- Existem apenas cerca de 17.000 veículos movidos a hidrogênio nas estradas dos EUA agora, e todos eles estão na Califórnia. Enquanto isso, os EVs estão por aí aos milhões.
- Embora os carros elétricos estejam recebendo atenção, com os principais fabricantes se concentrando em torná-los dominantes até 2030, os veículos a hidrogênio permanecem em segundo plano.
- Aqui está o que você precisa saber sobre o que são carros movidos a hidrogênio, como eles funcionam e qual a probabilidade de você dirigir um.
Você provavelmente já ouviu falar muito sobre veículos elétricos ultimamente, assim como notícias sobre legislação para reduzir as emissões de carbono dos veículos. Mas há outro tipo de veículo de emissão zero, um que emite apenas vapor de água enquanto o transporta pela estrada. Esse é o veículo de célula de combustível de hidrogênio, relacionado a um EV, mas com diferenças específicas que tornam os carros de hidrogênio diferentes e muito mais raros.
Até o momento, quase três milhões de EVs foram vendidos nos EUA. Em contraste, em meados de 2022, 17.000 ou menos veículos movidos a hidrogênio podem ser encontrados nas estradas dos EUA. Todos eles estarão na Califórnia, o único estado com uma rede de postos de abastecimento de hidrogênio no varejo para tornar os carros utilizáveis.
Hyundai Nexo 2024.
Carros a hidrogênio disponíveis atualmente
Desde 2015, três carros movidos a hidrogênio foram oferecidos para venda por três empresas de automóveis diferentes: o Honda Clarity Fuel Cell, o Hyundai Nexo SUV e o Toyota Mirai. Mas a Honda agora encerrou a produção de todos os modelos do Clarity, e a Hyundai vendeu apenas cerca de 1600 SUVs Nexo em seis anos.
A Toyota, a empresa mais devotada à energia de hidrogênio como uma alternativa aos veículos elétricos a bateria, vendeu aproximadamente 14.300 sedãs Mirai em duas gerações nos EUA — embora em alguns períodos tenha recorrido a descontos substanciais para movê-los. (A Honda não separa as vendas de seu modelo Clarity Fuel Cell das versões plug-in-hybrid e Clarity elétrica a bateria.)
Este ano, um novo veículo a hidrogênio chegará ao mercado: o Honda CR-V e:FCEV é uma adaptação do popular crossover compacto, não apenas com uma célula de combustível de hidrogênio (desenvolvida em conjunto com a GM), mas uma bateria maior que pode ser conectada. Isso fornece 29 milhas de alcance, somando-se às 241 milhas da célula de combustível. Você pode pensar nele como o híbrido plug-in mais complexo do mundo. Ele estará disponível apenas na Califórnia e apenas para locação. O volume é projetado em 300 veículos por ano.
Honda CR-V e:FCEV 2025.
O que é um carro movido a hidrogênio?
Um veículo de célula de combustível de hidrogênio (HFCV para abreviar) usa o mesmo tipo de motor elétrico para girar as rodas que um carro elétrico a bateria usa. Mas ele não é alimentado por uma bateria grande e pesada, mas por uma pilha de célula de combustível na qual o hidrogênio puro (H2) passa por uma membrana para se combinar com o oxigênio (O2) do ar, produzindo a eletricidade que gira as rodas mais o vapor de água. O que isso significa é que um veículo de célula de combustível é tecnicamente um híbrido em série, razão pela qual às vezes são classificados como veículos elétricos híbridos de célula de combustível (FCHEV).
Para os cientistas, o hidrogênio não é realmente um combustível, mas um transportador de energia. Ignore essa distinção, no entanto, porque os motoristas de HFCV reabastecem os tanques de alta pressão de fibra de carbono de seus veículos em “postos de abastecimento de hidrogênio” muito semelhantes em conceito ao antigo posto de gasolina confiável, com um tempo de reabastecimento semelhante de cinco minutos.
Você pode ouvir que o hidrogênio é o elemento mais comum no universo. No nível atômico, isso é verdade — mas o hidrogênio nunca é encontrado em seu estado puro. Ele sempre é combinado com outros elementos. Sua forte propensão a se ligar a qualquer coisa à vista o torna um bom transportador de energia. Criar hidrogênio puro para veículos requer o uso de uma grande quantidade de energia para “quebrar” um composto como gás natural (CH4) em H2 puro, com CO2 como subproduto. (A maior parte do hidrogênio hoje é derivada de combustíveis fósseis como gás natural.) Passando por uma célula de combustível, o hidrogênio imediatamente devolve essa energia, na forma de eletricidade, assim que se combina com oxigênio. Do cano de escapamento sai apenas vapor de água (H2O).
