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Veículos e combustiveis alternativos

Veículos e Combustíveis Alternativos
Índice do artigo

Actualmente o sector dos transportes encontra-se altamente dependente dos combustíveis fósseis, em especial, o tráfego rodoviário, quase totalmente dependente do petróleo. Um correcto entendimento da importância da utilização dos combustíveis e veículos alternativos irá melhorar a segurança no fornecimento de energia e reduzir a emissão de gases com efeito de estufa. A UE estabeleceu o objectivo de 20% na substituição dos combustíveis tradicionais no sector dos transportes rodoviários (gasolina e diesel convencional) por combustíveis alternativos até ao ano de 2020 [Livro Verde: Towards an European Strategy for the Security of Energy Supply (2000)].
As seguintes soluções alternativas são encaradas como promissoras: biocombustíveis, gás natural, hidrogénio e electricidade proveniente de fontes renováveis.
Encontram-se disponíveis tecnologias para a maior parte dos combustíveis alternativos e espera-se que venham a desempenhar um papel de relevo no futuro. As tecnologias para veículos a Etanol, Gás Petrolífero Liquefeito (GPL) e Gás Natural encontram-se suficientemente desenvolvidas e disponíveis em larga escala no mercado. A tecnologia para veículos eléctricos encontra-se também pronta para o mercado, mas o custo das baterias e a autonomia provavelmente limitam a penetração a alguns nichos de mercado seleccionados. As tecnologias de híbridos eléctricos, pilhas de combustível e veículos a hidrogénio encontram-se em diferentes estádios de desenvolvimento e poderão desempenhar papéis de relevo num futuro próximo, provavelmente a partir de 2010.
Combustíveis alternativos:
Gás Natural Comprimido (GNC) como combustível de veículos
Gás Petrolífero Liquefeito (GPL) como combustível de veículos
Electricidade
Hidrogénio como combustível de veículos Conceitos de veículos alternativos:
Veículos Híbridos
Pilhas de combustível
O gás natural é predominantemente constituído por metano (CH4), o mesmo gás que é usado pela maior parte das pessoas para cozinhar alimentos e para aquecer as habitações. Mais especificamente, é normalmente constituído por 70-90% de metano, sendo o etano, propano e butano os constituintes restantes. O gás natural é um combustível fóssil extraído de vastas jazidas subterrâneas, como as excistentes no Mar do Norte, Argélia, Nigéria, Rússia e Mar Cáspio.
Veículos a Gás Natural
Os veículos a gás natural (VGNs) funcionam com motores de combustão interna, do tipo de explosão, no essencial idênticos aos motores a gasolina, mas com diferentes mecanismos de armazenamento e admissão. Dado que o gás natural é de difícil liquefação, normalmente a 200 bar, ou sob a forma de gás natural criogénico liquefeito (GNL), a temperaturas inferiores a -160ºC, nos veículos a gás natural (VGNs) este é armazenado sob a forma de gás natural comprimido (GNC).
Sistemas e Tecnologias de Gás Natural
Existem três opções de combustível para os veículos a gás natural: 1. Os VGNs dedicados que trabalham unicamente com gás natural (monovalentes, por vezes com uma pequena reserva de gasolina);2. Os VGNs bivalentes, que podem funcionar quer a gás natural, quer a gasolina;3. Os VGNs de duplo combustível, que funcionam com uma mistura de gás natural e diesel, com proporções relativas alteradas consoante a velocidade e carga do veículo.
Desempenho ambiental
Os veículos a gás natural são, de uma forma geral, veículos limpos em termos da qualidade das emissões que produzem, i.e., aquelas que afectam a saúde dos seres humanos, tais como partículas em suspensão, monóxido de carbono (CO), óxidos de azoto (NOx), e os hidrocarbonetos carcinogénicos (HC). A emissão de partículas em suspensão, próximas do zero, o que é particularmente importante quando um VGN substitui um motor diesel, normalmente em casos de VGNs pesados. As emissões reais variam com a concepção dos motores. Os dasos seguintes reflectem as reduções potenciais proporcionadas pelo gás natural comprimido, face às correspondentes potencias da gasolina convencional:Dióxido de carbono 25 %, monóxido de Carbono 90 a 97 %; Emissões de óxidos de Azoto, de 35 a 60%; Emissões de hidrocarbonetos não metanosos de 50 a 75%; Menos poluentes tóxicos e carcinogénicos e pouca ou inexistente emissão de partículas suspensas; Inexistência de emissões evaporativas em motores dedicados (tais como os que se encontram associados a gasolina ou diesel).
