Como investigador e ambientalista, preocupo-me com os problemas energéticos e com a sustentabilidade dos ecossistemas. A obtenção de energia de forma mais limpa possível e sem recorrer aos combustíveis fósseis, sempre me interessou. As várias formas de obtenção de energia a partir dos recursos naturais, as chamadas energias renováveis tais como, a eólica, a energia das marés, das ondas, da biomassa, a geotérmica, solar etc. terão que ser cada vez mais usadas. Uma dessas formas de produção de energia que sempre me interessou, é a energia fotovoltaica. As células fotovoltaicas usam como matéria prima o silício, convertem a irradiação solar em electricidade, apartir de processos que se desenvolvem ao nível atómico nos materiais de que são constituídas. Os painéis fotovoltaicos têm sofrido uma evolução lenta mas consistente. Tem havido um grande esforço de investigação e de desenvolvimento tecnológico, no sentido de aumentar o quociente entre a irradiação solar que incide na célula e a energia eléctrica produzida.
Com a evolução das nano tecnologias, têm sido feitas descobertas do grande potencial revolucionário do grafeno, quer para a electrónica, como para as células fotovoltaicas, para dispositivos de armanezamento de energia, entre outras aplicações muito vastas devido ás suas características ímpares. O grafeno é muito leve, é mais rijo que o aço, é transparente, tem uma condutividade eléctrica superior á dos materias tradicionais, possui a capacidade de desviar os raios de luz, entre outras que o torna num material que pode ter muitas aplicações. Embora estejamos ainda no inicio e em fase de experiências laboratoriais, este material ainda não está a ser utilizado nos módulos fotovoltaicos que usamos actualmente. Qualquer das formas se compararmos as células fotovoltaicas recentes com as utilizadas há 20 anos, notamos que houve um aumento de rendimento em cerca de 40% ou seja, mais potencia por metro quadrado de exposição solar. Este facto é uma oportunidade para uma utilização um pouco diferente do habitual, principalmente se tivemos em conta que somos um dos países da europa com mais horas de sól . Como investigador, tenho estudado a forma de aplicar este tipo de energia na locomoção de veículos. É conhecido o problema da pouca autonomia dos carros eléctricos. Isto acontece não por culpa dos motores eléctricos (que podem atingir uma eficiência até 90%, em comparação com os motores de combustão mais recentes que não vão além de uma eficiência de 40%) mas sim pela dificuldade de armazenamento da energia eléctrica. Ou seja, o problema reside nas baterias que além de volumosas, pesadas e pouco eficientes, têm pouca capacidade de armazenamento de energia.(veja a tabela 1)
Tabela 1
Gasolina-1Kg =12.700 Wh---- --------vida útil- 1
Gasóleo -1Kg=11.600 Wh------------- vida útil -1
Bateria/chumbo-1Kg=35 Wh--- vida útil (nº de ciclos de descarga)- 800
Bateria/NI-CD -1Kg=60 Wh-----vida útil (nº de ciclos de descarga)-2000
Bateria/NI-MH-1Kg=80 Wh----vida útil (nº de ciclos de descarga)- 1000
Bateria/LI-IOM-1Kg=160 Wh-- vida útil (nº de ciclos de descarga)- 1200
Tentei contornar este problema adicionando ao veículo uma fonte de energia, os painéis fotovoltaicos, o que na minha, opinião fáz todo o sentido num país como o nosso com muitas horas de sol. Desenvolvi circuitos electrónicos para aumentar a sua eficiência, e assim consegui construir veículos movidos a energia solar, alguns dos quais com autonomia ilimitada durante o dia. Noutros casos fiz a transformação de carros já existentes, para passarem a funcionar a energia solar. Além dos benefícios ambientais, com este sistema é possível circular nas cidades a custo zero.
Híbridos Se há um lado positivo na escalada do preço do petróleo, é a necessidade de se procurar outras formas de energia e o desenvolvimento, quer dos motores eléctricos, quer das baterias. É o que já estão a fazer alguns construtores de automóveis, que se preparam para lançar no mercado os híbridos de segunda geração. Trata-se de carros movidos exclusivamente por motores eléctricos, usando apenas um pequeno motor de combustão, para se necessário, gerar energia para carregar as baterias. Este motor, estabiliza no regime de rotação de maior rendimento, tendo um consumo baixo.
Inovações em veículos convencionais.
Outros construtores optam por optimizar conceitos já existentes, como por exemplo, a redução do peso, melhorando a aerodinâmica, diminuindo a resistência de rolamento através de pneus de baixo atrito e adicionando inovações interessantes no sentido de tornar os motores mais eficientes. Um bom exemplo disso é o sistema Start/Stop, que desliga o motor sempre que se pára o veículo mais de 5 segundos. Também a gestão inteligente do accionamento alternador que em situações de acelerações fortes o alternador pode ser desligado, enquanto que nas desacelerações ou travagens, passa a trabalhar no modo de carga total aproveitando ao máximo a energia que lhe é fornecida pela correia sem gastar combustivél e aproveitando a energia cinética. Outro sistema inovador é a bomba de água de refrigeração do motor é accionada por um motor eléctrico, que aumenta de rotação só quando há um aumento da temperatura e segundo a BMW gasta menos 90% de energia que uma bomba convencional. Também a bomba de combustivél, passa a ser controlada pela pressão que gera para dentro do sistema, quando não é preciso gerar mais pressão é desligada poupando energia. Todos estes e outros pormenores em conjunto, resultam numa poupança de combustivél significativa e uma redução de gases poluentes.
