Motor Estático Movido a Hidrogênio no Setor Automotivo

MOTOR ESTÁTICO MOVIDO A HIDROGÊNIO NO SETOR AUTOMOTIVO Lucas Silva Cardoso1 Débora Borges2 1 Acadêmico do curso de Engenharia Mecânica 2 Professora Ms Débora Borges 1 INTRODUÇÃO As empresas e as pessoas de diversos países do mundo vem sofrendo com problemas relacionados a poluição aos impactos pela emissão de gases poluentes efeito estufa entre outros Nosso dever é acharmos mecanismos para facilitar e melhorar o nosso planeta contra a emissão de poluentes Motores a hidrogênio são emergentes no mercado sua reação é transformada em energia mecânica as células se misturam e promove uma reação química junto com o oxigênio A indústria automotiva tem passado por uma revolução nos últimos anos com a busca por fontes de energia mais limpas e sustentáveis Nesse contexto o motor estático movido a hidrogênio tem se destacado como uma opção promissora para o setor O hidrogênio é um combustível limpo que quando queimado produz apenas água como resíduo Isso o torna uma alternativa atraente para substituir os combustíveis fósseis que são altamente poluentes e contribuem para as mudanças climáticas O motor estático movido a hidrogênio funciona de maneira similar ao motor a combustão interna convencional mas utiliza hidrogênio como combustível em vez de gasolina ou diesel Ele é composto por um gerador de energia elétrica que é alimentado pelo hidrogênio e produz eletricidade para movimentar o motor Uma das principais vantagens desse tipo de motor é sua alta eficiência energética Enquanto os motores a combustão interna convencionais têm uma eficiência média de 25 os motores estáticos movidos a hidrogênio podem chegar a uma eficiência de até 60 Isso significa que eles são capazes de aproveitar melhor a energia do combustível tornandoos mais econômicos e sustentáveis 11 JUSTIFICATIVA Os motores movidos a hidrogênio não possuem poluição é um combustível limpo que não emite dióxido de carbono CO2 ou outros poluentes pois o resíduo é a vaporização da água além de ser fácil o transporte e armazenamento No entanto ainda há desafios a serem superados para a popularização do motor estático movido a hidrogênio Um dos principais é a falta de infraestrutura para abastecimento de hidrogênio Atualmente existem poucos postos de abastecimento disponíveis o que dificulta o uso desse tipo de motor em larga escala Por muitos anos o mundo dependeu de fontes de energia não renováveis como o petróleo No entanto não é apenas a possibilidade de esgotamento dessas fontes que preocupa a humanidade Atualmente a preocupação global é o aquecimento global e a busca por fontes de energia mais limpas SILVA e CARMO 2017 Outro desafio é o custo elevado do hidrogênio em comparação com os combustíveis fósseis Isso se deve em parte à falta de escala na produção e distribuição do combustível No entanto esperase que com o aumento da demanda e investimentos em tecnologia o custo do hidrogênio possa ser reduzido no futuro Apesar dos desafios o motor estático movido a hidrogênio tem um grande potencial para transformar o setor automotivo e contribuir para a redução das emissões de gases de efeito estufa À medida que mais investimentos são feitos em pesquisa e desenvolvimento é possível que essa tecnologia se torne cada vez mais acessível e popular no mercado O que torna a realização de estudos sobre o tema cada vez mais necessário 12 DELIMITAÇÃO DO TEMA A partir do entendimento da importância social econômica dessa prática sustentável e do entendimento do funcionamento O foco do estudo é o entendimento do ciclo do motor junto ao hidrogênio em prol do universo 13 PROBLEMA DE PESQUISA A pesquisa enfrenta como problema central o comércio do hidrogênio puro no mercado onde é difícil o acesso a este produto por meio da população junto com uma falta de rede ampla de abastecimento pois possui uma baixa densidade energética Sendo assim a pergunta orientadora do trabalho é Como pode as indústrias automotivas continuarem usando combustíveis poluentes