Toyota quer vender 30.000 unidades do novo Mirai 2020, o seu carro a hidrogénio

Antonio Brum says:

As 2 tecnologias vão conviver e complementar-se.
Foi o que aconteceu durante várias décadas com a gasolina e o diesel.
Já há tb automóveis elétricos que têm painéis solares no tejadilho para assegurar uma parte do carregamento da bateria e projetos de estradas que carregam o veículo por indução enquanto circula. E esses são só alguns exemplos do que pode acontecer.
A cada ano aparecem soluções novas, combinando várias tecnologias.
Não me parece que exista a questão se o futuro vai ser com elétricos plug-in ou com célula de combustível.
Vão existir as 2 tecnologias e entretanto vão aparecer ainda outras que desconhecemos ou que atualmente são só projetos de investigação.

oscar says:

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Toyota Mirai
TIM SUTTON
Células de combustível e o Mirai: Toyota explica sua visão para um futuro de hidrogênio
Muito mais informações do que você sempre quis ouvir sobre hidrogênio.

POR MARK VAUGHN
27 DEZ 2019
Com um Toyota Mirai de longo prazo em nossa frota de testes por um ano, temos perguntas (talvez você também tenha dúvidas) sobre o hidrogênio e seu lugar no nosso futuro sobre rodas. Por isso, nos reunimos com o engenheiro sênior da Toyota para o desenvolvimento de células de combustível, Jackie Birdsall – também conhecido como The Hydrogen Whisperer – para fazer perguntas sobre o trem de força e a fonte de combustível que a Toyota está adotando. Foi como um seminário para um, uma oportunidade única de aprender um monte sobre aquelas pequenas moléculas de H2 que podem ou não ser o futuro do transporte. A Toyota diz que sim. A maioria das outras montadoras afirma que veículos com bateria elétrica pura, como o Nissan Leaf, Chevrolet Bolt ou Tesla Model 3, constituirão nosso futuro no transporte.

Certamente, a Toyota e sua subsidiária de luxo Lexus anunciaram planos para eletricidade pura – particularmente na China, onde existem inúmeras vantagens e requisitos para eles -, mas a Toyota não tem nenhum nos EUA no momento, e os planos para os veículos elétricos da Toyota empalidecem em comparação com os carros de célula a combustível de hidrogênio da empresa Por que é que?

Algumas semanas atrás, conversamos com o engenheiro-chefe da Toyota Mirai, Yoshikazu Tanaka , e ele disse que o hidrogênio é o meio de armazenamento perfeito para energia limpa. Como o sol não brilha o tempo todo e o vento não sopra todos os dias, você precisa de uma maneira de armazenar energia limpa para alimentar as células de combustível e usar a eletrólise (passar a eletricidade pela água para interromper as moléculas de hidrogênio do oxigênio) para criar hidrogênio é uma excelente maneira de fazer isso.

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Agora, recorremos ao especialista em células de combustível Birdsall para obter mais detalhes sobre o elemento mais leve e comum do universo.

AW: Parece que as montadoras estão indo totalmente elétricas, como a maioria delas parece, ou estão cobrando suas apostas como Hyundai e Honda e oferecendo tudo (células de combustível, PHEVs e BEVs). Mas a Toyota parece estar firmemente comprometida com as células a combustível de hidrogênio. Por quê?

Jackie Birdsall: Primeiro de tudo, o hidrogênio é elétrico. Então, quando você fala de montadoras que mudam para totalmente elétricas, o hidrogênio também é totalmente elétrico. É apenas uma maneira diferente de fazer isso. Estamos comprometidos com veículos com células a combustível de hidrogênio. Acabamos de demonstrar que, com o lançamento da próxima geração Mirai (prevista para o final do próximo ano) e aumentamos em dez vezes nossas capacidades de produção (para FCEVs). Então, estamos realmente prontos para demonstrar o potencial dos veículos com células a combustível de hidrogênio como uma opção eletrificada.

Dito isto, temos uma abordagem de portfólio. Estamos avançando em direção a 25% de nossas vendas de híbridos até 2025, e todos os nossos veículos terão uma opção eletrificada até 2025. E será uma combinação de energia elétrica da bateria, híbridos plug-in e células de combustível.

Célula de combustível de Toyota Mirai de 2019
A célula de combustível da Toyota Mirai em 2019
TIM SUTTON
AW: Então, por que hidrogênio?