Benefícios económicos
Os veículos a gás natural caracterizam-se por terem um custo de aquisição mais elevado e por serem mais baratos em termos do consumo de combustível. Para além disto, o investimento em estações de abastecimento de gás natural é mais elevado – mais do que nas estações de GPL – tornando-as economicamente viáveis apenas se abastecerem um grande número de veículos. Isto significa que a introdução de VGNs motiva o retraimento dos fornecedores de combustíveis em investirem nesta área, até que exista um número suficiente de VGNs que o justifique. Paralelamente, os operadores e consumidores não estão dispostos a comprar este tipo de veículos sem que exista um número razoável de estações de abastecimento. Em muitos casos um VGN é uma boa solução se existir perto uma estação de abastecimento. Os preços dos carros e dos combustíveis na Europa variam bastante, sendo necessária a comparação de preços, caso a caso. Por exemplo, na Alemanha, o abastecimento com gás representa aproximadamente metade dos custos em relação ao abastecimento com combustível normal. Em algumas situações os fornecedores de gás co-financiam a compra de VNGs.SumárioOs veículos a GNC emitem menor quantidades de CO² do que os veículos convencionais sendo mais amigos do ambiente, em qualquer domínio, entanto ainda se baseiam em consumos de combustíveis fósseis. Desta forma, o GNC pode ser encarado como uma transição para uma solução final que seja absolutamente sustentável. De um ponto de vista económico, o GNC seria uma solução perfeita se existissem estações de abastecimento em número suficiente. O passo mais importante na promoção do GNC é o apoio à disseminação e aumento das estações de abastecimento.
O Gás Petrolífero Liquefeito (GPL) é uma mistura de propano (C3H8) e butano (C4H10). As proporções dos dois gases na mistura variam consoante os países, mas geralmente o propano representa entre 80 a 95% da mistura. O GPL tem duas origens: como um destilado do crude proveniente da refinação ou como um subproduto extraído juntamente com o gás natural. Os dois gases (propano e butano) podem ser armazenados no estado líquido através de pressurizações moderadas.
Veículos a GPL
Os veículos a GPL são semelhantes aos seus equivalentes a gasolina mas com diferentes sistemas de armazenamento e admissão. A maior parte dos condutores nem seriam capazes de notar a diferença entre o mesmo veículo propulsionado a gasolina ou a GPL. O GPL comporta-se como gás à pressão atmosférica normal mas torna-se líquido quando submetido a pressões moderadas (aprox. 20 bar). Desta forma, encontra-se armazenado nos tanques dos veículos como um líquido, à pressão de aprox. 25 bar, mas é admitido nos cilindros do motor sob a forma de gás. A maioria dos veículos GPL na Europa funciona com dois combustíveis: possuem tanques de GPL e tanques de gasolina, podendo alternar instantaneamente entre um e outro combustível através do accionamento de um comando no interior do veículo, eliminando assim o perigo de se ficar sem combustível em zonas com fracas infraestruturas de distribuição a retalho do GPL. No entanto, diversos especialistas em GPL defendem que os veículos com motor dedicado unicamente a GPL apresentam menores índices de consumo e produzem menos emissões gasosas. A maior parte dos tanques GPL apresenta-se sob a forma de um cilindro situado na bagageira do automóvel ou no interior de uma carrinha, o que compromete a capacidade de carga dos veículos. Uma alternativa é o tanque toroidal com a forma de um donut, que pode ser colocado no espaço destinado ao pneu sobressalente (no entanto terá de ser reservado espaço extra para o pneu).
