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Os veículos elétricos a hidrogénio têm tempos de reabastecimento mais rápidos, a vantagem de autonomias de condução mais longas e o potencial para uma maior capacidade de armazenamento de energia, enquanto o potencial para serem mais adequados para aplicações pesadas, como camiões e autocarros, pode apresentá-los como um vencedor direto no setor HEV- Batalha BEV, mas pode não ser tão simples. Sendo a infraestrutura limitada de reabastecimento de hidrogénio o principal obstáculo para os veículos elétricos a hidrogénio, a tecnologia enfrenta um obstáculo. A infraestrutura para construir uma rede abrangente de estações de abastecimento de hidrogénio é muito mais cara e demorada do que uma estação de carregamento de baterias.
Por outro lado, com o aumento constante de estações de carregamento de baterias anualmente aos milhares, a tecnologia eléctrica de baterias domina actualmente o mercado automóvel que se aproxima, uma vez que estas capacidades de reabastecimento bem estabelecidas combinam-se com investigação extensa e continuamente crescente e produção em massa que está a ser feita por tão muitos fabricantes de automóveis em todo o mundo. O investimento na tecnologia BEV veio dos players mais dominantes do setor e também de startups promissoras, resultando em uma gama muito diversificada de modelos disponíveis aos consumidores.
Deixando os desafios de lado, há um potencial significativo para a tecnologia HEV ultrapassar o BEV. Melhorias nas infra-estruturas e redução de custos poderiam abrir o público às vantagens de longo alcance, reabastecimento rápido e mobilidade sustentável da tecnologia eléctrica a hidrogénio.
As informações foram obtidas de sites oficiais de montadoras e governos, como BYD, Departamento de Energia dos EUA e Administração de Informações de Energia dos EUA.
1 Contra: processos caros de produção, distribuição e armazenamento
A complexidade associada ao processo de produção de células a combustível de hidrogênio é um obstáculo significativo que impede a tecnologia de ultrapassar a tecnologia elétrica de bateria. Os componentes necessários para as células de combustível são mais caros de produzir em comparação com as baterias elétricas, o que se traduz em despesas de produção mais elevadas e, em última análise, afetará a acessibilidade dos carros com células de combustível a hidrogénio.
Além disso, com tanques ou gasodutos especializados necessários para transportar e armazenar hidrogénio com segurança, é necessário um investimento substancial em infraestruturas. Com esta infraestrutura necessária para produzir, distribuir e armazenar o combustível de hidrogénio ainda subdesenvolvida, o estabelecimento de uma extensa rede de estações de abastecimento de hidrogénio continua a ser um desafio. A tecnologia eléctrica de hidrogénio que atinge a adopção em massa é dificultada pela ausência de avanços significativos para enfrentar estes desafios, ao contrário da inovação que a tecnologia eléctrica de bateria fez ao longo dos anos, tornando-a a escolha preferida no mercado de veículos eléctricos.
2 Pró: Carros a hidrogênio desfrutam de tempo de recarga/recarregamento mais rápido
Embora os veículos eléctricos passem muito tempo a recarregar as baterias, os carros a hidrogénio podem ser reabastecidos tão rapidamente como os veículos convencionais movidos a gasolina reabastecem. Isso ocorre porque as células a combustível de hidrogênio enchem seus tanques de hidrogênio como se estivesse enchendo um tanque de gasolina. Um veículo elétrico pode levar muito mais tempo, variando de várias horas usando um carregador CA padrão a cerca de 15 minutos para um carregamento rápido de 800 volts CC, o que ainda não recuperaria tanto alcance quanto as células de hidrogênio.
Em comparação com as baterias, as células a combustível de hidrogênio operam por meio de uma reação química entre o hidrogênio e o oxigênio. O gás hidrogênio entra em um lado da célula, enquanto o oxigênio entra no outro. Um catalisador interno divide os átomos de hidrogênio em prótons e elétrons, com os prótons passando através de uma membrana e os elétrons criando a corrente elétrica que alimenta o veículo.
