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Os princípios e os fundamentos da escolha pelo caminho Hidrogénio

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Andar de carro elétrico está ao alcance de qualquer um, e aqui bem perto...

(stands Nissan, Renault, Mitsubishi)....

Branca de Neve 30% são minha autoria...

Planeta: CO2

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Eu fiz a minha parte. No passado dia 2 do corrente encomendei um Leaf Tekna 30Kwh.

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Miguel Ramos:

Que outras soluções é que temos para aproveitar a energia dos aerogeradores produzida durante o pico de vento da madrugada? Qual é a sua eficiência?

  • Temos a ideia de bombar água para cima nas hidroeléctricas. Será que a eficiência deste processo é tão mais alta do que produzir H2?
  • Temos a ideia de ter grandes centrais de baterias. Resta ver... provavelmente será uma solução que ficará sempre fora do alcance financeiro de um país como o nosso.
  • Temos a ideia de usar os consumidores como uma bateria distribuída, se comprarem muitos carros eléctricos. Óptimo, mas quantidade da energia produzida de madrugada é que poderá ser armazenada assim?

A eficiência de elevar água nas hidroeléctricas é muito elevada, acima de 90%, pelo que apenas estamos limitados pela capacidade instalada e pelo investimento necessário.

As grandes centrais de baterias serão uma realidade, e não vão ser tão caras quanto isso. As baterias com degradação superior a 30% retiradas de EV's que já não satisfazem os requisitos do veículo vão ser utilizadas neste tipo de aplicações, um exemplo:

A existência de muitos EV's vai beneficiar a rede não apenas pela absorção da energia que é produzida de madrugada mas principalmente para suavização dos picos de consumo durante o dia. A grande mais valia dos EV's comunicarem com a rede é esta indicar aos EV's para reduzirem a potência de carga.

Eis um exemplo:

Como se pode ver, a produção atraveś do Carvão é constante, não sendo tecnicamente fácil variar a potência produzida.

Já as albufeiras conseguem variar a produção para se ajustarem à procura.

Ao reduzir os picos de consumo e distribuir esse consumo pela madrugada será possível reduzir a produção fixa de carvão, por exemplo.

Alexandre Moleiro

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Alexandre Moleiro:
um exemplo:

Alexandre Moleiro por favor não insiras vídeos especificando um valor de largura absurdo (puseste 800 pix) que o site não suporta.

Como estava não aparecia sequer o vídeo, ficando o post sem graça nenhuma a faltar metade do conteúdo. Já corrigi desta vez...

Por favor deixa ficar o default de 600 pixeis; quem quiser ver como deve ser faz como fazemos sempre que é saltar para o YouTube.

Obrigado.

 

Alexandre Moleiro:
As grandes centrais de baterias serão uma realidade, e não vão ser tão caras quanto isso. As baterias com degradação superior a 30% retiradas de EV's que já não satisfazem os requisitos do veículo vão ser utilizadas neste tipo de aplicações

Não acredito minimamente, nem por 1 fracção de segundo, que isto possa algum dia vir a ser verdade.

O vídeo não passa de uma campanha de charme e publicidade da Renault, aliás como já tinha visto praticamente igual da Nissan, penso que até aqui no site partilhado por outro membro. Pena é que em Frankfurt não tivessem 1 único EV Renault em exposição, mesmo com um espaço de salão dos maiores por lá!!! Tal não é o interesse em vender EVs! Quando questionei o pessoal da Renault porque motivo não tinham EVs em exposição a resposta foi que "não são novidade, a novidade é o lançamento do novo Talisman". Como!?!?! Não se mostra porque não é novidade!?!? Boa! Devem estar a vender muitos!

De volta ao tópico... Na indústria em geral, e muito especialmente na energia em particular, a fiabilidade, consistência, e tempo de vida normalizado são factores chave. Estas pequenas experiências podem fazer sentido para pequenas aplicações em edifícios de habitação ou pequenas empresas, mas nunca para um operador de rede.

