico para cada modelo representam a alma do carro térmico. Teoricamente, será possível manter tudo isso com um motor de combustão interna operando em hidrogênio.

Muitos fabricantes, como Toyota, Yamaha, Kawasaki Heavy Industries, BMW ou Ford anunciam trabalhando em motores térmicos de hidrogênio. A idéia é substituir o combustível por di -hidrogênio, adaptando a proporção estequiométrica (mistura de ar/combustível), o tanque, bem como certos componentes para limitar o desgaste do motor devido à molécula H2.

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O hidrogênio sendo altamente explosivo e oferece um potencial de energia muito maior que o diesel ou a gasolina, podemos imaginar um motor consumindo pouco e oferecendo o mesmo poder para um poder comparável comparável comparável comparável. Por outro lado, o motor deve ser capaz de receber um grande volume de ar para que a combustão seja ideal e rejeite o menor CO2 e partículas finas. Com os motores engajados por um turbo ou um compressor, a solução é possível. No entanto, parece muito menos provável para os motores “atmosféricos” de que. Com isso em mente, seria credível imaginar um kit de conversão para adaptar seu veículo ao hidrogênio.

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No momento, a Toyota apresentou Yaris GR H2 e Corolla Cross H2, carro -conceito usando hidrogênio como combustível e pretende comercializar esta solução. Por sua parte, Kawasaki anunciou trabalhar em uma motocicleta baseada no motor do H2 SX com o motor compactado.

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A célula de combustível

Se as palavras simples “célula de combustível” podem parecer futuristas ou utópicas, o processo é realmente bastante antigo. Descoberto em 1839, a célula de combustível é baseada no princípio das moléculas de di -hidrogênio oxiodorizado em moléculas de dióxigênio (2 h₂ + O₂ → 2 h₂O). Esse processo libera assim água, calor e eletricidade, que é usada para fornecer o motor elétrico. Além do vapor de água, as emissões locais inofensivas são zero e, portanto, são um argumento a favor dessa tecnologia.

Vantagens do carro de hidrogênio

Sem CO2 e emissões de poluentes

O carro de hidrogênio operando como um carro elétrico, as emissões poluentes em operação são zero; Somente o vapor de água resulta da reação química. Sem combustão no motor, o carro não libera partículas finas ou CO₂, Com a exceção, obviamente, partículas de frenagem e pneus.

Da mesma maneira, os veículos de hidrogênio se beneficiam da preciosa vinheta de cris verde, permitindo que eles circulem em liberdade nas ZFEs, inclusive durante os picos de poluição.

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Grande autonomia

Uma das principais queixas contra o carro elétrico é sua autonomia reduzida e o tempo gasto recarregando -o. Se for necessário mudar seus hábitos para ir para essa tecnologia, o hidrogênio, no entanto, promete um bom compromisso.

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De fato, o Toyota Mirai (anunciado por 650 km WLTP) detém o recorde de autonomia com uma jornada de 1360 km feita com um único “completo”. O Hopium Machina, um carro francês apresentado recentemente na Paris Automobile Fair promete mais de 1000 km de autonomia.

Por outro lado, encher o tanque de hidrogênio não levaria mais de 5 minutos e é realizado na bomba. Isso aproxima essa tecnologia de nossos hábitos com carros térmicos.

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Carros eficientes

Com um motor ou mais motores elétricos, os carros de hidrogênio oferecem uma qualidade de direção equivalente à de seu pingente de bateria. O casal instantâneo digno de um caminhão torna possível rebocar facilmente a massa do veículo e oferecer uma única aprovação. Hopium Machina reivindica um grupo de motocicletas de 500 cavalos de potência para disparar de 0 a 100 km/h em apenas 5 segundos. O namx huv em breve anuncia um desempenho semelhante.

Sem ruído, sem vibração e inodoro, dirigir um carro de célula de combustível e um motor elétrico permite que você realmente se concentre no essencial: dirigir.

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Ajuda de compra

Assim como nos carros elétricos, o FCEV (veículo elétrico de células a combustível) é elegível para o adesivo verde do Crit’air, que pode fazer com que os habitantes do ZFE sorriem. Mas, além disso, os carros de bateria também são elegíveis para auxílio estatal no momento da aquisição.

Ao comprar um carro de hidrogênio, você pode se beneficiar do bônus ecológico reservado para o carro elétrico; Este bônus é máximo abaixo de 47.000 € e passa de € 5.000 a 7.000, dependendo da renda. Infelizmente, a oferta de veículos a esse preço é enxuta e o bônus ecológico é de apenas 1.000 € para veículos acima de € 47.000. A esse bônus ecológico pode ser adicionado um possível bônus de conversão, bem como vários AIDs locais.