no planeta sabendo da existência de opções mais potentes e mais sustentáveis 14 HIPÓTESE Uma das hipóteses principais sobre o estudo do motor estático movido a hidrogênio no setor automotivo é que ele pode ser uma alternativa viável e promissora para reduzir as emissões de gases poluentes Com o crescente impacto ambiental causado pelos combustíveis fósseis há uma necessidade urgente de encontrar fontes de energia mais limpas e sustentáveis O hidrogênio é um combustível renovável e pode ser produzido a partir de fontes de energia limpas como a energia solar e eólica Além disso a utilização do hidrogênio como combustível não produz emissões de gases de efeito estufa uma vez que a única emissão é vapor dágua Portanto o estudo pode estar investigando se um motor estático movido a hidrogênio pode ser uma solução viável para reduzir as emissões de gases poluentes no setor automotivo e contribuir para a sustentabilidade ambiental Acreditase que os motores de combustão interna que com a utilização do hidrogênio vão reduzir bastante a emissão de gases poluentes e o maior investimento do governo na estocagem desse tipo de combustível junto com a comercialização do mesmo no mercado 2 OBJETIVOS 21 OBJETIVO GERAL Comparar o sistema de combustão de uma fonte renovável com outras prejudiciais ao meio ambiente e avaliar os pontos negativos e positivos de cada um Diminuindo assim a poluição causada principalmente na indústria automobilística junto com a eficiência maior nos motores 22 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar as principais características do hidrogênio como combustível para motores estáticos no setor automotivo Analisar as vantagens e desvantagens do uso de motores estáticos movidos a hidrogênio em comparação com os motores convencionais movidos a combustíveis fósseis Investigar as tecnologias disponíveis atualmente para a produção armazenamento e distribuição de hidrogênio para uso em motores estáticos no setor automotivo Avaliar os principais desafios técnicos econômicos e regulatórios enfrentados pelo uso de motores estáticos movidos a hidrogênio no setor automotivo Identificar as principais tendências e perspectivas futuras para o uso de motores estáticos movidos a hidrogênio no setor automotivo 3 METODOLOGIA A pesquisa aqui proposta será utilizada o método de pesquisa bibliográfica com caráter de sondagem e investigação com o objetivo de melhoria do sistema de combustíveis sustentáveis para o meio ambiente utilizando artigos científicos teses e livros Autores como Gil 2019 abordam a pesquisa bibliográfica como uma modalidade de pesquisa exploratória destacam a importância da revisão de literatura para embasar teoricamente uma pesquisa científica Nesse contexto a revisão de literatura permite identificar lacunas no conhecimento estabelecer fundamentos teóricos sólidos comparar e contrastar diferentes perspectivas e teorias e fornecer um contexto para a pesquisa em andamento A abordagem do problema será de base qualitativa e os objetivos desenvolvidos em uma pesquisa exploratória e explicativa A pesquisa qualitativa em sua essência referese àquela que gera descobertas sem depender de métodos de quantificação ou procedimentos específicos Através desse tipo de pesquisa é possível obter compreensão do universo simbólico e singular das experiências comportamentos emoções e sentimentos vivenciados Além disso permite a compreensão do funcionamento das organizações dos movimentos sociais dos fenômenos culturais e das interações entre indivíduos grupos sociais e instituições STRAUSS CORBIN 1998 Analisaremos o sistema de implantação dos mecanismos para introduzir o hidrogênio numa rede ampla de abastecimentos para a população Analisando dados que demonstram sobre a eficiência do combustível como fonte de energia renovável e não poluente 4 REFERENCIAL TEÓRICO 41 SUSTENTABILIDADE E LOGÍSTICA VERDE NO SETOR LOGÍSTICO As organizações estão cada vez mais conscientes de que a gestão do ciclo de vida de seus produtos e serviços desde