Parece-me que não se está aqui a apreciar a dimensão das coisas, o que é estranho tendo em conta de quem vem o post. Vir supor que teremos dentro do prazo minimamente aceitável baterias usadas para servir de buffer numa rede eléctrica é como dizer que podemos carregar a bateria de um EV com um painel solar montado no tejadilho do automóvel. Aliás é bem pior, por vários factores de grandeza.

Em redes, a menos que falemos de micro-redes (micro-grids) locais (ou de bairro como alguns chamam), estamos sempre a falar de várias centenas de MWh de capacidade mínima, normalmente vários GWh mesmo para pequenas povoações.

Agora imagine-se o que era ter centenas ou milhares de baterias de EVs usadas, cada uma com a sua capacidade, cada uma com a sua resistência interna, cada uma com o seu grau de auto-descarga, etc, etc... que fiabilidade pode um sistema destes oferecer? Alguém faz depender um Hospital de um buffer destes!?!? E o espaço exigido? Baterias que ocupam 100% do espaço mas têm menos de 70% de capacidade? Não me lixem, não acredito mesmo.

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João Prates replied on 6 Oct 2015 2:40

Bem, motivado pelo post do Moleiro lá arranjei coragem para mexer no vespeiro... ora cá vai... brace yourselves...

 

Contexto: Frankfurt Motor Show 2015

Tema: Qual o sentido da aposta inequívoca da Toyota no H2?

 

Preâmbulo:

Por motivos e histórias que ficam para outro dia tive de em muito pouco tempo preparar um conjunto de perguntas e valores de referência sobre a eficiência e lógica de utilização do H2 como combustível em veículos Fuel Cell antes de viajar para Frankfurt.

A ideia era ter uma conversa detalhada com a pessoa responsável pelo Fuel Cell na TME, um amigo de longa data que começou precisamente pelo departamento de motorizações híbridas no R&D da TME.

Infelizmente já na porta de embarque recebo um SMS enviado da TME por essa pessoa a dizer que não iria poder estar em Frankfurt, precisamente por estar a preparar um evento com o Mirai em Bruxelas.

Como a vida também tem coisas positivas acabei por encontrar em Frankfurt algumas pessoas com muito conhecimento na área do Fuel Cell que nem esperava encontrar por lá, pelo que embora não tenha podido falar mais a nível técnico com dados preparados de ambos os lados, sempre deu para perceber muita coisa sobre o Fuel Cell, e as razões que assistem a Toyota.

Gostaria de notar que nem só com pessoas da Toyota falei sobre o Fuel Cell, e que as conversas foram totalmente informais, pelo que não vou referir os nomes dos envolvidos nem devem assumir vocês de qualquer forma que o que vou escrever é uma posição oficial Toyota, até porque a fonte pode não ser Toyota consoante o caso!

Afinal, porquê Fuel Cell (FC)? Por vários motivos, vejamos alguns deles:

 

Evolução da tecnologia.

Nos primeiros anos de desenvolvimento da tecnologia FC as inovações e progressos eram extremamente lentos. Não havia de facto a pressão que há hoje para avançar, nem havia uma décima ou uma centésima parte das entidades a trabalhar no FC.

Nos anos mais recentes porém o avanço da tecnologia foi impressionante. Desde a tecnologia dos tanques, que permitiram armazenar várias vezes a mesma capacidade em volumes cada vez menores, à eficiência da pilha de combustível, passando pelo preço final, tudo evoluiu de forma exponencial até valores que há bem pouco tempo se pensavam impossíveis.

Na realidade os avanços na tecnologia FC nos últimos anos foram bem mais impressionantes que os avanços na tecnologia das baterias para uso em EVs. Estamos quase a atingir a paridade em termos de eficiência e densidade energética, e ao ritmo a que as inovações surgem nos FC acredita-se que muito em breve os FCs passem à frente até nestes capítulos.

De forma simplista: A tecnologia das baterias evoluiu muito pouco, com progressos muito limitados, e não se espera nenhum salto mágico nos próximos anos conhecendo muito bem o que há em laboratório hoje. O potencial de significative improvement das baterias é baixo. Já no caso dos FC toda a tecnologia tem evoluído a um ritmo galopante, e esperam-se muitos mais avanços, ainda há muito potencial por explorar. Por um lado parece que chegámos ao final da linha, e de outro vemos uma linha muito comprida à nossa frente por explorar.