Sistemas de GPL e Conversão
O processo de conversão de um automóvel para GPL é bastante exigente e requer um grau elevado de conhecimento sobre motores automóveis de uma forma geral. Quando instalados por peritos qualificados, os carros a GPL são tão seguros como quaisquer outros veículos.
Benefícios Ambientais
Os desempenhos dos veículos a GPL são semelhantes aos seus equivalentes a gasolina, sendo que na condução destes veículos poucas são as diferenças notadas. Um veículo a GPL consome em média mais 20 a 25% de combustível do que um a gasolina e talvez mais 30 a 40% do que um a diesel.Comparando com um veículo equivalente a gasolina, o veículo GPL produz entre 5 a 10% menos emissões de CO2 e ligeiramente menos hidrocarbonetos e menos NOx. Comparativamente com um veículo semelhante a diesel, um veículo GPL produz aproximadamente as mesmas quantidades de CO2 ou talvez um pouco mais, mas bastante menores quantidades de partículas em suspensão (PM) e também de NOx – a não ser que o motor a diesel tenha um filtro de partículas instalado. As vantagens ambientais relativas dos veículos a GPL têm vindo a diminuir nos últimos anos, uma vez que as recentes melhorias tecnológicas tornaram os veículos convencionais muito mais limpos.
Benefícios Económicos
Os bons veículos a GPL custam normalmente mais cerca de 1700€ do que os seus equivalentes a gasolina e as conversões mais fiáveis e maior qualidade apresentam idênticos custos. Os veículos a GPL consomem maior volume de combustível, mas o preço do GPL é aproximadamente 60% inferior ao preço da gasolina e 40% inferior ao preço do gasóleo, o que faz com que os custos globais sejam bastante inferiores aos da gasolina e ligeiramente inferiores aos custos do gasóleo. No entanto, em termos fiscais é necessário ter cuidado e realizar comparações individuais por país, devido às variações que se observam neste aspecto.
O veículo eléctrico é um veículo que possui um ou mais motores propulsores eléctricos. A transmissão do movimento é realizada através de rodas ou propulsores, operados por motores rotativos, ou nos casos de veículos de carril, por motores lineares. A energia obtida para propulsionar o veículo pode ser obtida de diversas fontes:A partir de energia química armazenada, a bordo do veículo, em baterias: Veículo Eléctrico a Baterias (VEB); a partir de um sistema recarregável de armazenamento de energia (SRAE) e de uma fonte de potência com origem num combustível: veículo híbrido; Energia gerada a bordo através de um motor a combustão, tal como em locomotivas diesel-eléctricas; Gerada a bordo utilizando pilhas de combustível: veículo a pilhas de combustível; Através de ligação directa a fontes de energia fixas em calhas instaladas no solo ou no ar, como em comboios e eléctricos de cidade. Os veículos eléctricos (VE) não produzem emissões no local de utilização, emitem baixos níveis de ruído e têm um custo de operação reduzido. Os primeiros VEs foram produzidos a partir de 1830 e têm sido utilizados desde essa altura. Nos anos 90, vários fabricantes desenvolveram grandes programas de veículos eléctricos sendo lançados novos modelos, nomeadamente a Citroën, Ford, Honda, GM, Peugeot e Toyota. No entanto, apesar dos consideráveis esforços de investigação realizados, estes veículos continuaram a apresentar autonomias e desempenhos reduzidas quando comparados com os seus equivalentes a diesel ou gasolina, tendo as vendas permanecido em níveis considerados muito reduzidos. A partir do final da década de 90, os esforços começaram a ser dirigidos para o desenvolvimento de veículos híbridos, que combinam motores eléctricos com motores de combustão interna, no sentido de permitir atingir maiores níveis de potência e maior autonomia.

Propriedades das Baterias
Num VE, as baterias e outros dispositivos de armazenamento de energia são usados para armazenar a electricidade que alimenta os motores destes veículos. As baterias dos VEs são carregadas ligando a partir de uma fonte de energia. Alguns VEs também têm carregadores internos; outros ligam-se a carregadores localizados no exterior do veículo, mas em ambos os casos é usada electricidade vinda da rede eléctrica para recarregar a bateria.