a obtenção das matériasprimas até o descarte é fundamental para um programa de sustentabilidade Na cadeia logística há um esforço para desenvolver produtos com componentes e processos ambientalmente responsáveis Além disso a atitude dos consumidores em relação à reciclagem por meio da cadeia reversa é igualmente importante FARIAS et al 2013 A partir do século XXI a gestão da cadeia de suprimentos sustentável tem se expandido cada vez mais principalmente nas operações empresariais que buscam atingir objetivos econômicos sociais e ambientais Algumas palavraschave nessa área incluem logística reversa e logística verde Conforme o Council of American Logistics Management CALM 1998 a logística reversa é definida como um processo que visa reciclar recursos e tratar materiais descartados de forma econômica por meio da cadeia reversa que envolve o movimento de um item do consumidor até o ponto de produção Blumberg 2005 p 1 classifica os produtos que podem ser movimentados na cadeia reversa em cinco categorias produtos com defeitos que podem ser reparados e comercializados novamente produtos obsoletos ou no fim de sua vida útil mas que ainda têm valor comercial produtos não vendidos que permanecem com os varejistas produtos resultantes de trocas ou substituições e componentes resultantes de reparos que ainda têm valor comercial Mckinnon 2010 p 6 afirma que a logística verde representa a convergência de várias pesquisas efetuadas em diferentes momentos nos últimos quarenta anos A logística verde é um sistema de logística ambiental que abrange desde a aquisição da matériaprima até a reciclagem dos resíduos e coleta reversa passando por processos como manufatura embalagem transporte e armazenamento Seu principal objetivo é inibir os processos que causam danos ao meio ambiente 42 HIDROGÊNIO COMO COMBUSTÍVEL De acordo com Estêvão 2008 para garantir a obtenção de hidrogênio separado de outras substâncias químicas o processo de eletrólise é utilizado como mencionado anteriormente Este método será abordado para cumprir os objetivos do trabalho proposto que consiste em utilizar a eletrólise da água para obter um gás composto por hidrogênio e oxigênio que será utilizado como combustível para um automóvel Devido ao fato de o hidrogênio ser o elemento mais leve e não ter átomos pesados de carbono ele possui a mais alta energia por unidade de peso em comparação com qualquer outro combustível Essa é a razão pela qual o hidrogênio tem sido amplamente utilizado em programas espaciais onde o peso é crucial Além disso a quantidade de energia liberada durante a reação do hidrogênio é cerca de 25 vezes maior do que o poder de combustão de um hidrocarboneto como gasolina diesel metano e propano SANTOS SANTOS 2005 O hidrogênio é o elemento mais abundante e mais leve no universo além de ser o mais simples na tabela periódica de Mendeleev Há centenas de anos é conhecido como um gás que é obtido quando o ácido sulfúrico diluído entra em contato com o ferro sendo inflamável no ar Cavendish 1784 demonstrou que o gás hidrogênio é formado pela ação de ácidos como o clorídrico ou o ácido sulfúrico em contato com metais como o zinco e o ferro Ele também explodiu misturas deste gás em contato com o ar usando faíscas elétricas e encontrou um produto que parecia água pura Mais tarde Antoine Lavoisier explicou os resultados de Cavendish e deu ao gás o nome de hidrogênio originário do grego formarágua CAVENDISH 1784 O interesse pelo hidrogênio como fonte de energia alternativa começou no início da década de 90 quando a poluição atmosférica e as mudanças climáticas se tornaram questões urgentes Conforme mencionado por Benemann 1996 o aumento das emissões de gases poluentes principalmente no setor de transporte gerou preocupação com o impacto ambiental e a necessidade de encontrar fontes de energia mais limpas e sustentáveis Conforme Kotay e Das 2008 o hidrogênio é considerado o combustível dos sonhos para o futuro uma vez que pode proporcionar benefícios sociais econômicos e