Desafios no abastecimento de caminhões movidos a hidrogênio em frio extremo

A Associação de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) é uma organização sem fins lucrativos que representa mais de 75% das mais de 24.000 transportadoras comerciais de Alberta, Canadá. Ao mesmo tempo em que apoia a educação, o treinamento e a defesa dos direitos dos associados, também se concentra em pesquisa e inovação.

Imagem: alphaspirit via Adobe Stock

“Queremos acelerar tecnologias que melhorem a segurança, ampliem a eficiência operacional ou apoiem a administração ambiental para o setor de transporte comercial”, de acordo com o site da AMTA.

Em um webinar recente da Mission Hydrogen, a AMTA relatou uma pesquisa sobre uma dessas inovações: o uso de caminhões movidos a hidrogênio em longas distâncias nas condições climáticas extremamente frias da província. Isso inclui veículos bicombustíveis de hidrogênio e diesel, bem como veículos elétricos movidos a célula de combustível de hidrogênio (FCEV).

De acordo com o apresentador do webinar Jamie King, que trabalha em pesquisa e inovação para o grupo de desenvolvimento e indústria da AMTA e é especialista da AMTA no assunto relacionado a caminhões movidos a hidrogênio, a associação realizou testes com mais de 20 transportadoras usando caminhões de combustível duplo Hydra Energy, Hyzon FCEVs e Nikola FCEVs.

Em relação à tecnologia de combustível duplo hidrogênio-diesel em particular, King disse que um dos motivos pelos quais a AMTA se concentrou nela é ajudar as frotas com uma transição relativamente econômica para soluções rodoviárias mais sustentáveis.

“Muitas frotas não podem se dar ao luxo de migrar diretamente para a célula de combustível elétrica, considerando o custo de investir em um veículo novinho em folha”, disse ela. “E o que o diesel com combustível duplo a hidrogênio permite é levar sua frota atual ao fim de sua vida útil. No Canadá, por aproximadamente US$ 60.000 a US$ 70.000, você pode adaptar seu caminhão atual para um diesel com combustível duplo.”

Operação em clima frio

Ao realizar seus testes, a AMTA estava particularmente interessada em entender os desafios específicos da operação desses veículos em ambientes canadenses.

“Uma coisa que se tornou uma preocupação para nós no Canadá é que muitos veículos são produzidos nos EUA e na Europa”, disse King. “Os que estamos adquirindo, produzidos nos EUA, geralmente são construídos para cargas mais leves, distâncias mais curtas e temperaturas mais amenas.”

Ela acrescentou que, como resultado, a AMTA busca "albertaizar" os caminhões que recebe dos EUA e do exterior.

“Nós realmente levamos as temperaturas mais frias em consideração, mais do que as mais altas”, disse King. “Nossos caminhões Nikola vieram do Arizona, onde eles realmente precisam levar em consideração as temperaturas mais altas. Eles estão observando temperaturas de mais 40°C (104°F), enquanto nós estamos observando temperaturas de menos 40°C (-40°F).”

Segundo King, um desafio específico relacionado à temperatura é o abastecimento de caminhões movidos a hidrogênio. Parte do problema se deve à pureza exigida para os FCEVs.

Requisitos de combustível

“O hidrogênio para células de combustível precisa ter 99,999999% de pureza”, disse ela. “Se não for tão puro, pode comprometer a integridade das células de combustível do caminhão. E, geralmente, isso significa que há um teor de água maior se essa pureza for diluída.”

King disse que a pureza — seis noves — não é tão crítica para um caminhão de combustível duplo.

A AMTA trabalha com a Suncor Energy, sediada em Calgary, Alberta, para fornecer o combustível de hidrogênio necessário para os caminhões nos testes, disse King. A Suncor fornece à AMTA um posto de abastecimento de hidrogênio de grau combustível de 350 bar, permitindo que todos os FCEVs sejam abastecidos lá.

“Os caminhões diesel com combustível duplo também podem abastecer lá porque não precisam do mesmo nível de pureza”, disse King.

Além disso, King disse que a AMTA introduziu um novo abastecedor modular em Nisku, Alberta, nos arredores de Edmonton. Ele é fornecido pela unidade de produção da Suncor em Edmonton.

“Este novo abastecedor é capaz de fornecer hidrogênio de grau de célula de combustível a 700 bar, o que é uma grande melhoria em relação aos 350 bar disponíveis na Suncor”, disse ela.

King acrescentou que caminhões que precisam de hidrogênio a 700 bar e abastecem em um posto de 350 bar só conseguem abastecer até a metade. "Isso pode ser bastante limitado, considerando as distâncias que estamos considerando em Alberta."

Desafios de baixa temperatura

Segundo King, uma temperatura de -20 °C (-4 °F) é o ponto em que os caminhões movidos a hidrogênio tendem a quebrar ou apresentar desempenho inferior. Especificamente para o abastecimento, ela disse que temperaturas extremamente baixas podem comprometer a operação do módulo de transferência de gás (GTM).

“A operação do GTM em temperaturas mais baixas torna-se um tanto instável, e se os caminhões não conseguem abastecer, obviamente não conseguem operar”, disse King. “O GTM simplesmente não funciona em frio extremo, o que descobrimos ser um problema se a temperatura for inferior a -20°C.”

Outra questão é manter a pureza de seis noves exigida das células de combustível de hidrogênio.

“O outro problema que entra em jogo quando a temperatura cai abaixo de -20°C é o teor de água, como mencionei, no hidrogênio”, disse King. “A condensação congela instantaneamente e, ao se acumular nas tubulações e ter a chance de aquecer, mesmo que momentaneamente, a água dilui a pureza do hidrogênio, o que significa que ele não é mais adequado para células de combustível.”

Quando isso acontece, disse King, não há escolha a não ser esperar até que o clima esquente o suficiente.

"Quando obtemos hidrogênio com pureza inferior à de uma célula de combustível, não há muito que possamos fazer para realmente aliviar esse problema até que possamos eliminá-lo completamente", disse ela.

Segundo King, muitas tentativas foram feitas para amenizar o problema do frio. "Mas, na verdade, é difícil se proteger desse frio intenso."

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