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Transição Energética
Células de combustível: onde podem ser aplicadas?
As células de combustível são consideradas por muitos uma energia do futuro, mas têm um largo espectro de utilização no presente, desde os veículos elétricos e híbridos até à indústria, passando pela tua casa, pelo teu telemóvel ou pelo teu computador portátil. Se, hoje, se destacam na produção de energia, a verdade é que já foram descobertas no século XIX.
Apesar do nome quase remeter para um cenário futurista, a explicação do que são estas células de combustível é bastante simples: tratam-se de dispositivos que convertem energia química diretamente em eletricidade, sem precisarem de combustão. Estas operam mediante processos de reação-oxidação entre um combustível e um oxidante, normalmente o hidrogénio e o oxigénio, respetivamente.
No fundo, funcionam como um gerador de corrente elétrica, capaz de colocar em funcionamento uma multiplicidade de dispositivos.
Células de combustível: como funcionam?
Neste processo químico, o hidrogénio funciona como combustível e o oxigénio funciona como agente oxidante. Todas as células de combustível são compostas por dois elétrodos — o ânodo (negativo) e o cátodo (positivo) —, um eletrólito (que conduz os iões) e um catalisador. Ou seja, a conversão de energia é muito semelhante à das pilhas, com a grande diferença de não se esgotar, desde que o fornecimento de hidrogénio se mantenha constante.
E onde obtemos o hidrogénio utilizado nas células de combustível? Simples: pode ser obtido através da eletrólise da água, do gás natural ou do gás propano, do metanol ou de outros derivados do petróleo. Uma vez que a água é o produto desta reação, as células de combustível não produzem poluentes, o que as destaca como uma das fontes de energia mais promissoras do futuro.
De olhos postos no futuro
O elevado potencial desta fonte de energia limpa fez disparar a procura por todo o globo. Por isso, tanto governos como empresas têm investido no desenvolvimento de hidrogénio.
De acordo com um estudo da Deloitte, em 2030 o mercado mundial de hidrogénio deverá valer cerca de 590 mil milhões de euros, valor que se estima que duplique em 2050.
Em Portugal, o Governo estabeleceu metas ambiciosas para a introdução gradual do hidrogénio em diversos setores até 2030, como parte essencial da estratégia para a transição para uma economia descarbonizada.
Células de combustível: aplicações
As células de combustível, também conhecidas como células de hidrogénio ou células de combustível de hidrogénio, podem ter várias aplicações e são cada vez mais usadas em diferentes setores de atividade, como:
Nos transportes
Os veículos elétricos a hidrogénio oferecem uma eficiência superior e um menor consumo de energia, quando comparados com os motores a combustão interna. Independentemente do tamanho do veículo (ligeiro, pesado ou até um navio), se este for alimentado por células de hidrogénio, só usará 40% a 60% da energia do combustível, reduzindo os consumos para metade.
Na produção de energia
Qualquer setor industrial que use células de combustível para produzir energia, consegue até 60% mais de eficiência. Ou seja, quase o dobro do atingido pelas indústrias que usam motores a combustão para o mesmo efeito, cuja capacidade se situa entre os 33% a 35%.
Nos negócios
Muitas empresas já usam as células de hidrogénio para aplicações tão distintas como a alimentação de centros de processamento de dados, escritórios ou superfícies comerciais. Esta tecnologia oferece uma solução eficaz para a geração descentralizada de energia, permitindo que estas instalações operem de forma autónoma e com baixas emissões de carbono.
Vantagens das células de combustível de hidrogénio
A eficiência é uma das principais razões pelas quais as células de hidrogénio são consideradas uma solução para a produção de energia elétrica no futuro. Além disso, conseguem gerar energia limpa por não haver combustão.
Por estes dois motivos, as células de combustível apresentam-se como uma séria alternativa aos combustíveis fósseis, os quais são menos eficientes e mais poluentes devido às elevadas emissões de gases com efeito de estufa (GEE) para a atmosfera.
Se mais eficiência e menos poluição são dois pesos pesados no atual contexto da transição energética, há outras vantagens que podemos destacar quando falamos da utilização das células de combustível:
• Reduzem os custos de distribuição, se a central de produção de energia for colocada junto do local de abastecimento. Desta forma, são também minimizadas as perdas energéticas;
• Conseguem gerar eletricidade e calor, uma vez que produzem vapor de água;
• São mais confiáveis do que os motores a combustão, por não possuírem partes móveis;
• São menos poluentes, porque não emitem gases para a atmosfera, produzem muito menos dióxido de carbono e consomem menos água.
Tipos de células de combustível
Existem vários tipos de células de combustível. Estes são classificados em função da temperatura de funcionamento.
