Dr. Xin Li

A tecnologia de células de combustível (tecnologia complementar de geração de energia sem poluição, mais limpa do que os combustíveis de origem fóssil), é considerada a mais nova tendência industrial do século XXI. As células de combustível estão se tornando as mais importantes fontes de energia para carros movidos a eletricidade, caminhões e ônibus e até como fonte de energia principal e individual de residências.

Com o progresso atual de desenvolvimento de células de combustível pelo método de Óxidos Sólidos (SOFC), aplicações móveis (veiculares) estarão disponíveis na indústria em um período de 2 a 3 anos e as de aplicações estacionárias de alta potência (acima de 100kW) levarão de 7 a 8 anos.

Funcionando de forma similar a baterias, que usam conversão eletromecânica, células de combustível produzem eletricidade por combustível (no lado do anodo) e um oxidante (no lado do catodo), que reagem na presença de um eletrólito. Células de combustíveis podem ser usadas em varias aplicações, como plantas de geração de eletricidade contínuas, veículos elétricos ou híbridos, unidades auxiliares de energia, geração de energia de rede ou para carregadores de energia portáteis para pequenos equipamentos eletrônicos. Células de combustível do tipo Óxidos Sólidos (SOFC), que operam com uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono, são mais compatíveis com as matrizes de combustíveis atuais, incluindo gás natural, onde os únicos subprodutos da reação são vapor de água e uma pequena quantidade de dióxido de carbono.

A pesquisa de células de combustível já não é novidade para a Cummins. A história da empresa nesta área vem desde 1960, mas foi reforçada no outono de 2001, quando a companhia iniciou uma associação com o projeto SECA (Solid State Energy Conversion Alliance) do Departamento de Energia do Governo Americano. A Cummins decidiu priorizar suas pesquisas e desenvolvimento na tecnologia de Óxidos Sólidos (SOFC) devidos aos custos mais baixos de operação, agregada a uma tecnologia limpa e eficiente, que se utiliza de combustíveis atuais do mercado como o hidrogênio, o qual é facilmente encontrado.

Em 2007, a Cummins foi uma das seis empresas envolvidas no projeto DOE SECA, que conseguiu completar com êxito a primeira fase de testes de desenvolvimento de protótipos de células do tipo Dióxidos Sólidos. Estas unidades têm o potencial de serem fabricadas a custos competitivos, comparados com a tecnologia convencional a diesel.  Outro fator relevante é que o sistema de potência apresentado durante estes testes demonstraram que essa tecnologia mostra-se perfeitamente apta a substituir o sistema diesel equivalente e com as vantagens de disponibilizar aplicações ainda mais silenciosas e com baixo consumo de combustível e reduzidas emissões de gases. Benefícios adicionais incluem ainda uma maior confiabilidade e baixos custos na manutenção do veículo.

Alguns testes foram feitos em uma unidade protótipo de geração de energia e constatou-se uma produção de 3 kW de energia elétrica, utilizando-se de gás natural rodado sem parar e sem qualquer tipo de problemas por mais de 2000 horas nos laboratórios da Cummins Power Generation, em Minneapolis, demonstrando uma eficiência acima de 37%, bem maior do que os sistemas convencionais atuais (comparados com a maioria dos motores pequenos de combustão interna, cuja eficiência está abaixo dos 30% ou até menos).

Os benefícios deste sistema são grandes. A tecnologia representa um sistema extremamente eficiente de emissões limpas (sem a necessidade de tratamento de gases de escape). As aplicações funcionam de forma silenciosa e com emissões praticamente zero, bem como níveis de vibrações baixíssimos. A tecnologia de SOFC também pode prover uma solução confiável de energia para uma gama grande de aplicações, como veículos recreacionais (trailers), aplicações auxiliares de bordo de embarcações marítimas, unidades auxiliares de energia de caminhões e até mesmo em residências. Além de serem ecologicamente corretas, estas soluções representam uma redução significativa nos custos operacionais dos motoristas e frotistas.

Para complementar o Projeto SECA, a Cummins também trabalha junto ao Departamento de Energia do Governo Americano no Projeto de Energia Eficiente e Renovável (EERE), no desenvolvimento de uma unidade auxiliar de energia móvel, configurada para prover eletricidade para as cabines leito de caminhões rodoviários classe 7 e 8 (pesados). Esta nova aplicação pode reduzir sensivelmente o tempo de trabalho em marcha lenta dos mais de 458 mil caminhões existentes na malha viária americana, reduzindo-se assim o consumo de combustível e os níveis de gases poluentes.

De acordo com fontes do setor de transportes americano, estima-se que estes veículos gastem até 6 horas por dia operando em marcha lenta, basicamente para manter os motores aquecidos, consumindo em média 3.2 bilhões de litros de combustível anualmente, criando assim uma enorme oportunidade de redução no consumo de combustíveis.

O projeto EERE começou em setembro de 2004 e será conduzido até novembro de 2009. O resultado desta iniciativa será comunicado aos órgãos competentes do Governo norte-americano em dezembro deste ano. De antemão a esse prazo, a Cummins já pode dizer que teve êxito total neste desenvolvimento, atingindo todos os objetivos do programa no desenvolvimento de uma unidade auxiliar de energia (APU) de 2 kW com tecnologia SOFC.

É correto também ressaltar que a tecnologia de células de combustível somente chamou a atenção da mídia nos últimos anos, porém o envolvimento da Cummins nesta área já se prolonga por mais de 50 anos, sempre com resultados satisfatórios.

A Cummins continuará a investir neste setor de pesquisas, mantendo um diálogo aberto e forte junto ao DOE, sempre focada nas oportunidades de cooperação e na busca de alternativas mais eficientes e limpas de geração de energia, oferecendo aos seus clientes sistemas confiáveis e de baixos custos operacionais.