Comunidades seria melhor investir em veículos elétricos que funcionam com baterias em vez de células de combustível de hidrogênio. O motivo? O hidrogênio oferece poucos benefícios adicionais de energia além do transporte limpo.
Para um novo estudo, os pesquisadores compararam os dois tipos de carros em um futuro hipotético, onde o custo dos veículos elétricos é mais acessível.
"Observamos como a adoção em grande escala de veículos elétricos afetaria o uso total de energia em uma comunidade, tanto para edifícios quanto para transporte", diz o principal autor Markus Felgenhauer, candidato a doutorado na Universidade Técnica de Munique (TUM) acadêmico do Projeto Clima e Energia Global da Universidade de Stanford (GCEP).
"Descobrimos que investir em veículos com bateria totalmente elétrica é uma opção mais econômica para reduzir as emissões de dióxido de carbono, principalmente devido ao seu menor custo e eficiência energética significativamente maior".
Dois 'sabores'
“Estudos como esses são necessários para identificar os caminhos mais eficientes e de menor custo para a descarbonização profunda do sistema energético global”, acrescenta a co-autora do estudo, Sally Benson, professora de engenharia de recursos energéticos em Stanford e diretora do GCEP.
Veículos elétricos vêm em dois sabores: carros plug-in com baterias recarregáveis e veículos de célula de combustível que convertem o gás hidrogênio em eletricidade limpa.
Ao contrário dos carros movidos a gasolina, os veículos com bateria e célula de combustível emitem zero carbono quando acionados. Mas implantá-los em escala exigirá uma nova infraestrutura cara para carregar baterias ou fornecer combustível de hidrogênio.
Que corta emissões totais ao menor custo?
Uma questão chave para os formuladores de políticas é: qual tecnologia de transporte reduz o total de emissões ao menor custo - baterias ou células de combustível? Além do transporte, a tecnologia de hidrogênio também poderia fornecer energia limpa para aquecimento e iluminação de edifícios, como sugerem algumas pesquisas?
O novo estudo, publicado na revista Energia, é o primeiro a abordar ambas as questões.
Os pesquisadores se concentraram na Califórnia, líder em transporte de veículos elétricos. Em todo o estado, os carros elétricos a bateria estão crescendo em popularidade. Mas apenas alguns fabricantes começaram a oferecer veículos com célula de combustível. Para incentivar uma adoção mais ampla, o estado concedeu mais de US $ 92 milhões para uma rede de estações de reabastecimento de hidrogênio 50 da 2017.
Atualmente, nenhuma fonte de energia é totalmente isenta de emissões. Algumas pessoas carregam seus carros elétricos de bateria conectando-se à rede elétrica, que fornece eletricidade gerada em grande parte a partir de combustíveis fósseis emissores de carbono.
Da mesma forma, a maioria dos combustíveis de hidrogênio é derivada do gás natural por meio de um processo industrial que emite dióxido de carbono como subproduto. Um dispositivo alternativo, chamado de eletrolisador, usa eletricidade gerada por energia solar para dividir a água em hidrogênio e oxigênio limpos, mas a técnica é muito intensiva em energia e cara.
Os cenários
No estudo, os pesquisadores criaram cenários futuros para a cidade de Los Altos Hills, uma comunidade de residentes da 8,000 no condado de Santa Clara.
“Los Altos Hills se distingue por uma capacidade de geração solar excepcionalmente alta no município, com a maior participação de veículos elétricos no estado”, diz Felgenhauer.
Os cenários se concentraram no 10 para 20 anos no futuro, quando se espera que os veículos com baterias e células de combustível estejam em uso muito mais amplo, e quando a energia solar e os eletrolisadores são competitivos em custo com a rede elétrica.
Um cenário para o ano 2035 assumiu que os veículos elétricos constituiriam 38 por cento da frota de veículos da cidade. Também supunha que os veículos movidos a células de combustível seriam alimentados por hidrogênio produzido localmente, feito com a eletricidade disponível mais barata, seja gerada por energia solar ou obtida da rede.
Dados sobre Los Altos Hills foram alimentados para um modelo computacional desenvolvido pelo co-autor do estudo Thomas Hamacher, professor de engenharia elétrica e de computação na TUM.
“Nós fornecemos dados sobre a quantidade de energia que Los Altos Hills precisa durante o dia, bem como dados financeiros sobre o custo de construção de novas infraestruturas de energia”, diz o co-autor Matthew Pellow, ex-bolsista de Pós-Doutorado do GCEP, com o Electric Power Research Institute. . “Incluímos o custo de fabricação de painéis solares, eletrolisadores, baterias e tudo mais. Então dissemos ao modelo, dado nosso cenário para 2035, nos dizer a maneira mais econômica de atender a demanda total de energia da comunidade ”.
Para comparar os custos de cada cenário com seus benefícios climáticos, os pesquisadores também calcularam as emissões de dióxido de carbono produzidas em cada caso.
Eles também avaliaram os benefícios potenciais do uso da infraestrutura de hidrogênio para armazenar energia limpa para uso sob demanda. Durante o dia, os eletrolisadores podem produzir hidrogênio a partir da energia solar excedente que, de outra forma, seria desperdiçada. Esse hidrogênio pode ser armazenado e convertido em eletricidade renovável, ou usado como uma alternativa limpa ao gás natural para aquecer e iluminar prédios.
Resultados claros
Os resultados foram definitivos.
"Em termos de custos gerais, descobrimos que os veículos elétricos a bateria são melhores que os veículos com células de combustível para reduzir as emissões", diz Felgenhauer. “A análise mostrou que, para ser competitivo em termos de custo, os veículos movidos a célula de combustível teriam que ter preços muito mais baixos do que os veículos movidos a bateria.
“No entanto, os veículos movidos a célula de combustível provavelmente serão significativamente mais caros do que os veículos a bateria no futuro previsível. Outro suposto benefício do hidrogênio - armazenar o excedente de energia solar - também não se concretizou em nossa análise. Descobrimos que no 2035, apenas uma pequena quantidade de armazenamento de hidrogênio solar seria usada para aquecimento e iluminação de edifícios ”.
Embora o estudo tenha se concentrado em uma cidade da Bay Area, os resultados são relevantes para muitas comunidades de dormitórios com muita luz solar em toda a Califórnia, escrevem os autores. Eles esperam analisar redes maiores de comunidades em estudos futuros e examinar outros fatores que podem influenciar as escolhas dos consumidores ao decidir comprar uma bateria ou um carro a combustível.
“Nosso objetivo é fornecer uma análise objetiva e orientada por dados para ajudar a informar os formuladores de políticas na Califórnia e em outros lugares sobre qual caminho tecnológico é mais rentável no combate à mudança climática”, diz Pellow.
O BMW Group e o Stanford GCEP financiaram o trabalho.
Fonte: Universidade de Stanford
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