Um Plug-in Hybrid Electric Vehicle submarino

Numa época em que todas as marcas de automóveis se comprometem com o desenvolvimento de veículos elétricos ou híbridos, assistimos agora ao início de uma nova era em que a eletricidade reina como força motriz dos mais diversos veículos.

Se na estrada os PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) são novamente uma novidade relativamente recente, no mar, este tipo de sistemas de propulsão existem há mais de um século.

Artigo escrito pelo Comandante Paulo Garcia.

Os nossos submarinos da classe Tridente, como qualquer outro submarino convencional, são um exemplo particular de um PHEV, utilizando um conjunto de tecnologias que lhe permitem funcionar num modo inteiramente eléctrico.

Uma das maiores limitações dos submarinos é a disponibilidade de energia para a sua propulsão e alimentação dos seus equipamentos. Enquanto que em qualquer outro tipo de navio que navegue apenas à superfície, a utilização de um motor de combustão permite ter energia necessária, num submarino, onde o acesso ao ar do exterior é condicionado, o método de produção de energia tem que ser adaptado a esta limitação.

De uma forma genérica, no que se refere à produção de energia, os submarinos podem ser divididos em dois grandes grupos: os submarinos nucleares e os convencionais. Sem abordar aprofundadamente o tema dos submarinos nucleares, dir-se-á no entanto que estes obtêm a sua energia a partir de um reator nuclear que, em permanente funcionamento, permite o funcionamento de uma turbina para gerar energia praticamente ilimitada durante toda a vida do submarino. Quanto aos submarinos convencionais, estes adotam outras soluções.

Submarinos Convencionais

A solução tradicional utilizada nos submarinos convencionais, é a produção de energia através de um motor de combustão associado a um gerador eléctrico que, para funcionar, necessita do ar do exterior obtido por um mastro designado por snorkel.

No entanto, sempre que é utilizado este sistema, o submarino fica mais vulnerável, podendo ser mais facilmente detectado. Para minimizar esta situação, a solução passa pelo armazenamento da energia produzida num conjunto de baterias, de forma a reduzir a dependência do ar exterior e possibilitando a navegação a cotas mais profundas.

Apesar de já se testar a aplicação de baterias de iões de lítio em submarinos, o facto é que os submarinos da classe Tridente, à semelhança de todos os outros, utilizam as velhas, mas fiáveis, baterias de chumbo e ácido sulfúrico. Com um total de 648 elementos, divididos em dois compartimentos separados, a bateria dos nossos submarinos garantem o fornecimento de energia elétrica ao motor de propulsão e restantes sistemas de bordo.

Considerando que o grande consumidor é o motor elétrico de propulsão, verifica-se que a autonomia das baterias está intimamente relacionada com a velocidade praticada. No entanto, a velocidades adequadas, podemos assumir uma autonomia na ordem das 36 a 48 horas com recurso apenas a este sistema de armazenamento da energia.

No entanto, os submarinos da classe Tridente não se ficam apenas por este sistema de produção de energia. Para além do motor de combustão, estes submarinos dispõem de um sistema AIP (Air Independent Propulsion) constituído por duas células de combustível (Fuel Cell). Este complexo sistema, semelhante ao utilizado nos carros que começam a surgir nas notícias, funciona através da reação entre o Oxigénio e o Hidrogénio, reagentes estes que se encontram armazenados em depósitos a bordo.

A energia produzida por este sistema permite alimentar todos os equipamentos de bordo e operar o submarino a velocidades relativamente reduzidas, mas suficientemente adequadas às ações de patrulhamento de uma área. Considerando a capacidade de armazenamento destes reagentes a bordo, este sistema garante uma autonomia até 15 dias sem recurso ao ar exterior. Tal representa um significativo aumento relativamente à autonomia conseguida apenas com as baterias e o motor de combustão, garantindo a estes nossos submarinos uma discrição muito superior relativamente a um normal submarino convencional.

Uma particularidade deste sistema AIP, é que a energia produzida é consumida diretamente pelos diversos equipamentos, não sendo armazenada na bateria. Naturalmente que, além deste modo normal de funcionamento, existe um modo que possibilita o carregamento da bateria com a energia sobrante do sistema, funcionando este na sua potência máxima e desde que as necessidade totais de consumo sejam inferiores.

Considerando os sistemas referidos, estes submarinos apenas poderiam ser considerados como veículos híbridos, faltando uma forma de carregamento externa para os podermos categorizar como veículos Plug-in.

Assim, falta referir que sempre que o submarino se encontra atracado é possível ligar uma “simples” tomada de forma a ligar o submarino à rede elétrica. Esta ligação ao exterior permite alimentar todos os sistemas de bordo, carregar a bateria e realizar as cargas de manutenção necessárias.

Com este conjunto de capacidades, parece-nos adequado considerar estes submarinos da classe Tridente como um PHEV, um “veículo” excecional e inovador em Portugal face a toda a tecnologia que o equipa.