Desempenho Individual
Sem quaisquer emissões de gases de escape, estes veículos podem ser até 99% mais limpos do que os veículos a gasolina, mesmo contabilizando as emissões das centrais termoeléctricas. Alimentadas por energia renovável, as baterias eléctricas são verdadeiramente não poluentes, tornando-as numa alternativa ambiental bastante atractiva para áreas urbanas onde a fraca qualidade do ar origina muitos problemas de saúde pública.No entanto, a completa análise do desempenho ambiental dos veículos eléctricos deverá sempre de contemplar as emissões associadas com a produção e fornecimento da energia eléctrica usada para recarregar os veículos. Em muitos países este valor é fácil de calcular em relação ao CO2 emitido, uma vez que existem dados da produção média de CO2 por kW/h de electricidade produzida.As baterias poderão ter um elevado impacte ambiental, devido à energia necessária para a sua produção e também devido ao potencial de contaminação dos solos ou dos lençóis aquíferos subterrâneos aquando do seu fim de vida e substituição. No entanto, as baterias mais conhecidas (ácido de chumbo e Ni-MH) são facilmente recicláveis, sendo estabelecido pela Directiva da Comissão Europeia para o fim do Ciclo de Vida de Veículos (2000/53/EC) a obrigação desta mesma reciclagem.
Economia
Tal como em muitas outras alternativas e tipos e veículos, a economia dos VEs caracteriza-se por maiores custos de aquisição e menores custos de utilização: recarregar as baterias de VEs é relativamente barato e na maior parte dos países estes veículos beneficiam pelo facto dos impostos vendas e impostos anuais serem menores. Existe alguma incerteza sobre a duração dos ciclos de vida e substituição das baterias, correlativamente ao preço, mas as baterias de Ni-MH em particular apresentam ciclos de vida relativamente longos e a experiência recente indica que é provável que tenham uma duração idêntica ao veículo.A questão da viabilidade económica e financeira tem que ser analisada no contexto de se verificar se os veículos são adequados para um determinado fim prático e na forma como estes vão complementar, por exemplo, a restante frota de um operador. De uma forma geral prevê-se que num futuro próximo os VEs serão adequados para determinados nichos de mercado.

SumárioOs VEs, hoje em dia, são uma boa solução para determinados mercados, especialmente se puderem efectuar viagens diárias sem necessidade de recarregamento das baterias durante o percurso ou se estas puderem ser recarregadas entre as viagens. Desta forma, os VEs são especialmente adequados para áreas urbanas onde as distâncias percorridas não são muito longas e onde a poluição constitui um problema grave. Para se atingir um ponto em que cubra todo o mercado, terão que ser desenvolvidas baterias muito mais tecnologicamente avançadas. Apesar dos VEs eléctricos constituírem uma solução sustentável, já nos dias de hoje, a sustentabilidade global depende muito da forma como a electricidade seja produzida.
O Hidrogénio é o elemento mais elementar conhecido pelo Homem. Cada átomo de hidrogénio tem apenas um protão e um electrão. É também o mais abundante no Universo. A energia solar provém do hidrogénio. No Sol os átomos de hidrogénio combinam-se para formar átomos de hélio. Este processo, denominado fusão, gera energia radiante. Esta energia radiante é responsável pela origem e pela manutenção da vida na Terra, encontrando-se armazenada nos combustíveis fósseis. A maior parte da energia que usamos nos dias de hoje tem origem no Sol.O Hidrogénio é menos denso do que o ar, por isso sobe na atmosfera. Por esta razão o hidrogénio, como gás, não pode ser encontrado na sua forma natural na Terra e tendo que ser produzido artificialmente. O hidrogénio natural, por contraste, encontra-se na Terra combinado com outros elementos. Combinado com o oxigénio forma a água (H2O). Combinado com o carbono forma diferentes produtos como o metano (CH4), o carvão ou o petróleo. O hidrogénio pode também ser encontrado em toda a matéria viva – na forma de biomassa.O hidrogénio contém o mais alto teor energético de todos os combustíveis, proporcionalmente à sua massa (cerca de 3 vezes mais do que o petróleo), mas o mais baixo teor energético por unidade e volume (cerca de 4 vezes menos do que o petróleo). É o elemento menos denso e comporta-se como um gás à temperatura e pressões normais. Um veículo a hidrogénio utiliza este gás como a sua fonte de energia. De uma forma geral, os protótipos destes veículos utilizam o hidrogénio em motores de combustão em pilhas de combustível. Nos motores de combustão, o hidrogénio é queimado mais ou menos da mesma forma que acontece, com os outros combustíveis, nos motores de combustão interna. No processo de conversão em pilhas de combustível o hidrogénio é transformado em electricidade, que depois é usada para alimentar os motores eléctricos da propulsão da viatura. Um dos principais benefícios da utilização de hidrogénio puro é este combinar-se com o oxigénio, originando o vapor de água como emissão de escape. Outro benefício é que teoricamente a fonte de poluição gerada hoje pela combustão de combustíveis fósseis pode ser deslocalizada para as centrais termoeléctricas, onde os bioprodutos da queima de combustíveis fósseis é melhor controlada.
