Um estudo realizado por um grupo de especialistas europeus em descarbonização de veículos pesados visa comparar e simular diferentes cenários. Um aspecto desse estudo é a análise das suposições relacionadas à manutenção de caminhões movidos a células de combustível de hidrogênio. Frequentemente, certas suposições são descobertas como sendo pouco confiáveis após uma análise detalhada, apesar de serem consideradas credíveis.
Um caminhão movido a células de combustível é essencialmente um veículo elétrico com um módulo adicional de propulsão baseado em células de combustível de hidrogênio. Isso significa que a tração elétrica funciona com base em baterias, um sistema de carregamento elétrico sem partes móveis, uma unidade de gerenciamento de energia e um motor. Sensores, controle computadorizado e outros componentes possuem poucas peças móveis e requerem manutenção infrequente. Isso foi confirmado por estudos em veículos elétricos baseados exclusivamente em baterias.
Como os veículos movidos a células de combustível são híbridos de hidrogênio-elétricos, eles também incluem tanques avançados de hidrogênio sob pressão de 700 atmosferas ou tanques mais complexos para hidrogênio líquido com sensores de pressão e sistemas de segurança. O sistema de fornecimento de hidrogênio deve ser capaz de lidar com mudanças significativas de pressão no caso de tanques pressurizados ou grandes mudanças de volume e, portanto, de pressão, no caso do aquecimento do hidrogênio líquido para forma gasosa. Além disso, esses veículos enfrentam desafios significativos de gerenciamento de temperatura, que requerem sensores e componentes de temperatura, além de células de combustível caras e com tempo de vida limitado que requerem hidrogênio e ar limpos. Como resultado, um sistema de entrada e filtragem de ar, bem como um sistema de exaustão para remover o vapor de água resultante da reação do hidrogênio com o oxigênio, também são necessários sem o risco de mangueiras congeladas.
É claramente evidente a partir do diagrama que representa o sistema de gerenciamento de ar nos veículos movidos a células de combustível que os elementos adicionais desses veículos são complexos. Existem muitos pontos de falha potenciais e componentes que requerem manutenção regular.
O exemplo mais próximo são os veículos elétricos híbridos. Dados sobre carros de passeio mostram que os custos de manutenção dos veículos híbridos são significativamente mais altos do que aqueles baseados exclusivamente em baterias e semelhantes aos custos de manutenção dos veículos com motores de combustão interna.
Em um estudo realizado pelo Conselho Internacional de Transporte Limpo sobre o setor de transportes, que comparou os custos de propriedade de diferentes tipos de veículos, foi considerada uma melhoria nos custos de manutenção dos caminhões movidos a células de combustível de hidrogênio, mas nenhuma melhoria foi observada para os veículos elétricos com bateria. A hipótese assumida foi a de que os veículos pesados de longa distância, o único segmento em que algumas organizações ainda têm esperanças na tecnologia de células de combustível, teriam custos de manutenção quase idênticos aos dos veículos elétricos com bateria após 2030, além de custos imediatos de manutenção comparáveis aos veículos a diesel.
Todos os dados são fornecidos em euros por 100 quilômetros.
Após uma revisão inicial desse estudo, houve certa surpresa que vale a pena considerar a maturidade da tecnologia de células de combustível, especialmente considerando que ônibus movidos a células de combustível foram testados em todo o mundo desde 2000 e empilhadeiras movidas a hidrogênio inclusive há mais tempo. Em comparação, caminhões e ônibus elétricos com bateria são relativamente novos.
No entanto, surgem dúvidas quanto aos motivos pelos quais todos acreditam em baixos custos de manutenção para caminhões movidos a células de combustível.
Conversei com várias pessoas e reuni dados informais sobre os custos de manutenção. A empresa de transporte local Pau, na França, retirou seus ônibus movidos a hidrogênio em 2023 após quatro anos de operação, admitindo que os custos de manutenção eram excepcionalmente altos e que mantê-los em funcionamento era um desafio constante.
“Nossas estações de serviço tiveram mais problemas do que esperávamos, e os ônibus tiveram muitas pequenas falhas. Eu passo três quartos do meu dia lá, mesmo que seja apenas em uma das 17 linhas!”, disse um representante da empresa de gestão da frota.
Experiências semelhantes de aumento dos custos de manutenção ocorreram em Whistler, na Colúmbia Britânica, muitos anos antes, conforme confirmado por dados obtidos da própria Ballard.
De acordo com a empresa canadense Ballard Power Systems, que produz motores para veículos movidos a células de combustível, a manutenção dos ônibus movidos a hidrogênio em Whistler custava $1.34 por quilômetro, em comparação com 65 centavos por quilômetro para os ônibus a diesel.
Duas transportadoras diferentes, separadas por muitos anos e um oceano, tiveram experiências idênticas com ônibus de fabricantes diferentes. Mas esses são apenas relatos anecdóticos. Se essa fosse a única informação disponível, poderia ser descartada como algumas experiências ruins.
No entanto, quando o diretor de vendas de veículos ferroviários da empresa alemã Stadler fala sobre trens movidos a hidrogênio, fico me perguntando qual é a verdade real.
“Além disso, os sistemas de acionamento por células de combustível requerem custos de manutenção significativamente mais altos do que as baterias isoladas, que precisam ser substituídas em média a cada três anos (…). Devido à presença de um tanque de hidrogênio, a manutenção naturalmente é mais complexa do que para os trens com bateria”, explica Obst. “Os trens movidos a hidrogênio também requerem baterias como fonte de energia de emergência.”
Portanto, quando vi que o estudo que estou revisando assume custos de manutenção muito baixos, apresentei essas informações e sugeri que os custos de manutenção presumidos como quase idênticos são inadequados. O pesquisador principal me apontou para a fonte, então a revisei. Acabou sendo um grupo de trabalho de pesquisa alemão conduzindo um estudo na mesma direção do que eu revisei alguns meses atrás.
Este estudo, traduzido usando um site muito útil que continuamente me pede doações, é o relatório do workshop “Mudança na Propulsão de Veículos Comerciais: Formas de Descarbonizar Caminhões Mais Exigentes com Ênfase na Eletrificação”, de 2020, da Plataforma Nacional Alemã de Mobilidade.
Comecei a ler com a esperança de encontrar referências a pesquisas e análises empíricas. No entanto, verificou-se que três pesquisadores de duas instituições – Wolfgang Schade, da M-Five, e Patrick Fieltsch e Heike Flamig, do Haus der Technik – participaram desse projeto.
Perguntas Frequentes (FAQ) baseadas nos principais temas e informações apresentadas no artigo:
1. O que é um caminhão movido a células de combustível?
Um caminhão movido a células de combustível é um veículo elétrico que utiliza hidrogênio como fonte de energia por meio da conversão de hidrogênio e oxigênio na célula de combustível, gerando energia elétrica.
2. Quais são os principais desafios relacionados à manutenção de caminhões movidos a células de combustível?
Esses veículos possuem muitos elementos complexos, como tanques avançados de hidrogênio, sistemas de fornecimento de hidrogênio, gerenciamento de temperatura e filtros de ar que requerem manutenção regular. Eles também têm altos custos de reposição de combustível.
3. Quais são os dados sobre os custos de manutenção de caminhões movidos a células de combustível em comparação com outros tipos de veículos?
Estudos indicam que os custos de manutenção dos caminhões movidos a células de combustível são significativamente mais altos do que os de outros tipos de veículos, incluindo os veículos elétricos com bateria.