JB: Tem várias vantagens. São necessários cinco minutos para reabastecer um carro e ele pode percorrer 400 milhas nesse refil (o Mirai pode no ano que vem, de qualquer maneira), que é um atributo exclusivo do hidrogênio. Possui densidade de energia gravimétrica mais alta que as baterias. E quando você olha para veículos maiores e de maior alcance, é aí que o hidrogênio se torna vantajoso. Isso é algo que conseguimos demonstrar com nossos caminhões pesados. Colocamos duas células de combustível em um veículo de 18 rodas e podemos reabastecer esse sistema em tempo equivalente a um caminhão a diesel.

Portanto, a parte importante é que, se queremos avançar, se queremos alcançar nossas metas de desafio ambiental para 2050, que é uma redução de 90% nas emissões de CO2, isso exige uma eletrificação enorme em todo o nosso portfólio. Para chegar lá, precisamos ter soluções que atendam às necessidades de todos os nossos clientes. Embora acreditemos que a eletricidade da bateria possa atender às necessidades de muitos de nossos clientes, os clientes que preferem carregar em casa e são capazes de deixar o veículo para carregar por 30 minutos a várias horas, ainda há a necessidade de clientes que não ter essa capacidade que precisa de um tempo de recarga rápido e que não tem capacidade de recarregar em casa ou no escritório. E é aí que a célula de combustível elétrica realmente se encaixa nas necessidades dos clientes.

Não cabe a nós ditar o que o cliente escolhe. Acreditamos que precisamos disponibilizar essas opções e deixar o cliente decidir o que é melhor para seu estilo de vida.

AW: A reforma do gás natural, que é como a maior parte do hidrogênio é produzida agora, libera CO2, não é?

JB: A produção eletrolítica de hidrogênio não; reforma de gás natural faz.

AW: No momento, estamos nos estágios iniciais das células de combustível, então você não pode reclamar da infraestrutura escassa que temos agora, com metade das estações de abastecimento existentes vazias na maior parte do tempo. No momento, estamos usando a reforma do gás natural para obter hidrogênio, mas o plano da Toyota é usar a eletrólise. Como você vê a construção de infraestrutura com eletrólise?

JB: Já estamos com 33% de energia renovável (energia) na Califórnia. Temos um caminho para 100% de renováveis.

AW: A Toyota tem um caminho para 100% de renováveis?

JB: A indústria do hidrogênio faz. A coalizão de hidrogênio tem um caminho. E há o SB100 aqui na Califórnia (uma lei aprovada em 2018) que está se movendo em direção a 100% de eletricidade renovável (até 2045), temos uma demanda semelhante por hidrogênio. Portanto, não é fácil, assim como não é fácil com a grade. Temos algumas maneiras de fazer isso. Um deles é usar a energia renovável distribuída mencionada, já que temos essa eletricidade disponível de forma intermitente, precisamos ter um mecanismo de armazenamento de energia, do qual o hidrogênio é uma aplicação perfeita, e a fonte disso pode ser biogás ou água .

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AW: Biogás é apenas mais uma palavra para o metano, que libera CO2 em sua reformulação para o hidrogênio, não é?

JB: Não, não, não, o biogás é um metano renovável. Depende de como você define isso. O poço das rodas é uma arte mais que uma ciência. E isso depende de suas suposições. Por exemplo, chamamos isso de redução de CO2 na captura do CH4 (biogás) que, de outra forma, seria um gás de efeito estufa muito potente sendo emitido? Como explicamos isso? Isso é contado se usarmos o biogás no processo de reforma; contamos isso como neutralidade de carbono ou mesmo como negativo?

AW: Porque agora, o biogás não utilizado está subindo na atmosfera.

JB: Correto. Como um gás de efeito estufa mais potente.

AW: Então, usando o biogás para criar hidrogênio, você reduziria a quantidade de gás de efeito estufa que seria liberada na atmosfera? Mesmo que um pouco de CO2 seja liberado no processo, é menos prejudicial do que se o biogás não fosse usado e escapasse como agora está na atmosfera?

JB: Exatamente. Então, para nós, isso seria considerado um CO2 negativo. O outro seria hidrogênio eletrolítico.

AW: Quanta eletricidade é necessária para produzir, digamos, um quilograma de hidrogênio?