O hidrogénio pode ser produzido a partir de fontes de energia renováveis sem qualquer aumento das emissões de dióxido de carbono. No entanto, como será explicado a seguir, os desafio técnicos necessários para atingir estes benefícios poderão não ser resolvidos, durante as próximas décadas, de uma forma economicamente viável.
Produção de hidrogénioHidrogénio funciona como um transportador de energia, não como uma fonte - armazena e fornece energia de uma forma utilizável. Mas tem sempre que ser produzido a partir de compostos que o contenham. O hidrogénio pode ser produzido a partir de diversas fontes de energia, incluindo os combustíveis fósseis, tais como o carvão (com captura do carbono), o gás natural, energia nuclear, biomassa e outras tecnologias energéticas, tais como a energia eólica, solar, geotérmica e hidroeléctrica. O potencial de diversidade de aprovisionamento é uma das principais razões para que o hidrogénio possa ser encarado como um promissor transportador de energia. O hidrogénio pode ser produzido em grandes centrais a centenas de quilómetros de distância do local de utilização final; ou a distâncias mais curtas, de 40 a 160 km do local de utilização ou em pequenas unidades localizadas no ponto de utilização ou muito perto deste, como em estações de abastecimento ou em zonas de produção estacionárias.

Armazenamento de hidrogénioO desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de hidrogénio seguras, fiáveis economicamente sustentáveis é o desafio técnico mais imediata no caminho para a utilização em larga escala deste gás como forma de energia. Para serem competitivos com os carros convencionais, os veículos a hidrogénio terão de ter uma autonomia para percorrerem um mínimo de 500km entre reabastecimentos. Este é um objectivo bastante ambicioso, uma vez que o hidrogénio apresenta características físicas que o tornam difícil de armazenar em grandes quantidades e sem que se torne necessário dispor de muito espaço. O armazenamento de hidrogénio terá que ser efectuado no interior dos veículos, nos locais de fabrico, em estações de serviço, e em centrais energéticas fixas. As abordagens possíveis para o armazenamento do hidrogénio incluem:Armazenamento físico de hidrogénio comprimido a altas pressões; Armazenamento físico de hidrogénio líquido criogénico (arrefecido a -253ºC) em tanques isolados;
Armazenamento em materiais avançados, no seio da estrutura material ou à superfície de determinados materiais, bem como sob a forma de percursores químicos que são submetidos a reacções químicas para libertar o hidrogénio.
O hidrogénio pode ser armazenado sob três formas diferentes, como um gás, como um líquido ou como um material: Dados imprecisos, na medida em que provêem de diferentes fontes de informação, métodos de cálculo e tecnologias de armazenamento. Todos os dados se referem a hidrogénio com calor específico inferior a 2,79 kWh/m³ à temperatura e pressões normais.