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As desvantagens do carro de hidrogênio

Uma oferta muito magra

Se o fornecimento de veículos elétricos na bateria continuar a crescer, o do FCEV ainda permanece muito fino. Atualmente, há apenas um punhado de marcas desenvolvendo esta tecnologia. Na França, só podemos comprar dois novos modelos: o Toyota Mirai, a irmã do Prius e o Hyundai Nexo SUV. No lado do preço, você deve pagar pelo menos € 72.250 pelo Toyota e cerca de € 80.000 pelo Hyundai SUV.
Outros modelos estão por vir, como Namx Huv, Hopium Machina ou o futuro hidrogênio BMW IX5.

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Além disso, conseqüência ou causa da baixa oferta de carros, as estações de hidrogênio estão quase ausentes do território. Existem cerca de trinta na França, o que é claramente insuficiente para oferecer aos motoristas uma experiência serena. Um plano de recuperação do governo fornece 7,2 bilhões de euros em investimento até 2030 para energizar essa tecnologia, mas as estações são atualmente raras para considerar sair de férias com um carro FCEV.

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Não tão econômico

Os modelos raros disponíveis no mercado são negociados a preços do ouro. Mas, como carros elétricos, o custo adicional para compra pode ser rapidamente devolvido para usar ? Você poderia dizer que sim, mas a observação é muito mais mista.

Ao pegar um carro como o Hyundai Nexo, há um tanque de 6,33 kg de hidrogênio. Para 1 kg de hidrogênio, você deve pagar entre 10 e 15 €, o que representa um “cheio” em torno de 70 €. Esse carro consome aproximadamente 1 kg/100 km, levando a despesa para cerca de 11 €/100 km. Para comparação, um SUV diesel que consome 5,5 l/100 km terá custado 10,16 € para cobrir a mesma distância (preço médio do diesel B7: € 1.848). Para economizar dinheiro, será necessário esperar o desenvolvimento do setor para a produção de hidrogênio para democratizar e os fabricantes podem alcançar economias de escala.

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Rendimento muito baixo

Uma das principais dificuldades na democratização do hidrogênio está ligada à sua produção e transporte. Para obter hidrogênio, existem várias soluções. Os dois primeiros consistem na obtenção de di -hidrogênio por gaseificação de combustíveis fósseis (carvão) ou por reforma de gás natural (metano), mas eles têm as principais desvantagens de emissões pesadas de estufa de efeito estufa de efeito estufa. O hidrogênio desses processos é chamado de “hidrogênio cinza”.

A terceira solução, que comumente prevista, passa por eletrólise de água. Este é um processo que, graças a uma corrente elétrica, permite separar 2 moléculas de água para obter dioxigênio e di -hidrogênio (2 h (2 h₂O → 2 h₂ + O₂)). Essa técnica mais cara tem o mérito de apresentar uma pegada de carbono muito mais vantajosa, desde que você use eletricidade descarbonizada (nuclear ou renovável). Em contraste com o hidrogênio cinza, o obtido por eletrólise é chamado de “hidrogênio verde”, desde que você use uma fonte de eletricidade renovável, ou “hidrogênio amarelo” no caso de produção nuclear.

Para estabelecer o consumo real de um carro, é necessário estar interessado em toda a cadeia chamada “Power-to-H2-to-Power”, que designa o fato de usar o hidrogênio para armazenar a energia antes de devolvê-la para o final usar. Ademe, portanto, fala de uma eficiência de aproximadamente 25 %, em comparação com 70 % para uma bateria, devido às transformações sucessivas que induzem perdas de energia. Neste diagrama, 100 kWh de eletricidade permitem que você faça apenas 25 kWh, quando um carro de bateria pode fazer um completo (70 kWh) com a mesma quantidade de eletricidade.

Conclusão

Ainda muito caro para comprar e usar, os carros com células de combustível são pálidos diante da competição com melhor bateria armada, mais acessíveis e muito mais difundidas. Se as vantagens forem inegáveis, ainda é necessário resolver a questão da produção de hidrogênio. Se já escolhemos entre um hidrogênio cinza, poluente, mas acessível ou um hidrogênio verde (ou amarelo) com o rendimento inferior e muito mais caro para produzir, também será necessário que a produção de eletricidade possa atender às necessidades.

Se esse esquema não parece ser viável no momento para um cliente específico, no entanto, é necessário levar em consideração os potenciais avanços tecnológicos que melhorarão a eficiência energética. Além disso, os industriais estão considerando o hidrogênio mais para transporte pesado, como caminhões, trens e aviões, bem como para aplicações específicas.