 

E a poluição na fonte, por separação de H2 a partir de gás natural?

Ninguém refutou ou tentou sequer rebater que actualmente a maior parte do H2 provém da reformação de gás natural. Relembrei que por cada parte de H2 obtém-se 9 partes de CO2 no processo, o que parece um contra-senso. E é… mas…

Na Toyota juram a pés juntos que há muitas tecnologias em estudo, muitos métodos de separar o H2, alguns deles com futuro mais promissor a partir de energias renováveis, e que acreditam piamente que estes processos vão evoluir e reduzir o gap de emissões para níveis praticamente nulos.

Quando perguntei se no R&D da Toyota estavam também a trabalhar nessa frente, nos métodos para separar o H2 de forma limpa, a resposta foi clara: “Não, isso não é connosco, nós trabalhamos do lado do veículo, já há muito boa gente, nem fazes ideia de quanta gente com recursos imensos a trabalhar na geração do H2. Acredita que vão conseguir resultados muito bons, é do interesse deles”.

Resumindo: A Toyota tem a certeza absoluta, acredita piamente (esperemos estarem certos!) que em breve separar H2 será limpo, muito mais limpo que actualmente, eventualmente 100% limpo se feito a partir de renováveis, e que nessa altura o Mirai e veículos FC em geral farão todo o sentido. Eles fazem os carros, os homens da energia fazem o combustível.

 

Mas afinal quem vai produzir o H2 “limpo”?

Pelo menos 2 fontes garantiram-me que as petrolíferas e as empresas de energia eléctrica estão a trabalhar nisto a todo o vapor. “Gigantes com um poder tal que é impossível falhar. O futuro será H2, quer se queira quer não, porque eles assim o decidiram, alguns construtores que sabem ler as entrelinhas já perceberam e não querem chegar tarde.”.

De repente comecei a juntar os pontos, e vi o que estava à minha frente há tanto tempo… claro! Tirando a Tesla com as suas baterias em Power Packs para uso industrial que podem eventualmente fazer mossa graças ao poder de persuasão de Elon Musk, mais ninguém tem soluções credíveis para armazenar energia eléctrica. E mais…

Também me disseram que as petrolíferas principais, como a Shell por exemplo, estão a fazer investimentos de milhões em renováveis. “Eles sabem que a era do petróleo está a chegar ao fim. Eles não querem perder o poder, o controlo, o lucro que têm. Estão a fazer de tudo para se adaptar.” Ora agora imaginem uma empresa com um enorme potencial petroquímico a produzir energia renovável… e como é que a vai comercializar? Não é dona de redes eléctricas… bingo… H2!

 

O “excesso” de renováveis e os efeitos na rede eléctrica.

A Alemanha está a passar por uma crise enorme, com empresas a ameaçar sair do país e ir para outras localizações. Porquê? Por culpa das renováveis basicamente. Sucintamente a Alemanha tem uma percentagem de energia renovável absolutamente anormal e acima do que é normalmente gerível numa rede eléctrica. A energia renovável tem picos, varia imenso no tempo, quando aparecem nuvens passageiras por exemplo a oscilação de energia é inacreditável. Isto leva a oscilações de tensão impossíveis de controlar por parte do operador de rede, com fábricas a ver máquinas que exigem tensão constante a ver máquinas a avariar e linhas a parar com milhões de prejuízo. Fazem falta buffers na rede, faz falta ter capacidade para umas boas horas de consumo anulando estes picos e pitfalls.

Para solucionar isto há diversas empresas a trabalhar em soluções de estabilização da rede utilizando baterias (Elon Musk fez recentemente uma visita à Alemanha precisamente para promover os PowerPacks neste contexto), e naturalmente o hidrogénio. O sentimento global é que a força das empresas que suportam a utilização do hidrogénio, nem que seja pelo poder de influência que têm, vai dominar e sair vencedor. Seja verdade, seja dividido a meias com as baterias, há uma capacidade imensa de armazenamento para implementar.