Impacto Ambiental
Hoje um dos maiores problemas é a produção sustentável de hidrogénio. São necessárias grandes quantidades de energia, a qual terá sempre que ter origem em fontes sustentáveis. no sentido de tornar completamente viável a economia do hidrogénio. A eficiência global do sistema produção – armazenamento (arrefecimento) – transporte – utilização ainda não se encontra clarificada.A poluição num motor a combustão interna é apenas uma questão menor. Quando o hidrogénio (ou qualquer outro combustível) se queima na atmosfera, são geradas grandes quantidades de calor. Na presença do azoto do ar, o azoto pode combinar-se com o oxigénio e formar óxidos de azoto. Paralelamente, os lubrificantes, enquanto óleos, podem ter uma acção oxidante promovendo a formação de monóxido de carbono (CO). No caso do hidrogénio, quando utilizado em sistemas tecnicamente eficientes estes problemas ambientais são minimizados.

Sumário
Hoje, o hidrogénio ainda não é uma solução quotidiana de mobilidade. É necessário um enorme esforço de pesquisa para o tornar numa solução eficiente e sustentável para o futuro, uma vez que existe um considerável número de problemas a serem resolvidos tais como o armazenamento e a produção sustentável do hidrogénio.
O que são os Veículos de Pilhas de Combustível (VCCs)?Esta tecnologia emergente tem o potencial de reduzir significativamente o consumo de energia e de emissões perigosas, bem como a nossa dependência do abstecimento de petróleo. Os VCCs irão contribuir para a diminuição dos gases de efeito de estufa, poluentes do ar, apresentando maior eficiência energética. Uma célula de combustível produz electricidade directamente proveniente de reacções electroquímicas entre o hidrogénio do combustível e oxigénio do ar.
Desempenho dos motores
Os motores de combustão interna que equipam os carros dos nossos dias convertem menos de 20% da energia contida na gasolina para movimentar o veículo. Apesar dos engenheiros conceberem veículos mais modernos conseguido encontrar formas de os tornar mais eficientes e limpos, existe um limite para estas melhorias nos motores.As pilhas de combustível são altamente eficientes, Podem aproveitar entre 40 a 60% ou mais da energia contida no combustível, dependendo deste. Uma outra vantagem é o facto de as emissões serem poucas ou nenhumas, onde por exemplo um veículo que funcione com base em hidrogénio puro liberta apenas vapor de água. As pilhas de combustível podem funcionar com base em gases ou líquidos ricos em hidrogénio, desde que processado de forma adequada.
Tipos de pilhas de combustível
As pilhas de combustível classificam-se principalmente segundo o tipo de electrólito que utilizam. Isto determina o tipo de reacções químicas que ocorrem no interior da célula, o tipo de catalizadores necessários, a temperatura a que a célula opera, o combustível requerido, ente outros factores. Estas características, por sua vez, afectam o tipo de aplicações adequadas para estas pilhas. Encontram-se em desenvolvimento diversos tipos de pilhas de combustível, cada uma com as suas próprias vantagens, limitações, potenciais aplicações.
Desempenho Ambiental
Através da conversão directa de combustível em energia através de uma reacção electroquímica, as pilhas de combustível extraem maior potência da mesma quantidade de combustível, comparativamente com a combustão tradicional. Este processo directo resulta numa menor quantidade de combustível consumido e melhores níveis de eficiência, de 30 a 90% dependendo do sistema da célula de combustível e da utilização do calor suplementar produzido. A geração de energia baseada na combustão converte primeiramente o combustível em calor, dentro dos limites impostos pela Lei da Termodinâmica de Carnot, e depois em energia mecânica, que possibilita a deslocação do veículo ou ainda faz girar uma turbina para produção de energia. Os passos seguintes envolvidos na geração de combustão permitem que a energia se dissipe sob a forma de calor, fricção e perdas de conversão, resultando em níveis globais de eficiência menores.O problema da produção sustentável de hidrogénio necessita de ser resolvido. Se ocorresse um derrame de hidrogénio, este evaporar-se-ia instantaneamente, uma vez que é muito menos denso que o ar.As pilhas de combustível oferecem um excelente desempenho ambiental, comparativamente com as tecnologias baseadas na combustão. Tomando medições efectuadas, pode-se afirmar que uma central termoeléctrica de pilhas de combustível cria menos de 1 kg de poluição por 1.000 kW/h de electricidade produzida – comparativamente com os 11 kg de emissões poluentes originados por sistemas convencionais de combustão.