Atrás do volante
Na prática, o motorista de um HFCV encontrará uma experiência quase idêntica à de dirigir um veículo elétrico a bateria, embora talvez não seja um dos mais rápidos. Não há transmissão, e o carro inclui frenagem regenerativa para recapturar energia desperdiçada conforme ele desacelera.
O desafio para engenheiros automotivos é que as células de combustível de hidrogênio são mais felizes com uma saída de energia estável. É isso que as torna adequadas para uso de energia de reserva, por exemplo. Mas as demandas de energia no carro médio variam em uma ordem de magnitude, de algo como 15 quilowatts (20 cavalos de potência) para manter um veículo em uma velocidade constante de rodovia em uma estrada plana a talvez 10 ou 20 vezes essa quantidade para aceleração máxima de 60 mph ou mais.
A célula de combustível do Toyota Mirai, o carro a hidrogênio mais vendido nos EUA, é classificada em 90 kW (120 cavalos de potência). Mas isso não é suficiente para acelerar em uma rodovia de movimento rápido, então a Toyota (assim como outros fabricantes de HFCV) adiciona uma bateria de alta voltagem e baixa capacidade, muito semelhante às usadas em veículos híbridos a gasolina e eletricidade. Ela está lá para fornecer energia suplementar por curtos períodos de aceleração intensa, e é recarregada pelo excesso de saída da célula de combustível quando o carro está em velocidade constante ou por meio de frenagem regenerativa quando o carro desacelera. Os três carros a hidrogênio vendidos nos últimos anos têm alcances classificados pela EPA de 300 milhas ou mais, embora, como os EVs, esse alcance caia substancialmente em velocidades mais altas.
A aceleração pode ser melhor no novo Honda CR-V e:FCEV, dada a capacidade da bateria de 17,7 quilowatts-hora — ou aproximadamente 10 vezes o tamanho das baterias híbridas somente nos outros veículos a hidrogênio. Ainda assim, o novo modelo a hidrogênio da Honda é cerca de 500 libras mais pesado do que um CR-V híbrido, então dificilmente é um demônio da velocidade.
Carros movidos a hidrogênio são seguros?
Os HFCVs são amplamente considerados tão seguros quanto qualquer outro carro; já que os tanques de alta pressão são projetados para sobreviver até mesmo aos acidentes de alta velocidade sem vazar ou romper. Enquanto os céticos do hidrogênio rotineiramente citam a explosão de Hindenburg em 1937, os tanques de hidrogênio e seu hardware provavelmente sobreviveriam mesmo se o resto do carro fosse destruído em um acidente. Nenhum ferimento ou morte específico aos componentes de hidrogênio foi registrado no número relativamente pequeno de HFCVs vendidos até o momento.
Prós e contras dos veículos movidos a células de combustível de hidrogênio
Os HFCVs têm algumas das mesmas características positivas dos carros elétricos a bateria: são suaves, silenciosos e pacíficos para dirigir — e não emitem dióxido de carbono ou outros gases nocivos pelos escapamentos, apenas vapor de água. Eles também não têm o problema de tempo de carregamento que os EVs têm; o ideal é que leve apenas cinco minutos ou mais para reabastecê-los para outro trajeto de 300 a 400 milhas.
Há algumas desvantagens, no entanto, a mais desafiadora é a disponibilidade de combustível de hidrogênio. Enquanto os planos de uma década atrás exigiam que a Califórnia tivesse 100 estações de hidrogênio até agora, na realidade, o número é menor que 60. Esse número não está crescendo muito; a Shell fechou recentemente suas sete estações de hidrogênio na Califórnia.
O mais problemático é que nem todos esses postos estão online e disponíveis para abastecimento o tempo todo. Você pode contar o número total de pontos verdes “H70” no relatório de status de posto em tempo real mantido pela California Fuel Cell Partnership para ver quantos estão ativos em um dado momento. Muitos motoristas de hidrogênio contam com esse aplicativo para mapear suas paradas de abastecimento antes de se aventurarem.
Postos de abastecimento de hidrogênio
Abastecer um carro a hidrogênio acontece naturalmente com o tempo, mas alinhar o bico pesado e selá-lo corretamente para que o carro e a bomba possam se comunicar eletronicamente pode exigir alguma prática. Os postos de hoje geralmente só conseguem abastecer de dois a cinco veículos antes de ficarem offline por até meia hora para repressurizar.