3 Con: Postos de combustível de hidrogênio são muito poucos em todo o mundo
A falta de estações de reabastecimento de hidrogênio é um grande obstáculo para a adoção generalizada da tecnologia. Em 2023, existem apenas cerca de 59 postos de abastecimento de hidrogénio nos Estados Unidos, com cerca de mais 50 em fase de produção, em comparação com 161.562 estações de carregamento de veículos elétricos. Esta distribuição escassa de postos de abastecimento de hidrogénio limita a praticidade dos carros para viagens de longa distância, o que também reduz o seu apelo aos consumidores. Isso fará com que a tecnologia elétrica a bateria pareça mais atraente para os consumidores, sendo a opção mais prática para a maioria dos motoristas.
Enquanto o público espera que a infraestrutura dos postos de abastecimento de hidrogénio melhore, a tecnologia elétrica a bateria continuará a desfrutar de inovações e apelo público, enquanto a adoção de veículos com células de combustível a hidrogénio permanecerá limitada, dando aos veículos elétricos a bateria a vantagem no mercado de veículos elétricos.
4 Pró: Maior densidade de energia leva a uma autonomia de condução mais longa
Ao contrário das baterias usadas em veículos elétricos a bateria, métodos de armazenamento de gás comprimido e armazenamento de líquido criogênico são usados em veículos a hidrogênio. O hidrogênio é pressurizado e armazenado em tanques de alta pressão no método de armazenamento de gás comprimido. Submetendo-se a uma reação química com o oxigênio do ar, o gás hidrogênio vai do tanque para a célula de combustível, produzindo eletricidade que alimenta o motor elétrico do veículo.
O gás hidrogênio é resfriado a temperaturas extremamente baixas no armazenamento de líquido criogênico e convertido em estado líquido. Este método não é tão comum quanto o armazenamento de gás comprimido, mas oferece maior densidade de energia, de modo que mais hidrogênio pode ser armazenado em um espaço menor. Estes proporcionam às células de combustível de hidrogénio uma densidade de energia mais elevada em comparação com as baterias e permitem-lhes ter uma autonomia de condução mais longa do que os veículos eléctricos a bateria.
A produção de hidrogênio não é eficiente em termos energéticos. A utilização da reforma a vapor do metano, que é tradicionalmente obtida a partir de fontes não renováveis, resulta numa pegada de carbono indireta que prejudica os benefícios pretendidos do combustível hidrogénio. Da extração ao processo de transporte para obtenção do hidrogênio, as emissões de gases de efeito estufa são significativas, principalmente com o uso do gás natural. Com o progresso substancial que a tecnologia de baterias fez no processo de produção de baterias, com avanços na redução das emissões de carbono associadas à produção, é uma opção mais ecológica.
Com inovações ecologicamente conscientes mais rápidas de mais participantes do que com a tecnologia do hidrogénio, a produção de tecnologia de baterias e os processos de recarga reduziram enormemente as emissões de carbono associadas a todo o ciclo de vida do veículo. Com a reforma a vapor do metano é atualmente o método mais popular usado para derivar gás hidrogênioé necessário fazer mais inovações para torná-lo mais rentável e mais ecologicamente consciente.
6 Pró: O hidrogênio pode suportar condições ambientais mais desafiadoras
A tecnologia de célula de combustível de hidrogênio pode suportar condições ambientais mais desafiadoras do que os sistemas elétricos de bateria. Em comparação com os veículos elétricos a bateria, os veículos com células de combustível podem funcionar em temperaturas abaixo de zero sem a necessidade de um aquecedor de bateria extra ou de tecnologia de pré-condicionamento.
Isto faz com que as células de combustível sejam capazes de armazenar energia por períodos mais longos sem perder energia do que as baterias que perdem energia lentamente, mesmo quando não estão em uso, por descarga, enquanto os tanques de hidrogénio nunca experimentam tal grau de perda de energia ao longo do tempo. Eles também não exigem a substituição ou revisão que as baterias precisam quando seu ciclo de vida chega ao fim. Com uma bateria suportando 25% dos custos de um VE, esses custos de substituição podem ser significativos. Esses sistemas de células de combustível também são mais capazes de alimentar máquinas e veículos pesados.