JB: O Departamento de Energia publica em sua revisão anual de mérito números sobre a produção de hidrogênio. Na última vez que verifiquei, acredito que os eletrolisadores estavam com cerca de 65% de eficiência. O que significa que você terá essa perda de 35% da eletricidade na criação de hidrogênio. Sempre que você tem uma conversão de energia, você tem uma perda, certo? As empresas de eletrolisadores estão movendo entusiasmo nisso, porque veem esse enorme potencial novamente por causa da geração de eletricidade renovável.

AW: A que distância está o hidrogênio 100% limpo?

JB: Para o California SB100, estamos seguindo a mesma trajetória para 100% de geração de eletricidade renovável. A meta para 2030 é de 50% de fontes renováveis ​​- 100% até 2045 na Califórnia. Essa é uma pergunta enorme. Mas não é intransponível. A energia está lá.

AW: Muitos outros fabricantes de automóveis estão falando sobre um futuro elétrico. Além da Honda e da Hyundai, que estão cobrindo todas as suas bases, todo mundo é elétrico. Eles estão todos errados?

JB: Não. Acho que temos um futuro eletrificado. BMW e Mercedes também anunciaram seus planos para veículos com células a combustível de hidrogênio. Eu acho que todas as montadoras veem essa tendência em direção à eletrificação. Este (o próximo Mirai de segunda geração) é o veículo elétrico mais avançado do mercado. A Toyota é líder, de longe, em tecnologia de células de combustível.

AW: Mas não é um passo extra adicionar células de combustível quando a força motriz é a eletricidade? Para áreas do país que possuem energia solar ou eólica, não faria sentido ter veículos elétricos com célula de combustível e bateria?

JB: Sim, isso é uma vitória.

AW: Então não é apenas hidrogênio?

JB: Não, não. Vemos uma abordagem de portfólio que inclui BEVSs, plug-ins, híbridos tradicionais e eletricidade de células de combustível. Essa é a beleza de oferecer todas essas opções aos clientes, e eles podem escolher o que melhor se adequa ao seu estilo de vida.

Uma vantagem dos veículos a célula de combustível e da eletricidade da bateria é que você tem uma melhor distribuição de peso em geral, para obter um centro de gravidade menor em geral. E você pode ter mais aerodinâmica com base em como você define sua plataforma de componentes, porque agora você não tem mais esse grande pedaço de motor de combustão interna sob o capô e também porque não possui amortecedores para compensar a vibrações desse motor. Você tem uma estrutura mais rígida. É uma experiência de condução superior.

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AW: Um veículo a célula a combustível é mais leve que um veículo a bateria?

JB: Depende do alcance. Com um veículo elétrico a bateria, quanto maior o alcance, mais pesado fica. Então, você está no cruzamento em que os veículos a célula de combustível se tornam mais leves por faixa do que a bateria.

AW: O alcance para o novo Mirai é de 400 milhas. Se você tivesse um BEV que percorresse 400 milhas, teria que ter (suponho aqui) uma bateria de 130 ou 140 kWh, e seriam 1.500 libras.

JB: Seria pesado. Muito pesado.

AW: Então, para ter um alcance de 300 milhas, seria mais fácil ter um veículo com célula de combustível.

JB: Correto. E isso é extrapolado ainda mais à medida que você se move em direção a veículos comerciais, como as semis da Classe 8.

AW: Onde seria o cruzamento onde um veículo a célula de combustível se torna mais leve que um veículo a bateria para um determinado intervalo? Isso seria cerca de 300 milhas de alcance? 200 milhas?

JB:Com base em nossos cálculos, é menor que 300 milhas de alcance. E esse ponto de transição vai mudar com as melhorias tecnológicas. A eletrônica de potência está se movendo tão rapidamente. Os avanços do motor elétrico estão se movendo tão rapidamente. Baterias, células de combustível, sistemas de armazenamento de hidrogênio – tudo isso é um grande avanço tecnológico sinérgico para todos eles. E há tantos componentes compartilhados (entre veículos com células de combustível e BEVs). Quando lançamos o Mirai de primeira geração, a maneira como conseguimos reduzir as metas de custo para onde pudemos vendê-las ao cliente foi criando um conversor de impulso que acasalava o sistema de células de combustível de hidrogênio ao sistema de acionamento de sinergia híbrido . Assim, poderíamos escolher componentes prontos para o sistema de acionamento por sinergia híbrida e adaptá-los ao sistema de célula de combustível – ao passo que se você estivesse tentando criar célula de combustível dedicada, unidade de controle de potência, motor, bateria, inversor e tudo isso coisas, isso é muito caro. Portanto, todo avanço que fazemos em qualquer parte deste sistema eletrificado é um benefício compartilhado em nossa plataforma de trem de força.

