terça-feira, 17 de Setembro de 2019

 
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Passageiros & Mobilidade
30-08-2019

Formas de energia no setor dos transportes
1. FORMAS DE ENERGIA ALTERNATIVAS PARA O SECTOR DOS TRANSPORTES
Como consequência do elevado consumo energético do Sector dos transportes, são elevados os seus impactos ambientais, quer locais quer globais, nomeadamente os que afectam a saúde humana e os que provocam as alterações climáticas.

Assim, ao longo das últimas décadas têm vindo a ser reutilizadas formas de energia que em certos momentos foram dispensadas e experimentadas e utilizadas novas formas de energia, como se mostra na Figura 1.



Figura 1 – formas de energia alternativas para o Sector dos Transportes

1.1. Gás Natural
O gás natural é um produto fóssil que tem a vantagem, relativamente ao petróleo, de existir em muito maior quantidade e estar mais disseminado pelo globo terrestre.

O gás natural tem sido utilizado na forma comprimida (GNC) em autocarros urbanos pois o aumento da tara que resulta do peso do depósito não afecta a capacidade do veículo e, no final do dia, a recarga é feita na empresa. Como tal, não tem aceitação no domínio do transporte rodoviário de mercadorias nem nos táxis.

Os motores funcionam em ciclo termodinâmico Otto que, como se sabe é bem menos eficiente do que os motores de ciclo Diesel, aspecto que é reforçado em utilização urbana. A grande vantagem do GNC resulta, quer na comparação com a gasolina aditivada de álcool (E5), por ser mais fácil a mistura de dois gases, quer na comparação com gasóleo misturado com éster metílico (biodiesel - B7) pela menor emissão de partículas e gases com efeitos nocivos na saúde humana. A maior desvantagem é a menor autonomia quando se faz a comparação com o B7.

Mais recentemente começou a utilizar-se o gás natural na forma liquefeita (GNL), que permite manter os motores de ciclo Diesel e garantir uma autonomia semelhante à do B7, o que se mostra conveniente para o transporte de passageiros ou mercadorias em veículos pesados. A armazenagem nos veículos é efectuada a – 162 ºC, o que implica a existência de depósitos creogénicos.

A EU dinamizou um projecto de construção de uma rede de áreas de serviço com abastecimento de GNL, distanciadas de acordo com a autonomia que é esperada.

O gás natural vem sendo utilizado como matéria-prima para a produção de hidrogénio, que teoricamente pode ser utilizado em veículos equipados com motores de ciclo termodinâmico Otto, mas são reduzidas as aplicações.

1.2. Energia eléctrica
A tracção eléctrica é a solução do futuro, dada a não produção de emissões prejudiciais. Outra vantagem de grande importância para os utilizadores é a muito mais elevada eficiência dos motores eléctricos e o menor custo de manutenção dos mesmos.

Para que seja possível a utilização em grande escala da tracção eléctrica é necessário dispor de uma mais potente rede de distribuição, tanto para o carregamento de baterias como para a produção de hidrogénio, o que poderá ser resolvido com a instalação de centrais nucleares, com os inconvenientes conhecidos, ou solares fotovoltaicas mas, como foi referido anteriormente, a produção a partir de gás natural, por reforma ou oxidação parcial, mostra-se mais fácil e menos onerosa para a produção de energia eléctrica nos veículos através das pilhas de combustível.

Neste caso, de utilização de pilha de combustível, os veículos transportam o hidrogénio em depósitos, sendo a energia eléctrica produzida na pilha por reacção química com o oxigénio da atmosfera. A única emissão gasosa é vapor de água.

No caso da utilização de baterias é necessário para a sua expansão:
• redução do custo das baterias
• que ocorrerá com o aumento da produção
• aumento da autonomia
• que ocorrerá como resultado da investigação.

Notícia recente informa que Técnica portuguesa está a desenvolver bateria com electrólito sólido que resolve essas condicionantes.

O carregamento pode ser feito em casa à noite, permitindo descarregar a energia para a rede durante o dia, caso não se utilize o veículo, o que proporciona a vantagem da rede eléctrica não necessitar de aumentar a potência instalada.

Para que o carregamento possa ser feito em postos de recarga públicos é necessário criar uma adequada rede de postos.

Como solução transitória têm sido comercializados veículos híbridos que além do motor eléctrico dispõem de um motor de combustão interna.

1.3. Formas de energia derivadas da biomassa
O álcool (etanol) já há muito é utilizado como combustível para substituir a gasolina ou com esta misturado em diversas percentagens. Em Portugal a percentagem de mistura é, actualmente, de 5 %, designando-se E5.

O biodiesel é, geralmente, obtido a partir de óleos vegetais através de uma reacção química com o álcool metílico que é designada por transesterificação, da qual resulta éster metílico e glicerina. O éster metílico pode utilizar-se puro ou misturado no gasóleo, mistura que geralmente se designa por biodiesel. Em Portugal a percentagem de mistura é, actualmente, de 7 %, designando-se B7.

Para além de óleos vegetais de um grupo alargado de oleaginosas, como o girassol, a colza, a soja, a mamona, a jatrofa (pinhão manso), o nabo forrageiro, o linho e o cártamo, podem ser utilizados óleos alimentares fora de prazo ou que tenham sido utilizados nas cozinhas em frituras ou, ainda, gorduras animais e dos peixes.

A utilização das últimas matérias citadas corresponde a uma reciclagem, o que tem a vantagem de reduzir os resíduos que têm de ser tratados e depositados em aterros.

O diesel renovável é produzido a partir dos óleos vegetais e das matérias acima referidas, resultando da sua reacção química com hidrogénio.

As designações mais apropriadas são TVO (transesterificated vegetable oils) para o biodiesel e HVO (hydrogenated vegetable oils) para o diesel renovável.

O TVO tem maior capacidade detergente, o que é muito importante pata manter os sistemas de injecção de combustível limpo, embora com a necessidade de dispor de vedantes do sistema de lubrificação do motor resistentes ao éster, pelo que o aumento da sua percentagem depende da utilização, na construção, de vedantes mais resistentes.

O HVO tem a vantagem de proporcionar uma maior redução das partículas e dos NOx que resultam da combustão. O facto de não atacar os vedantes, por menor capacidade detergente, tem a vantagem de poder ser utilizado já em percentagens elevadas, sem qualquer alteração dos motores actuais, mas exigindo a utilização de um aditivo com capacidade detergente.

Uma solução recentemente apresentada nos EUA prevê a utilização de etanol em motores diesel – algo que diríamos contranatura – o que exige alterações no motor e alteração do momento da injecção, que será feita muito mais próximo do ponto morto superior, dada a característica de maior volatilidade do álcool relativamente ao gasóleo.

Deve realçar-se o grande impacte positivo que estas soluções podem ter para Portugal, dada a importância da nossa floresta como da possibilidade de aumentara actividade agrícola no interior, aspecto da maior importância, nomeadamente da protecção contra incêndios.

1.4. A longevidade dos motores de combustão interna funcionando em ciclo Diesel
Pelo que foi exposto anteriormente várias conclusões podem ser retiradas e uma das mais importantes é que os motores de ciclo termodinâmico Diesel terão, ainda, uma grande longevidade quer pela disponibilização de novas formas de energia quer pelas suas há muito demonstradas eficiência e robustez.

por João Reis Simões, Engº Mecânico, Especialista em Transportes e Membro Conselheiro da Ordem dos Engenheiros
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