7 Con: Reação Exotérmica Altamente Inflamável Requer Melhorias Significativas
O gás hidrogênio usado em uma célula de combustível é extremamente combustível e até mesmo um pequeno vazamento no sistema de abastecimento pode causar uma situação potencialmente explosiva. Em uma reação altamente exotérmica, o gás hidrogênio pode reagir com o oxigênio do ar para acender uma chama, liberando uma grande quantidade de calor ou energia.
O calor gerado pela reação exotérmica pode causar risco de explosão que pode danificar significativamente a célula de combustível, resultando em falha do sistema. Um incêndio pode explodir e espalhar-se rapidamente do veículo para o seu entorno. Nos casos em que o gás hidrogénio reage com outros materiais, podem ser libertados gases tóxicos que podem ser prejudiciais para os ocupantes do veículo e para o ambiente. Melhorias significativas foram feitas na tecnologia de baterias que tem quase eliminou esse risco como a bateria Blade BYD.
8 Pró: Peso total reduzido e mais espaço no veículo
O hidrogênio tem uma densidade energética notavelmente alta, o que significa que só precisa de um sistema compacto de armazenamento de combustível. Como resultado, pesa significativamente menos e o espaço interior é expandido com o espaço mínimo necessário para armazenamento de combustível em comparação com as volumosas baterias dos BEVs. Isto permite aos fabricantes conceber interiores espaçosos com melhor espaço para as pernas e para a cabeça, para que os ocupantes possam desfrutar de maior conforto e liberdade de movimento.
Isto permite maior flexibilidade na disposição dos assentos, bem como compartimentos de armazenamento e espaços de carga personalizáveis. Com a ausência do excesso de peso provocado pelas enormes baterias necessárias para autonomias prolongadas, a dinâmica de condução seria afetada. A condução seria mais dinâmica e os veículos que antes necessitavam de maior aerodinâmica para alcançar a eficiência energética devido ao aumento do peso teriam uma eficiência melhorada.
9 Contra: a falta de produção em massa torna impossíveis economias de escala
Infraestruturas de produção em massa já bem estabelecidas e em constante crescimento são um dos fatores críticos que impulsionam o sucesso dos veículos elétricos a bateria. Com a produção de mais BEVs, as economias de escala levam a custos de produção mais baixos e a veículos mais acessíveis. Em comparação, os veículos eléctricos a hidrogénio ainda fazem parte de uma nova tecnologia que ainda não atingiu este nível de produção em massa, sendo os custos mais elevados e a disponibilidade limitada um problema inevitável.
Com um número limitado de fabricantes de automóveis que adotam esta tecnologia, a investigação e a infraestrutura para produção e reabastecimento permanecem limitadas, o que continua a atrasar o desenvolvimento da tecnologia. Líderes de mercado estabelecidos aderiram ao movimento BEV e rapidamente foi desenvolvida uma gama crescente de modelos acessíveis. São necessários esforços concertados para a investigação e produção em massa para economias de escala que favoreçam a tecnologia do hidrogénio.
10 Pró: O compromisso das principais montadoras pode levar à potencial produção em massa
Toyota, Honda e Hyundai foram pioneiras na tecnologia elétrica a hidrogênio com o inovador veículo de célula de combustível Mirai da Toyota, o FCX Clarity 2008 da Honda e o NEXO da Hyundai, como parte de sua prova de compromisso em fazer avanços significativos no desenvolvimento de veículos elétricos a hidrogênio práticos e comercialmente viáveis. veículos. Com o apoio destes grandes intervenientes, a tecnologia hidrogénio-eléctrica poderia alcançar as economias de escala necessárias para a produção em massa.
Com eles a alavancar as suas capacidades de produção, bem como as redes de distribuição e a experiência na indústria automóvel, a produção da célula de combustível de hidrogénio poderá tornar-se rentável e mais viável, económica e acessível aos consumidores. Um esforço combinado de investimento em infra-estruturas de reabastecimento, como Tesla fez com a rede Supercharger, poderia resolver o problema do ovo e da galinha que a tecnologia do hidrogénio está a sofrer.
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