Adaptação : Prof. Fernando CamposAdaptação : Prof. Fernando Campos Educação Tecnológica Tiago Lopes Farias Instituto Superior Técnico PORTUGAL Hidrogénio

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Tiago Lopes FariasTiago Lopes FariasInstituto Superior TécnicoInstituto Superior Técnico

PORTUGALPORTUGAL

Hidrogénio e Pilhas de Combustível nos Transportes Rodoviários

http://www.ist.utl.pt/

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OS TRANSPORTES RODOVIÁRIOS E O AMBIENTE

- 1990…2003: aumento + 30%- Soluções apenas tecnológicas?

Emissões de Poluentes (CO, HC, NOx e Partículas)Emissões de Poluentes (CO, HC, NOx e Partículas)

-Normas Euro cada vez mais exigentesNormas Euro cada vez mais exigentes

-Tecnologia tem de responder a esse desafioTecnologia tem de responder a esse desafio

Protocolo de Quioto:Protocolo de Quioto:- Acordo global: 2008 – 2012 redução de 5% GEE (face a 1990)Acordo global: 2008 – 2012 redução de 5% GEE (face a 1990)- Portugal: permitido aumento de 27% GEEPortugal: permitido aumento de 27% GEE



Solução não tecnológica: utilizar menos o automóvel


921 38 232 15 323 7 906

1 209 53 110 16 299 6 991

2 089 116 410 15 102 8 436

0 50 000 100 000 150 000

10^6 pkm

1990

1995

2010

2 Rodas Ligeiros PassageirosAutocarros Ferrovia

FONTE: DGTT

Passag. x kms (modos rodoviário e ferroviário)Passag. x kms (modos rodoviário e ferroviário)




Portugal



“COMPARAÇÃO ENERGÉTICA”

1”BigMac”+batatas fritas+Cola=1400 kCal ou 5800 kJ

200 cm3 de gasolina = Menu “Big Mac”

+ = 30.0 km

+ = 90.0 km

+ = 2.0 km



Soluções Tecnológicas

Apostando nos conceitos actuaisApostando nos conceitos actuais

- - motores de combustão internamotores de combustão interna

- combustíveis fósseis- combustíveis fósseis

- ….- ….

Inovando recorrendo a tecnologias alternativasInovando recorrendo a tecnologias alternativas

- novos sistemas de propulsãonovos sistemas de propulsão

- novos combustíveisnovos combustíveis

- ……..

- novo conceito de automóvelnovo conceito de automóvel



Soluções TecnológicasApostando em novas tecnologias e num novo conceito de automóvelApostando em novas tecnologias e num novo conceito de automóvel

• Combustíveis Combustíveis alternativosalternativos

• EtanolEtanol

• Metanol...Metanol...

• Hidrogénio?Hidrogénio?

• Sistemas de propulsão alternativosSistemas de propulsão alternativos

• Híbridos, eléctricos...Híbridos, eléctricos...

• Pilhas de combustível?Pilhas de combustível?



Funcionamento de uma pilha de Combustível

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

• Cada célula: 0,5 - 1 V

• Intensidade: 0,3 –1 A cm2

• Potência 0,3-0,5 W/cm2

MODULAR

• Mais área...mais intensidade

• mais células...mais voltagem

Eficiência SuperiorEficiência Superior• Diesel: 20 - 30 %Diesel: 20 - 30 %

• Gasolina: 15 - 25 %Gasolina: 15 - 25 %

• Pilha: 30 - +50%Pilha: 30 - +50%



Pilhas de combustível: principais desafios

• Combustível ideal: hidrogénio

• Produção

• Armazenamento

• Abastecimento

• Custo

• Ciclo de Vida desfavorável?

• Custo da pilha:- 500 USD por kW (10 x preço de motor c. Int.)

• Custo de componentes

• Fiabilidade

• Aceitação social

• Arranque a frio

• ....



A família NECAR da Daimler ChryslerA família NECAR da Daimler Chrysler

Necar 5 e Jeep Commander (2000; CH3OH)

Necar 4 (1999)

Necar 1 (1994)

Necar 2 (1996)

Necar 3 (1997; CH3OH)



• Combustível: 4.6 kg LH2 or 3.1 kg CH2

• Autonomia: 400 or 270 km (EDC)

• Pilha com 200 células (94 kW)

• Motor com 60 kW/ 82CV

• 36 % eficiência (EDC)

• Vel. Max.: 160 km/h

• Arranque em 30 s (-20ºC)

Opel Hydrogen 3



Grande maioria dos construtores igualmente envolvidos

•Honda FCX

BMW 7series (V12 Otto @ H2)Toyota FCHV – 4 (hybrid)Toyota FCHV – 4 (hybrid)

Ford FCV



O objectivoO objectivoO protótipoO protótipo

AUTOnomy e Hy-wire (General Motors)



Hy-wire

O protótipoO protótipo



AUTOnomy by GM

O objectivoO objectivo



Projecto “CUTE - Clean Urban Transport for Europe”

Objectivo:Objectivo:- Construção e implementação de uma frotas de autocarros urbanos a pilha de

combustível assim como da infra-estrutura de produção e abastecimento de H2.



Ar condicionado

Controlo de gasesTanques de hidrogénioDynetek 350 Bar (42 kg)

Componentes auxiliaresActuados mecanicamente

Motor Central Electric Ruland200 kW potência de tracção

Transmissão automática ZF

Pilhas de combustível (2 Ballard Mk 902, 150 kW(*) cada)

(*) potência bruta

• 3 portas• piso rebaixado

Base: Autocarro MB Citaro 12 m

Mercedes-Benz CitaroComponentes

Arrefecimento



Project “CUTE - Clean Urban Transport for Europe”

10 Cidades Europeias10 Cidades EuropeiasPorto (STCP + BP + IST)Porto (STCP + BP + IST),,Barcelona, Barcelona, Madrid, Madrid, London, London, Hamburg, Hamburg, Luxemburg,Luxemburg,Stockholm,Stockholm,Amsterdam, Amsterdam, Stuttgart, Stuttgart, ReykjavikReykjavik

3 autocarros Evobus por cidade 3 autocarros Evobus por cidade

Diferentes métodos de produção de H2Diferentes métodos de produção de H2

- - energias renováveis; energias renováveis;

- gás natural,- gás natural,

- refinaria/petróleo- refinaria/petróleo

- electrólise da água- electrólise da água


• Adaptação : Prof. Fernando CamposAdaptação : Prof. Fernando Campos 23 de Novembro de 2004

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