Veículos Bifuel - Gasolina/GPL - Gasolina/Gás Natural
Outros construtores de automóveis estão já a comercializar os bifuel, veículos que tanto podem funcionar a gasolina ou a GPL. É uma solução interessante, visto o GPL ser comercializado a menos de metade do preço da gasolina, além de ser menos poluente. Outros fabricantes disponibilizam versões bifuel gasolina/gás natural, as potencialidades do gás natural como combustível para o transporte rodoviário são interessantes, pela sua abundância, pelo baixo custo, e pelas suas propriedades fisico-quimicas que lhe conferem excelentes características sob os aspectos de segurança, performance e eficiência energética. O gás natural é considerado um combustível ecológico pelas suas caracterìsticas de baixa emissão de poluentes, uma vez que a sua queima é quase total. Na maioria dos países o gás natural para viaturas, tem uma redução de preço em cerca de 55% em relação á gasolina. Infelizmente no nosso país não existe ainda postos de abastecimento para o publico o que inviabiliza a utilização destes veículos no nosso país.
O biodisel Outras alternativas, tais como o biodisel, embora com emissões poluentes mais baixas, em relação ao diesel tradicional, chegou-se à conclusão que o cultivo intensivo prejudica os campos e são necessárias áreas significativas. Além disso, com os biocombustíveis há o risco de solos agrícolas, que antes eram usados para produzir alimentos, serem invadidos por sementeiras destinadas ao biodisel, por ser mais rentável economicamente, fazendo subir o preço dos alimentos básicos, como o trigo, o milho, o arroz, etc.
O Hidrogénio O hidrogénio é a solução que mais problemas técnicos levanta. Ainda é muito caro produzir este gás, sendo difícil de armazenar e distribuir no estado gasoso. No estado líquido, tem de ser mantido a 253 graus negativos, o que coloca alguns problemas técnicos. No entanto alguns fabricantes de automóveis têm feito avultados investimentos nesta área com resultados promissores, é o caso da Mercedes que construiu três protótipos, Classe B Fuel Cell e que os lançou em 2011 numa maratona de mais de 30.000 km de vários meses e por vários países incluindo o nosso Portugal. Estes protótipos estão equipados com motores eléctricos de 136 cavalos e com as chamadas pilhas de combustível que transformam o hidrogénio em electricidade. Estes veículos conseguem ter uma autonomia de aproximadamente 400 km. Resta saber qual o preço a que será comercializado o hidrogénio e de que forma ele será produzido, se recorrendo aos combustíveis fósseis ou de uma forma limpa.
Biometano
Uma alternativa interessante, do meu ponto de vista é o programa Biogás Max. Consiste no aproveitamento do lixo orgânico, das cozinhas e dos jardins, que é colocado em câmaras de fermentação e que o resultado é o metano. Este gás tem sido utilizado de forma experimental em autocarros de transporte publico. O resultado é muito animador, os veículos são menos poluentes e mais silenciosos.
Motores Magneticos Existem vários estudos feitos no sentido de aproveitar a força dos imans para criar um motor que não necessita de energia para funcionar. O princípio de funcionamento baseia-se na força que os imans exercem quando são aproximados. Força de repulsão quando se aproximam imans com os mesmos pólos, e força de atracção quando se aproximam pólos diferentes. Já existem alguns protótipos que só precisam de energia para o arranque. Estes motores abrem uma oportunidade para a partir deste princípio se poder gerar energia eléctrica aproveitando o movimento de rotação do motor magnético e desta forma obter energia limpa e gratuita. Resta saber se os lóbis do petróleo não irão impedir o desenvolvimento desta ideia, à semelhança do que têm feito com outros projectos que ameaçam a dependência do petróleo.
Baterias mais eficientes e super-condensadores
Um dos inconvenientes dos veículos eléctricos é a sua pequena autonomia, devido á pouca eficiência das baterias e á pequena capacidade de armanezamento de energia, neste sentido a EEstor irá lançar no mercado os super condensadores EESU (electrical energy storage unity) Esta nova tecnologia já com 10 anos de desenvolvimento está prestes a entrar em produção em massa, e tenciona revolucionar todo o mercado de baterias como nós as conhecemos. Trata-se de condensadores com a potencia e longevidade já esperadas nestes dispositivos, mas com a densidade energética 3 a 4 vezes superior á melhor tecnologia de Lítio e mais económica. Os condensadores armazenam a energia num campo electrostático e não como um estado químico, como acontece nas baterias. Não há nenhuma acção química envolvida, o que significa uma vida útil muito longa.
Também nesta área o grafeno pode vir revolucionar aumentando a capacidade de armanezamento falando-se já a seguir aos super-condensadores nos ultra-condensadores.
São várias as opções que se apresentam. Não sei qual vai ser o sistema que vai ser utilizado, no entanto há um aspecto em que não há duvidas, é que os carros do futuro serão locomovidos com motores eléctricos que são muito eficientes e ambientalmente inócuos. Pelo contrário, os motores que utilizamos actualmente, além de poluentes, contribuem fortemente para o aquecimento global, bastando pensar na quantidade de KW/h de calor que são dissipados pelo radiador e que são desperdiçados sem qualquer utilidade.
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