Perspectiva económica
A tecnologia de pilhas de combustível oferece um potencial que pode revolucionar a geração de electricidade. Esta tecnologia pode bem vir a pautar-se por um novo e descentralizado sistema de produção e distribuição de energia. Estudos recentes sugerem que um sistema descentralizado de produção de energia (também conhecido como sistema “distribuído”) melhoraria a eficiência global através de:Redução de perdas nas linhas de distribuição, uma vez que a electricidade deixaria de ter que percorrer centenas de quilómetros desde sítio onde é produzida até ao local de utilização. Redução das necessidades de investimento em infra-estrutura de transmissão e distribuição.
Sumário
As pilhas de combustível se não são uma solução para os dias de hoje constituem uma importante opção para o futuro próximo. Para além dos diversos aspectos técnicos, o problema da fonte de energia ainda carece de resolução. Como por exemplo, se o Hidrogénio vier a ser utilizado, este terá sempre de ser produzido de uma forma sustentável.
O que é o Veículo Híbrido (VH)?
Qualquer veículo que combine duas ou mais fontes de potência que possam gerar propulsão, directa ou indirectamente, designa-se como híbrido. Nesta secção um veículo híbrido é descrito como um veículo dotado de um motor de combustão interna e de um motor eléctrico. Os híbridos são mais limpos e mais eficientes do que os veículos convencionais e os seus custos de funcionamento são mais baixos, mas a sua compra é geralmente mais onerosa (em Portugal, recentemente, por efeito do Imposto Automóvel os veículos híbridos são mais baratos). A Toyota introduziu o primeiro veículo híbrido, produzido em série – a primeira geração do Prius – no mercado japonês em 1997, tendo depois sido seguida pelo Honda Insight em 1999. Mais recentemente foram lançados por estes dois fabricantes novos modelos híbridos, bem como pela Ford, a GM, a Lexus, a Mercedes e a Peugeot-Citroën. Os híbridos têm vindo a receber muita atenção, inicialmente por parte do mundo automóvel mas mais recentemente por parte também dos mass-media. Em muitos países encontram-se disponíveis subsídios e incentivos para estes veículos, que têm vindo a contribuir para o aumento da popularidade e para o aumento das listas de espera para compra de vários modelos, nos EUA e na Europa também. Presentemente todos os veículos híbridos disponíveis funcionam com motores gasolino-eléctricos, mas é provável que venham a ser produzidos veículos diesel-eléctricos, ainda mais eficientes. Os fabricantes começaram por introduzir os motores híbridos a gasolina porque os motores a diesel são mais caros e onerariam ainda mais os cistos dos veículos híbridos. Tecnologia HíbridaOs sistemas híbridos variam muito em termos do seu custo, complexidade e efeito. Os híbridos “Stop-Start” ou micro híbridos possuem motores eléctricos relativamente pequenos que não têm capacidade para accionarem directamente as rodas do veículo, contudo são suficientemente potentes para arancarem os seus motores quase instantaneamente. Isto significa que num micro-híbrido, o motor a gasolina pode desligar-se automaticamente quando o carro pára (ex: semáforos luminosos) e reiniciar assim que o condutor pisa o acelerador, sem que o condutor tenha que desligar a ignição e sem que se aperceba que o motor se desligou. Os híbridos moderados possuem também a função acima descrita, mas normalmente usam também os seus motores eléctricos para fazer o carro movimentar-se. No entanto, os híbridos moderados não têm a capacidade de trabalhar exclusivamente com os motores eléctricos uma vez que estes não se encontram directamente ligados para tracção das rodas. Em vez disso, estes fornecem energia adicional aos motores de combustão em alturas de carga absorvida elevada ou de fortes acelerações. Os híbridos moderados beneficiam também da tecnologia da “travagem regenerativa”: durante a travagem, o sistema recupera energia, convertendo alguma da energia cinética dissipada em electricidade, que é usada para recarregar as baterias. O sistema auxiliar integrado (Integrated Motor Assist da Honda), que equipa os modelos Insight e Civic (e alguns Accord em determinados mercados) é um