Praticamente toda a gente pensa que é por aqui que o hidrogénio vai evoluir. Muito antes de ser comum na mobilidade, muito antes dos automóveis atingirem preços aceitáveis, o H2 vai ter de provar o seu valor no mercado da energia, nos sistemas de buffer para os muitos GigaWatts de capacidade instalada no solar em pequena parte mas na eólica em força, com cada vez mais parques on-shore e off-shore a ser instalados. Quando os automóveis FC chegarem em força já haverá H2 limpo com fartura graças às renováveis.

 

Mas isto é para quando? Quando é que se espera ter uma verdadeira economia H2?

Segundo Gerald Killmann vai levar muito tempo até lá chegarmos. Possivelmente uns 30 ou 40 anos. “Repara no exemplo dos híbridos” dizia-me ele, “foram precisos quase 20 anos para convencer o mundo, para mudar mentalidades, para generalizar os híbridos”.

A primeira pessoa da Toyota com quem falei em Frankfurt foi Yoshikazu Tanaka, que incrivelmente ainda se lembrava de mim em Estrasburgo (!), o pai do Prius PHV, e pai do Mirai. Quando lhe perguntei como tinha sido fazer o Mirai a resposta foi clara “muito mais complexo, muito mais difícil, mais exigente”.

Com as palavras do Gerald sobre o tempo que leva a mudar mentalidades tudo ficou muito claro na minha mente. O esforço e evolução tecnológica no veículo, bem como de infra-estrutura é monstruosamente superior no FC por comparação ao HSD! “Se queremos fazer o mesmo nos FC temos de começar já hoje!” dizia Gerald com toda a razão.

 

Mas se os FCs são para serem vulgares apenas daqui por 30 ou 40 anos, o que fazemos até lá?

… ooops… isto tem de ficar noutro tópico para não fazer off-topics… por hoje já chega. :P

 

Resumindo: Toyota e indústria acreditam piamente que H2 vai vingar, por muitos e variados motivos. Querem estar na linha da frente quando isso acontecer, e tendo consciência que vai dar muito trabalho por muitos anos querem partir desde já como líders. BOA SORTE TOYOTA!

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Post muito interessante Prates!

Achas que é por essa crença que o futuro passa de certeza pela tecnologia H2 que a Toyota continua a apostar em soluções híbridas e deixou de lado, ou pelo menos não disponibiliza no mercado automóveis 100% eléctricos? Ou seja, como não vê que a tecnologia EV seja uma tecnologia duradoura, prefere nem sequer disponibilizar essa tecnologia.

Lembro-me do iQ, que chegou a ter um protótipo EV e essa versão nunca chegou ao grande público. O iQ, como citadino que é, era certamente o carro ideal para usar a tecnologia EV

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Não Pedro, não tem nada a ver com o hidrogénio.

A resposta que procuras é a resposta à última pergunta... que vai ter post próprio... agora onde é que o vou abrir...

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Gostei do que li, acho que a visão de futuro em termos de FCV está correta. Se a energia tiver um caminho químico, que complementa o caminho elétrico atual (na ação de correção e absorção de picos), a Toyota está lá para poder oferecer soluções de mobilidade. E tudo aponta para que das centenas de métodos de fabrico de H2 saiam uma dezena de soluções viáveis a preços competitivos.

O que não acho correto é a polarização EV-FCV, porque o primeiro tem vantagens extraordinárias e não colide um mercado com o outro. Um EV é um carro mundial, enquanto que o FCV será restringido a países com desenvolvimento de economia de hidrogénio. Um EV carrega em casa, um FCV exclusivamente em postos dedicados. Um EV é um absorvedor de picos por si só, podendo ter um papel fundamental na rede.

E o que igualmente não acho correto é ficarem-se por um único modelo PHV, como até à data foi falado. Daí estar contra a polarização, parece que fazem o PHV porque "tem de ser" Sad

 

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João Prates replied on 6 Oct 2015 10:17

Já vai Telmo, já vai... já cascas neles no local certo... acho que vou abrir o tópico precisamente no fórum de EVs, embora também se aplique aos PHVs mas por consequência e não directamente... mais ou menos... bem... vai para o genérico EV...

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