Uso do etanol para gerar eletricidade ajuda a criar um novo Proálcool, afirma pesquisador da Unicamp

Que os veículos com motores elétricos ganharão modelos economicamente acessíveis, isso é apenas questão de tempo. As montadoras correm contra o tempo nessa direção e o Brasil, com frota de pouco mais de 57 milhões de automóveis, oferece vigorosa oportunidade para o mercado de eletrificação.

Entretanto, o tão falado fim dos motores a combustão está longe de significar a aposentadoria do etanol, seja o hidratado (motores flex) ou o anidro (misturado em 27% à gasolina). Isso porque o biocombustível é fonte estratégica para uma tecnologia que alimenta os motores elétricos com o veículo em movimento.

Essa tecnologia atende pelo nome de célula a combustível a etanol, que o JornalCana já tratou em edições anteriores por meio de entrevistas com Gonçalo Pereira, professor de Biologia da Unicamp; Jaime Finguerut, diretor do Instituto de Tecnologia Canavieira (ITC); e com Pablo Di Si, CEO da Volkswagen América Latina.

Entre outras informações relevantes, esses especialistas atestam, em coro, que a eletrificação dará sobrevida ao etanol justamente por ele ser âncora da célula a combustível.

No entanto, é preciso destacar que essa tecnologia está em fase de desenvolvimento seja por iniciativas de montadoras, seja por instituições ligadas a universidades. Mas um fato é certo: não dá para saber quando ela chega ao mercado.

Mas chegará logo, isso é certo. Até porque as montadoras que patrocinam tais iniciativas correm contra o tempo. No mais, tem o Programa Rota 2030, criado em 2018 como parte da estratégia elaborada pelo Governo Federal em um contexto no qual o setor automotivo sinaliza profundas transformações, seja nos veículos e na forma de usá-los, seja na forma de produzi-los.

O Rota 2030 investe no desenvolvimento de tecnologias e tem programas prioritários de investimentos, caso do FINEP 2030. Pois em julho deste ano foi aprovado projeto do Programa de Armazenamento Avançado de Energia (AES), do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), que une indústria e academia. No caso, o projeto contemplado se propõe a desenvolver uma solução para veículos elétricos com geração embarcada de eletricidade a partir do etanol.

Em outras palavras, essa solução ajuda a criar um novo Proálcool, como afirma Hudson Zanin, pesquisador principal no CINE no AES. É que a tecnologia que está ‘no forno’ é estratégica no universo da célula a combustível a etanol. E, sendo assim, o biocombustível será a âncora e a razão de viver da solução em estudo.

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Para entender mais sobre o que é essa nova tecnologia, JornalCana entrevista Zanin, também professor na Faculdade de Engenharia Elétrica da Unicamp, onde atua na pesquisa e no desenvolvimento de armazenadores de energia. Entusiasta do desenvolvimento nacional, ele é o fundador da primeira manufatura de baterias e supercapacitores do hemisfério sul.

Antes da entrevista, vale explicar que o novo projeto desenvolverá duas classes de baterias, além de células a combustível de terceira geração com reformador de etanol interno e externo.

No sistema proposto, as células a combustível vão gerar eletricidade a partir do etanol, enquanto as baterias de lítio-enxofre funcionarão como armazenadores e fontes de alta densidade de energia, e baterias de lítio ricas em níquel farão o papel dos sistemas de potência.

JornalCana: Como funciona esse sistema em fase de desenvolvimento?

Hudson Zanin – O veículo usará a infraestrutura do Brasil do jeito que está. Ou seja, vai ao posto e carrega com etanol, como se faz hoje em dia. A diferença é que o veículo será eletrificado, com o motor não mais a combustão, quando o etanol vai lá dentro e queima.

O etanol fará outro processo. Entrará na célula a combustível, que tem um reformador acoplado. Esse, que pode ser de diversas formas, faz a mágica: transforma o etanol em hidrogênio e monóxido de carbono (CO). Esses são os combustíveis da célula a combustível.

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Aí, na hora que entra em contato com o íon (átomo) de oxigênio, que é transformado dentro da célula, o hidrogênio e o CO viram água e dióxido de carbono (CO2). Daí, tem-se a produção de eletricidade.

A célula a combustível gera eletricidade, que roda o motor elétrico, o faz girar. Mas às vezes ela demora para aquecer, porque precisa funcionar a 650 graus. Por isso usa-se um conjunto de baterias menores, na comparação com o carro elétrico convencional, e um conjunto de capacitores.

A bateria dará a partida fria, aquela força inicial, quando o carro está frio ou quando se quer fazer ultrapassagem. Irá gerar potência extra no começo. Já o capacitor irá trabalhar com frenagem regenerativa, então se você tem um freio no motor na descida, tipo a serra, colocará o motor para frear, sobrecarregar os freios, sobreaquecer, e gerar energia. O motor elétrico é muito mais eficiente: sua eficiência fica por volta de 70%, enquanto o motor a combustão fica no máximo em 45%.

JornalCana: Onde essas baterias e a célula ficarão dentro do veículo?

Hudson Zanin – A bateria, por exemplo, fica embaixo do assoalho. Podem ser duas: uma de baixa e outra de alta potência. Pode-se ter capacitor. A voltagem irá depender da montadora.

As células a combustível também ficarão no veículo, mas fora do tanque de combustível. Você enche o tanque com etanol e ele será bombeado para as células. Depois vem a situação elétrica citada anteriormente.

Do tanque se vai para a célula de combustível. É como se fosse o esquema da injeção eletrônica. Não se tem isso mais. Você deixa de ter que enviar combustível para queimar.

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JornalCana: Como ficam os tamanhos?

Hudson Zanin – A gente já produz baterias do tamanho de um smartphone, assim como os capacitores. Agora iremos começar a montar as células a combustível no Brasil. Já fazem uma escala bem pequena e agora iremos tentar fazer do tamanho de nossa mão. Esse é o estágio atual.

Se funcionar do tamanho de nossa mão, que é um passo importante de engenharia, iremos começar a fazer várias delas. Este será o próximo passo: depois das células maiores, iremos associá-las em módulos, e depois packings, que é associar vários módulos.

Cada célula individual dá 0,7 volts. Se se quer usar o carro a 300 volts, ou 448 volts, como acontece agora na mudança de tensão de uso; ou se vai trabalhar com tensão mais baixa, de 48 volts, tem-se que associar várias células. Precisa-se de umas 60 delas para dar a tensão requerida. Há também conversores de tensão e correntes, sistemas que têm que vir juntos.

Toda essa parte eletrônica está resolvida. Estamos na fase de desenvolver as células.

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JornalCana: Qual é o prazo do estudo?

Hudson Zanin – A gente espera que em cinco anos estaremos tirando da bancada e levando para dentro de um veículo-teste. Talvez seja um van.

Olha só: vamos tentar o diesel das vans. Ou seja, vamos expandir o etanol para as vans por meio das células a combustível.