As células a combustível surgiram nas décadas pós-revolução industrial como uma das mais promissoras novas tecnologias de produção e energia elétrica, com forte caráter ambiental e eficiência. O dispositivo denominado célula a combustível representa o motor de mudança de uma economia baseada em fontes fósseis para a chamada “Economia do Hidrogênio” /RIFKIN 2003//CRABTREE 2008/. Este novo conceito de economia carrega o potencial de uma economia de energia inesgotável. Entretanto, até que este sonho seja uma realidade, são imperativas muitas mudanças estruturais associadas a um grande esforço de P&D&I, priorizando a produção, armazenamento e utilização de hidrogênio em sistemas de células a combustível, além de ações governamentais sérias. A nanociência pode dar várias contribuições significativas em todas as etapas destes desenvolvimentos citados. Novos materiais devem ser desenvolvidos associados à compreensão dos fenômenos envolvidos na interação do hidrogênio com estes materiais em nano escala.
Das tecnologias de células a combustível espera-se que causem um impacto ambiental significativo em nossas vidas num futuro próximo. As aplicações importantes destas tecnologias incluem veículos de emissão zero e/ou emissões reduzidas; unidades estacionárias de geração elétrica e aplicações portáteis diversas. Além disso, espera-se que a possibilidade de cogeracão das células auxilie sua introdução nas indústrias. A utilização bem sucedida de células a combustível pode fazer uma ponte suave de transição das fontes fósseis para as fontes de energias renováveis.
Um grande e importante obstáculo para o desenvolvimento acelerado e o mercado de células a combustível é o seu atual alto custo. Outro impedimento seria a não disponibilidade de hidrogênio, como vetor energético, em grandes quantidades para este fim e a não existência de uma infraestrutura de seu suprimento distribuído, a custos competitivos. Para a derrubada destas barreiras é necessário um esforço conjunto de governos, universidades, institutos de pesquisa e empresas, numa mudança de mentalidade em relação ao uso da energia, que, pela primeira vez na história considerasse o meio ambiente e a sustentabilidade como parâmetros importantes.
Toda mudança global vem acompanhada de oportunidades de sucesso e crescimento. Com a tecnologia de células a combustível não será diferente. Portanto, compete a estes mesmos atores, ou seja, a governos, universidades, institutos de pesquisa e empresas a tomada de decisões estratégicas, no momento certo, para se destacarem a assumirem posições privilegiadas no futuro.
Muitos bilhões de dólares já foram investidos nesta tecnologia. Quais foram os resultados até agora? Podem-se citar alguns casos, nos quais as células a combustível estão se aproximando da maturidade com custos viáveis, embora com um mercado ainda restrito, se comparado às tecnologias convencionais estabelecidas/FCSEMINAR 2007/:
• PAFCs de 200 kWe e 200 kWt. Estes módulos da empresa UTC são ainda muito caros, entretanto, encontram aplicações em nichos específicos, onde é requerido um alto grau de confiabilidade da energia elétrica produzida, como bancos, hospitais, empresas de comunicação, instalações militares, etc.
• SOFC de 1 kWe. Módulos produzidos pela empresa Hexis para residências. Encontram-se numa fase de demonstração.
• MCFC. Módulos da empresa MTU, de 300 kWe e módulos da empresa FuelCell Energy, de 1 MWe. Também se encontram numa fase de demonstração.
Os casos citados são exemplos de tecnologias já desenvolvidas no mercado ou em fase de demonstração, que despertam, hoje, pouco interesse de grupos de P&D no mundo. Todas as outras possibilidades ainda não atingiram a maturidade e custos aceitáveis para a entrada no mercado. Mais P&D&I e investimentos público e privado são, obviamente, necessários. Os casos das células dos tipos PEMFC e SOFC de grande porte devem ser considerados a parte, por alguns motivos /LINARDI 2002/. O primeiro para as células PEMFC, e talvez o mais importante, está relacionado com a tecnologia ainda não bem estabelecida em muitos pontos, mas, principalmente, com relação a vida útil das células, para qualquer dos três grupos de aplicações possíveis, estacionária, móvel e portátil.
Para aplicações veiculares, o custo desempenha também uma barreira importante, mais ponderada nesta aplicação que nas outras. Entretanto, podem ser citados inúmeros protótipos de diversas empresas espalhadas pelo mundo, incluindo o Brasil, para diversas aplicações. Todo este desenvolvimento serve como um imenso laboratório de destas duas tecnologias, PEMFC e SOFC.
As grandes motivações para os investimentos no setor devem estar sempre na memória para acelerar a curva de aprendizagem desta tecnologia, ou seja:
• forte caráter ambiental, pouco ou não poluentes. Nenhuma restrição para a licença de operação em relação às emissões;
• alta eficiência em relação ao combustível;
• alta confiabilidade da energia produzida;
• favorecimento da geração distribuída de energia elétrica com redução de custos de transmissão;
• possibilidade de cogeração eletricidade/calor;
• robustez e modularidade;
• trabalho silencioso e possibilidade de gerenciamento remoto;
• flexibilidade em relação ao combustível, com soluções geográficas diferentes, democratizando a produção de energia, e
• ponte para a utilização plena de combustíveis renováveis em grande escala, garantindo sustentabilidade.
Nenhum outro energético oferece estas características reunidas. Uma maior maturidade tecnológica, custos competitivos, tanto do dispositivo como do combustível e, claro, uma mudança racional de mentalidade, representam, portanto, as principais barreiras a serem vencidas.
A chamada “Economia do Hidrogênio” não é um simples sonho. Pode ser transformada em realidade. As perguntas que se devem fazer são apenas: “Quando?”, “Em que penetração de mercado?” e “A que preço?”. Embora uma “Economia do Hidrogênio” madura pressuponha soluções técnicas e econômicas para a produção, armazenagem e utilização do hidrogênio, nada impede que soluções parciais para cada uma destas áreas possam ser implementadas separadamente.
A demanda global de energia deve dobrar em 2050, a de eletricidade deve triplicar, enquanto a preocupação com o meio ambiente e mudanças climáticas se tornam imperativas. Esta combinação única de tendências cria inúmeras oportunidades para o hidrogênio entrar numa matriz energética nacional como um armazenador complementar de energia elétrica /CRABTREE 2008/.
No Brasil, em particular, há necessidade de desenvolvimento de uma tecnologia nacional, segundo o nosso mercado específico, que possui características diferentes de outros países. Em especial, a aplicação estacionária, ou seja, a geração distribuída de energia elétrica com células a combustível representa um enorme potencial de crescimento e uma oportunidade ímpar à indústria nacional nascente no setor, mesmo com empresas estrangeiras atuando no país. Insere-se aí o fornecimento de energia elétrica a regiões isoladas do país, aumentando a qualidade de vida destas comunidades. Para tanto, apoios públicos (governo, via MCT e MME, fundações, universidades, institutos de pesquisas, etc.) e privados (grandes empresas de energia), são vitais agora, sem perda de tempo, antes que o país passe a mero consumidor desta tecnologia, como ocorreu em outros setores da economia. (ambienteenergia)
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