ambientais significativos Sua utilização pode eliminar a dependência do petróleo e reduzir as emissões de carbono no setor de transportes contribuindo para a redução dos impactos ambientais causados pela queima de combustíveis fósseis Além disso o hidrogênio é uma fonte de energia renovável e pode ser produzido a partir de fontes de energia limpas como a energia solar e eólica Essa característica torna o hidrogênio uma alternativa promissora para o futuro com potencial para transformar a maneira como produzimos e consumimos energia De acordo com Benemann 1996 o hidrogênio tem potencial para se tornar a escolha principal de energia limpa no futuro juntamente com a eletricidade Essas fontes de energia podem fornecer a base para uma sociedade sustentável contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes O hidrogênio é usado como fonte de energia elétrica em células a combustível e como combustível para meios de transporte em células a combustível ou motores de combustão interna como afirmado por De Sá Camarotan e FerreiraLeitão 2014 Essas tecnologias estão em constante evolução e têm o potencial de transformar a maneira como produzimos e consumimos energia tornandoa mais limpa e sustentável Conforme Wang Wan e Wang 2009 o hidrogênio tem sido considerado a energia limpa do futuro uma vez que sua combustão resulta apenas em água ao contrário do petróleo que emite gases como monóxido e dióxido de carbono contribuindo para o efeito estufa e outras questões ambientais O hidrogênio portanto é uma alternativa promissora para reduzir as emissões de gases poluentes e mitigar os impactos ambientais associados à produção e uso de energia 5 CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA ATIVIDADES JAN FEV MAR ABR MAI JUN ESCOLHA DO ASSUNTO DO TEMA X PESQUISA SOBRE OS ARTIGOS AFINS X ESTRUTURAÇÃO DO PROJETO X X DESENVOLVIMENTO DO PROJETO X CONCLUSAO DO PROJETO X 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BENEMANN JR Hydrogen biotechnology progress and prospects Nat Biotechnol v14 p11011103 1996 BLUMBERG Ronald F Introduction to Management of Reverse Logistic and closedloop Supply Chain Processes Boca Raton Fl CRC Press 2005 CAVENDISH Henry Experiments on Air Philosophical Transactions of the Royal Society of London v 74 p 119193 1784 COUNCIL OF AMERICAN LOGISTICS MANAGEMENT CALM REVERSE LOGISTIC 1998 DE SÁ V CAMAROTAN MC FERREIRALEITÃO VS Produção de hidrogênio via fermentação anaeróbia aspectos gerais e possibilidade de utilização de resíduos agroindustriais brasileiros Química Nova v37 p857867 2014 ESTÊVÃO Tânia Esmeralda Rodrigues et al O Hidrogénio como combustível 2008 FARIAS Christiano Alves et al No limiar da quarta revolução industrial iniciativas para sustentabilidade por empresas líderes do setor automotivo rumo a nova economia Revista de Administração FACES Journal v 12 n 3 p 8395 2013 Disponível em httpswwwredalycorgpdf1940194029990006pdf Acesso em 29 de jun de 2023 GIL Antônio Carlos Métodos e técnicas de pesquisa social 6 ed São Paulo Editora Atlas 2019 KOTAY SM DAS D Biohydrogen as a renewable energy resource prospects and potentials Int J Hydrogen Energy v33 p258263 2008 MCKINNON Alan Environmental sustainability a new priority for logistics managers In MCCKINNON Alan et al Org Green logistics improving the environmental sustainability of logistics London Kogan Page 2010 p 3148 SANTOS Fernando Miguel SANTOS Fernando António Combustível hidrogénio Millenium p 252270 2005 Disponível em httpsrepositorioipvpthandle1040019435 Acesso em 29 de jun de 20223 SILVA Rayssa Guimarães DO CARMO Marlon José ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA UMA PROPOSTA PARA MELHORIA DA GESTÃO ENERGÉTICAInterSciencePlace v 12 n 2 2017 STRAUSS A CORBIN J Basics of qualitative research techniques and procedures for developing grounded theory 2nd ed Thousand Oaks Sage Publications 1998 WANG B WAN W WANG J Effect of ammonia concentration on fermentative hydrogen production by mixed cultures Biores Technol v100 p12111213 2009