AW: Qual é o tamanho da bateria em um veículo típico de célula a combustível?

JB: Minúsculo. 1,2 kWh no Mirai de primeira geração. O único objetivo é capturar energia regenerativa e armazenar qualquer excesso de energia criado a partir da pilha de células de combustível. Uma pilha de células de combustível pode criar eletricidade, mas não pode armazená-la. Então, queremos ter algum mecanismo de armazenamento específico para regeneração.

AW: Qual é a pilha de células de combustível em si – é apenas uma série de membranas? E de que são feitas essas membranas?

JB: Eles são chamados de membranas de troca de prótons, PEMs.

AW: E o hidrogênio foi escolhido porque possui apenas um próton? E todo o resto tem mais de um próton? Alguns deles têm como 238. Então, por que você precisa ter hidrogênio em uma célula de combustível? Você não quer o hidrogênio, o elétron e tudo tem elétrons. Então, por que não usar algo mais fácil de obter?

JB: As células de combustível de alta temperatura também podem ser usadas para reforma, reforma interna; portanto, metano, gás natural, o que for, ainda podemos separar esses elétrons e produzir eletricidade também.

AW: Então, por que você não usa isso?

JB: Porque queremos um veículo de emissão zero. Sempre que usamos gás natural, não é um veículo de emissão zero. Ainda há CO2.

AW: Então, se você usasse algo diferente de hidrogênio, não seria um veículo de emissão zero. Pelo menos emissões de tubo de escape zero.

JB: Correto. Até hoje, os emissores móveis são o principal fator na poluição atmosférica. Abordar primeiro a qualidade do ar móvel é o que ajudará a limpar o ar. Se você produz eletricidade em uma usina de gás natural, que é proveniente de usinas a gás natural, ou faz hidrogênio a partir da reforma do metano a vapor em uma usina de gás natural semelhante, é mais fácil controlar as emissões nessa usina. Você pode ter lavadores, todo esse material que, se você colocar em um veículo, ele começa a torná-lo proibitivo em termos de custos. Portanto, para gerenciar essas emissões em uma planta estacionária, uma grande fonte estacionária é mais fácil (manter-se limpa) e oferece mais benefícios. Usinas a carvão, podemos nos afastar disso – não precisamos mais disso.

A eficiência do poço na roda tornou-se uma discussão realmente relevante, e as pessoas estão começando a se aprofundar no que significa o poço na roda. O Departamento de Energia desenvolveu o modelo GREET (gases de efeito estufa, emissões regulamentadas e uso de energia no modelo de transporte, que rastreia a eficiência das rodas), estabelecendo onde você obtém sua energia para os BEVs, onde obtém sua energia para os FCEVs. Vimos que proliferam em todo o país, enquanto outras autoridades reguladoras estão investigando isso. E agora estamos começando a discutir também a análise do ciclo de vida. Do berço ao túmulo. Portanto, não apenas o combustível e de onde vem, mas também de onde vêm os materiais e se os materiais são recicláveis. Essa é uma grande discussão quando começamos a falar sobre metais preciosos, toxicidade, reciclagem, uso de baterias no fim da vida útil, coisas assim.

AW: E a solução parece ser menos uma solução tecnológica e científica do que uma solução política. Há muitos knuckleheads por aí, há rolos de carvão, caminhões estacionando na frente dos superchargers da Tesla. É um problema político, é um problema humano, as pessoas não percebem que é bom ter ar limpo.

JB: As pessoas geralmente hesitam um pouco em mudar. Então, mesmo que você não acredite nas mudanças climáticas … eu dirijo na 110 (estrada em Los Angeles), para ter uma visão elevada de Los Angeles e, em alguns dias, você pode ver essa névoa, apenas fumaça. E, no perfeito juízo, você acha que isso é bom. E é isso que eu não entendo. Mesmo se você acha que a mudança climática é uma grande conspiração, como você pode olhar para aquele ar e pensar: “Sim, tudo bem. Podemos continuar fazendo isso. ”Ou“ Podemos continuar a despejar plástico no oceano. ”Todas essas coisas, apenas olhe.