Se funcionarem com temperaturas inferiores a 250 °C, podem ser células de combustível:
• Alcalinas;
• De ácido fosfórico;
• De membrana de troca de protões.
Se funcionarem com temperaturas superiores a 600 °C, podem ser células de combustível:
• De carbonatos fundidos;
• De óxidos sólidos.
Desvantagens das células de combustível de hidrogénio
Existem muitas vantagens associadas a esta forma de conversão de energia. No entanto, o custo de produção das células de combustível de hidrogénio é o seu “calcanhar de Aquiles”. Só será viável avançar para uma adoção em larga escala, quando superarmos a barreira económica.
Uma das razões para este encarecimento é a necessidade de usar materiais nobres, como a platina, no processo de produção. Por outro lado, o próprio hidrogénio é também mais caro do que os combustíveis convencionais, além dos custos associados ao seu transporte e distribuição.
Como funciona um carro movido a células de combustível?
Deves estar a pensar como funcionam os carros a hidrogénio, ou os autocarros que circulam por algumas cidades portuguesas alimentados por células de combustível.
Também conhecidos como “fuel cell centric vehicles”, os carros a hidrogénio fazem parte da família dos elétricos. No entanto, e ao contrário da generalidade dos carros desta categoria, a eletricidade é produzida no seu interior.
Todo o processo de conversão de energia pode ser resumido em três passos:
Apesar do nome quase remeter para um cenário futurista, a explicação do que são estas células de combustível é bastante simples: tratam-se de dispositivos que convertem energia química diretamente em eletricidade, sem precisarem de combustão. Estas operam mediante processos de reação-oxidação entre um combustível e um oxidante, normalmente o hidrogénio e o oxigénio, respetivamente.
No fundo, funcionam como um gerador de corrente elétrica, capaz de colocar em funcionamento uma multiplicidade de dispositivos.
Células de combustível: como funcionam?
Neste processo químico, o hidrogénio funciona como combustível e o oxigénio funciona como agente oxidante. Todas as células de combustível são compostas por dois elétrodos — o ânodo (negativo) e o cátodo (positivo) —, um eletrólito (que conduz os iões) e um catalisador. Ou seja, a conversão de energia é muito semelhante à das pilhas, com a grande diferença de não se esgotar, desde que o fornecimento de hidrogénio se mantenha constante.
E onde obtemos o hidrogénio utilizado nas células de combustível? Simples: pode ser obtido através da eletrólise da água, do gás natural ou do gás propano, do metanol ou de outros derivados do petróleo. Uma vez que a água é o produto desta reação, as células de combustível não produzem poluentes, o que as destaca como uma das fontes de energia mais promissoras do futuro.
De olhos postos no futuro
O elevado potencial desta fonte de energia limpa fez disparar a procura por todo o globo. Por isso, tanto governos como empresas têm investido no desenvolvimento de hidrogénio.
De acordo com um estudo da Deloitte, em 2030 o mercado mundial de hidrogénio deverá valer cerca de 590 mil milhões de euros, valor que se estima que duplique em 2050.
Em Portugal, o Governo estabeleceu metas ambiciosas para a introdução gradual do hidrogénio em diversos setores até 2030, como parte essencial da estratégia para a transição para uma economia descarbonizada.
Células de combustível: aplicações
As células de combustível, também conhecidas como células de hidrogénio ou células de combustível de hidrogénio, podem ter várias aplicações e são cada vez mais usadas em diferentes setores de atividade, como:
Nos transportes
Os veículos elétricos a hidrogénio oferecem uma eficiência superior e um menor consumo de energia, quando comparados com os motores a combustão interna. Independentemente do tamanho do veículo (ligeiro, pesado ou até um navio), se este for alimentado por células de hidrogénio, só usará 40% a 60% da energia do combustível, reduzindo os consumos para metade.
Na produção de energia
Qualquer setor industrial que use células de combustível para produzir energia, consegue até 60% mais de eficiência. Ou seja, quase o dobro do atingido pelas indústrias que usam motores a combustão para o mesmo efeito, cuja capacidade se situa entre os 33% a 35%.
Nos negócios
Muitas empresas já usam as células de hidrogénio para aplicações tão distintas como a alimentação de centros de processamento de dados, escritórios ou superfícies comerciais. Esta tecnologia oferece uma solução eficaz para a geração descentralizada de energia, permitindo que estas instalações operem de forma autónoma e com baixas emissões de carbono.
Vantagens das células de combustível de hidrogénio
A eficiência é uma das principais razões pelas quais as células de hidrogénio são consideradas uma solução para a produção de energia elétrica no futuro. Além disso, conseguem gerar energia limpa por não haver combustão.