exemplo de um híbrido moderado, embora o sistema da Honda possa ainda desactivar 3 dos 4 cilindros para maximizar a eficiência absorvida. O Civic híbrido consegue aproximadamente 25% de poupanças na redução da emissão CO2, comparado com um motor convencional semelhante. Um veículo híbrido completo, incluindo o Toyota “Hybrid Synergy Drive”, tal como visto no Prius, é capaz de mover o automóvel unicamente através do seu motor, ou do motor eléctrico, ou dos dois em simultâneo. O sistema da Toyota, que também se encontra licenciado para montagem no híbrido Ford Escape, usa um sistema de distribuição de potência variável e contínuo, para aplicar uma fracção da potência do motor a gasolina directamente para as rodas motrizes e uma outra para o gerador eléctrico,o qual por sua vez também se encontra ligado às rodas de tracção. O sistema é complexo mas atinge um alto nível de eficiência, permitindo ao motor trabalhar a velocidades eficientes em qualquer regime de funcionamento. Quando a totalidade da potência não é necessária para a tracção, o motor pode accionar o gerador para recarga das baterias. As baterias podem também ser recarregadas através da travagem regenerativa ou recuperativa. Nas situações de paragem – arranque, no trânsito e a baixas velocidades – quando o motor a gasolina é menos eficiente – o motor desliga-se automaticamente e o motor eléctrico, alimentado pela bateria, encarrega-se da propulsão.O sistema empregue no 4x4 Lexus RX400h é similar mas possui dois motores eléctricos, um para as rodas dianteiras e outro para as traseiras. Enquanto que nenhum dos híbridos disponíveis actualmente no mercado pode ser recarregado externamente, alguns híbridos experimentais com esta característica poderão vir a ser muito populares no mercado, dentro de alguns anos. Desempenho ambientalDe uma forma geral, os híbridos têm um menor impacto ambiental do que os veículos convencionais. Muitas das vantagens inerentes dependem muito da compra e dos hábitos do seu proprietário.O fabrico e produção dos veículos híbridos gera-se um pouco mais de gases com efeito de estufa do que a produção de carros convencionais. Mas os híbridos recuperam este impacto adicional durante o tempo da sua utilização, uma vez que as emissões produzidas são bastante inferiores no decorrer do cicxlo de utilização. Como consequência, os benefícios ambientais globais têm tendência para aumentar consoante são percorridas maiores distâncias. No entanto, se as distâncias percorridas decorrerem na auto-estrada, a uma velocidade alta e constante, as poupanças não são assim tão significativas.Depois da produção, as emissões de gases com efeito de estufa dos veículos híbridos são menores. No futuro, as técnicas de recolha e armazenamento do carbono poderão estar suficientemente disseminadas para que a utilização de electricidade a partir de combustíveis fósseis emita menos CO2. Presentemente, os carros híbridos com recarga externa estariam simplesmente a deslocalizar a fonte de emissão de CO2 dos tubos de escape para as centrais eléctricas. No entanto, seria possível caso os utilizadores efectuassem as recargas das baterias em horários de menor consumo energético (período de vazio), se conseguisse melhorar o rendimento energético das centrais termoeléctricas.
Economia
Os híbridos disponíveis no Mercado são mais caros quando comparados com os seus equivalentes a gasolina, mas podem proporcionar importantes reduções no consumo de combustíveis. Na maioria dos países da EU, a compra dos híbridos é contemplada com incentivos e reduções nos impostos. Qualquer pessoa terá sempre que ter em conta os seus hábitos e necessidades de condução (km por ano, principalmente em cidade, ou maioritariamente em estrada) e as leis do seu próprio país, impostos e preços dos combustíveis, antes de se decidir pela compra de um veículo híbrido.Na perspectiva dos fabricantes, a economia do mercado dos híbridos não é ainda muito óbvia, pelo menos no curto prazo, uma vez que algumas opiniões se manifestam no sentido de que os fabricantes têm prejuízo com cada venda que efectuam. Apesar disto, espera-se que os custos de produção diminuam com um aumento do volume de veículos fabricados.