Como os motoristas de HFCV na área da Baía de São Francisco descobriram em junho de 2019, a infraestrutura para fornecer hidrogênio aos pontos de venda é muito fina. Uma explosão cortou o fornecimento para nove dos 11 postos de hidrogênio da área, exigindo que caminhões a diesel transportassem tanques de hidrogênio comprimido a centenas de quilômetros do sul da Califórnia durante a noite.
Motoristas que dependiam de seus veículos de hidrogênio para ir ao trabalho tiveram que programar alarmes para as primeiras horas da manhã, na esperança de chegar a um posto de abastecimento a tempo de obter um pouco do combustível de hidrogênio limitado. A Toyota acabou reembolsando vários meses de pagamentos de arrendamento para motoristas de Mirai em todo o estado que não conseguiam usar seus carros de forma confiável.
O principal contraste, e a maior desvantagem, dos carros a hidrogênio em comparação aos EVs é que eles são semelhantes aos carros a gasolina, pois não podem ser “reabastecidos” ou recarregados em casa durante a noite. Mas, diferentemente dos carros a gasolina, para os quais há um conjunto bem desenvolvido de mais de 100.000 postos de combustível em todo o país, os motoristas de hidrogênio são totalmente dependentes tanto de um suprimento confiável do próprio gás quanto de um posto de abastecimento de alta pressão disponível — e operando corretamente.
Custo do combustível de hidrogênio
Com o combustível de hidrogênio sendo uma mercadoria especializada para o público em geral, a pequena rede de postos de varejo naturalmente cobra preços altos. No final de 2022, para citar o California Hydrogen Business Council de uma página agora excluída em seu site, “Um quilo de hidrogênio custa entre US$ 10 e US$ 17 em postos de hidrogênio da Califórnia, o que equivale a cerca de US$ 5 a US$ 8,50 por galão de gasolina” para cobrir a mesma distância. (Um carro a hidrogênio Toyota Mirai contém cerca de cinco galões de hidrogênio.) Observe que carregar um EV durante a noite geralmente equivale a gasolina a apenas US$ 1 a US$ 2 o galão.
Para compensar essa desvantagem, Honda, Hyundai e Toyota ofereceram aos locatários e compradores combustível de hidrogênio gratuito por períodos limitados. Cada fabricante tem uma oferta ligeiramente diferente: um Toyota Mirai vem com até US$ 15.000 de hidrogênio complementar, enquanto um Hyundai Nexo inclui os mesmos US$ 15.000 em um arrendamento de três anos ou até seis anos de propriedade.
Depois que essas ofertas expiram, no entanto, o motorista fica por conta própria. Em 2023, a True Zero, a maior fornecedora de hidrogênio da Califórnia, aumentou seu preço para US$ 36/kg — de US$ 13,14 a menos de três anos antes. Uma recarga completa de 5 kg em um Mirai pode custar até US$ 180.
Manutenção de um carro movido a hidrogênio
Assim como os carros elétricos, os veículos a hidrogênio exigem que os centros de serviços das concessionárias tomem algumas precauções especiais. Os HFCVs têm os mesmos conjuntos de baterias de alta voltagem que um híbrido, híbrido plug-in ou carro elétrico, mas também têm um ou mais tanques blindados de fibra de carbono para manter hidrogênio puro sob pressão extremamente alta: 10.000 libras por polegada quadrada (psi), ou 700 bar no sistema métrico.
O serviço normal para um carro a hidrogênio que não envolve os tanques de hidrogênio, a pilha de células de combustível ou o encanamento que os conecta é como qualquer outro veículo. Mas se qualquer um desses componentes tiver que ser manuseado, o estado da Califórnia tem um conjunto de regras para garantir que qualquer hidrogênio que escape não corra o risco de explosão.
Isso inclui drenar amplamente os tanques de hidrogênio de seu combustível em tipos específicos de áreas externas longe de edifícios. Então, o resto do sistema é purgado de todo o hidrogênio restante por meio da lavagem de componentes com vários gases, um processo que leva entre 30 e 180 minutos.
O futuro dos carros movidos a hidrogênio
Se você está na Califórnia e está interessado em um veículo de emissão zero movido por um motor elétrico, um veículo a hidrogênio é uma abordagem. Mas, no momento, é um grande risco. Criar uma rede de abastecimento totalmente nova do zero provou ser muito mais problemático — caro e não confiável — do que as montadoras previam, e o combustível é muito mais caro para os motoristas do que gasolina ou eletricidade.
Sem esse combustível de hidrogênio, entregue de forma confiável a 10.000 psi, um HFCV não passa de um grande e caro batente de porta. Se tivéssemos que adivinhar, sugeriríamos que o futuro dos carros de passeio provavelmente será elétrico.