Por estes dois motivos, as células de combustível apresentam-se como uma séria alternativa aos combustíveis fósseis, os quais são menos eficientes e mais poluentes devido às elevadas emissões de gases com efeito de estufa (GEE) para a atmosfera.
Se mais eficiência e menos poluição são dois pesos pesados no atual contexto da transição energética, há outras vantagens que podemos destacar quando falamos da utilização das células de combustível:
• Reduzem os custos de distribuição, se a central de produção de energia for colocada junto do local de abastecimento. Desta forma, são também minimizadas as perdas energéticas;
• Conseguem gerar eletricidade e calor, uma vez que produzem vapor de água;
• São mais confiáveis do que os motores a combustão, por não possuírem partes móveis;
• São menos poluentes, porque não emitem gases para a atmosfera, produzem muito menos dióxido de carbono e consomem menos água.
Tipos de células de combustível
Existem vários tipos de células de combustível. Estes são classificados em função da temperatura de funcionamento.
Se funcionarem com temperaturas inferiores a 250 °C, podem ser células de combustível:
• Alcalinas;
• De ácido fosfórico;
• De membrana de troca de protões.
Se funcionarem com temperaturas superiores a 600 °C, podem ser células de combustível:
• De carbonatos fundidos;
• De óxidos sólidos.
Desvantagens das células de combustível de hidrogénio
Existem muitas vantagens associadas a esta forma de conversão de energia. No entanto, o custo de produção das células de combustível de hidrogénio é o seu “calcanhar de Aquiles”. Só será viável avançar para uma adoção em larga escala, quando superarmos a barreira económica.
Uma das razões para este encarecimento é a necessidade de usar materiais nobres, como a platina, no processo de produção. Por outro lado, o próprio hidrogénio é também mais caro do que os combustíveis convencionais, além dos custos associados ao seu transporte e distribuição.
Como funciona um carro movido a células de combustível?
Deves estar a pensar como funcionam os carros a hidrogénio, ou os autocarros que circulam por algumas cidades portuguesas alimentados por células de combustível.
Também conhecidos como “fuel cell centric vehicles”, os carros a hidrogénio fazem parte da família dos elétricos. No entanto, e ao contrário da generalidade dos carros desta categoria, a eletricidade é produzida no seu interior.
Todo o processo de conversão de energia pode ser resumido em três passos:
- O oxigénio é captado da atmosfera por uma entrada de ar e levado até à célula de combustível;
- É aí que se dá a reação química entre o hidrogénio e o oxigénio, sendo produzida a energia que alimentará o motor elétrico e carregará a bateria do veículo;
- No interior da célula de combustível é produzido vapor de água, que posteriormente é libertado para a atmosfera.
Carros a hidrogénio: será a próxima tendência automóvel?
Em Portugal, os veículos a hidrogénio ainda estão a dar os primeiros passos e são poucas as marcas que os comercializam. No entanto, estas opções já são uma realidade nos mercados asiáticos. Por isso, se quiseres, podes ir conhecendo a oferta de algumas marcas de automóveis que estão a apostar em combustíveis alternativos.
É importante destacar que a adoção generalizada de carros a hidrogénio não está apenas dependente do desenvolvimento de veículos acessíveis e eficientes, mas também da criação de uma infraestrutura robusta de abastecimento de hidrogénio. Estes veículos poderão ser uma tendência num futuro próximo, mas, por agora, este cenário continua em crescendo.
O que podes fazer enquanto não abraças esta realidade
Se a tua maior preocupação é reduzir a pegada de carbono, sabe que podes fazer muito pelo ambiente se adotares novos comportamentos e fizeres as escolhas certas. Isto é válido tanto para o teu negócio, como para a tua vida privada.
Por exemplo, quando abasteceres o teu carro, opta por combustíveis sustentáveis. Na PRIO, encontras o ECO Diesel ou o ZERO Diesel, duas soluções mais ecológicas, que incorporam fontes de energia renovável na sua composição. Estes dois produtos representam apenas uma fração do nosso amplo compromisso com a sustentabilidade.
O investimento em postos de carregamento elétricos alimentados a energia solar, bem como o desenvolvimento de combustíveis mais limpos e acessíveis para o transporte rodoviário e até marítimo, onde se destaca o ECO Bunkers, são outros dos nossos esforços para liderar a transição para uma economia mais sustentável e com menores emissões de carbono.
Por isso, enquanto os carros que produzem eletricidade a partir de uma célula de combustível não são frequentes nas estradas portuguesas, escolhe os combustíveis certos e estarás a fazer mais pelo ambiente.
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