Desde a introdução dos freios a disco na década de 1950 até a criação das unidades de potência híbridas mais eficientes do mundo com a geração de regulamentos da F1 de 2014, o automobilismo sempre foi um terreno fértil para o progresso, um lugar onde a busca por vantagem competitiva impulsiona incessantemente a inovação.
A vontade de vencer é uma alavanca poderosa, mas quando se junta a um imperativo ainda mais forte – uma demanda social por mudanças – e é impulsionada pela chegada de novas tecnologias prontas para serem exploradas, é aí que a capacidade do automobilismo de ultrapassar os limites do desenvolvimento realmente entra em ação.
Em junho, isso ficou demonstrado em Macau, com a ratificação pelo Conselho Mundial de Automobilismo do primeiro conjunto de regulamentos técnicos e de segurança para veículos movidos a hidrogênio líquido. As regras não apenas protegem pilotos e equipes, estabelecendo um conjunto claro de padrões que permitem o uso seguro e de alto desempenho do hidrogênio líquido (LH₂), como também servem de plataforma para acelerar a inovação em torno dessa fonte de combustível. E em um mundo onde a demanda por soluções sustentáveis é cada vez mais expressiva, esse desejo de inovar é particularmente forte, como explica Nicolas Aubourg, chefe de P&D da FIA.
“A FIA está sempre buscando se tornar mais sustentável, descarbonizar o automobilismo, e o hidrogênio é possivelmente a expressão máxima disso, porque você coloca H₂ e oxigênio do ar na sua unidade de potência, e o único subproduto no escapamento é água, desde que o processo de combustão seja devidamente controlado e concluído”, diz ele.
“Temos também vários fabricantes muito interessados nessa tecnologia. Atualmente, ninguém tem certeza se o futuro será híbrido, elétrico, de combustíveis sustentáveis ou de hidrogênio, então a pesquisa sobre hidrogênio está no radar de empresas como a Toyota, que já possui um carro de rua movido a hidrogênio, o Mirai, e a BMW, que está prestes a lançar um. A Hyundai tem modelos a hidrogênio, a Alpine apresentou alguns protótipos e até a Ferrari está interessada nessa tecnologia, pois vê potencial para o hidrogênio ser usado com motores de combustão interna e não com uma célula de combustível.”
“Finalmente, como FIA, temos um conjunto de ferramentas muito interessante — com alguns campeonatos também muito interessados no hidrogênio como uma opção futura. O ACO (Automobile Club de l’Ouest) e as 24 Horas de Le Mans querem ser pioneiros com essa tecnologia e acreditam que existe uma maneira de dar um passo adiante e mudar o automobilismo.”
Coalizão de Especialistas
Iniciado em 2021, o projeto focou-se inicialmente no hidrogênio gasoso comprimido, a forma mais comummente utilizada em veículos rodoviários. Contudo, à medida que o desenvolvimento se aprofundava, tornou-se evidente que o hidrogênio gasoso apresentava problemas.
“Se você quiser projetar, digamos, um hipercarro, que foi nosso primeiro objetivo devido ao grande interesse da ACO, você precisa de tanques grandes e bastante pesados, o que torna o projeto de um carro de corrida bem complicado”, diz Aubourg. “Além disso, o tempo de reabastecimento é longo — é muito difícil fazer isso em menos de dois ou até três minutos, porque há muitas variações de temperatura e de materiais. É bem complexo de lidar.”
Com o hidrogênio líquido apresentando maior densidade energética e menores requisitos de armazenamento, qualidades ideais para um ambiente de corrida, a decisão de fazer a transição foi tomada no inverno de 2023. Havia, no entanto, um problema adicional: tratava-se de um território praticamente inexplorado, com poucas aplicações anteriores. Diante de uma tela em branco e de uma nova tecnologia em grande parte desconhecida, a FIA tomou a medida radical de buscar conhecimento especializado em todas as áreas da energia de hidrogênio, uma iniciativa que trouxe a bordo alguns colaboradores inesperados e que também se mostrou transformadora.
“O que descobrimos com o H₂ é que se trata de um ambiente fascinante, realmente propício ao desenvolvimento e com algumas partes interessadas muito interessantes”, diz Aubourg. “Foi natural envolvermos a Toyota e a BMW, já que elas já possuem carros de rua movidos a hidrogênio, mas quando começamos a analisar quem está trabalhando com H₂ líquido, há um setor acima de todos os outros: a indústria aeroespacial. E na Europa, isso significa a Arianespace e o grupo Ariane. Eles possuem uma enorme experiência, então os envolvemos no projeto, e eles continuam muito presentes.”
“Além disso, estamos falando de empresas industriais como a Air Products, que fornece hidrogênio, e a FORVIA, que fornece tanques… E, muito rapidamente, você começa a construir um ecossistema de pessoas muito interessante.”
Aubourg também constatou que havia uma disposição para abraçar o potencial do automobilismo em gerar avanços rápidos.
“Para as pessoas que trabalham com foguetes, carros de passeio, caminhões, no exército, aviões – o automobilismo é um ambiente libertador. Nesta fase, não nos preocupamos com confiabilidade, com conforto. O foco é apenas no desempenho e nos protótipos. Com aviões, você precisa de 10, 20 anos para lançar um produto no mercado. No automobilismo, o plano é de cinco anos. Para eles, o automobilismo é uma espécie de refúgio, um ambiente fechado, e é puro desenvolvimento.”
Tijolos de construção
Com uma direção a seguir definida e apoio especializado garantido, Aubourg afirma que o próximo passo para o Departamento Técnico da FIA foi reunir os “blocos de construção”, ou seja, as principais especificações técnicas e requisitos de segurança necessários para construir a nova estrutura.
Entre os pilares estão o armazenamento seguro e o controle de temperatura, a minimização do peso e os procedimentos de reabastecimento. E o projeto do tanque e a redução do calor ocuparam grande parte do processo.
“O ponto de atuação do H₂ líquido no automobilismo é muito específico”, diz Aubourg. “É extremamente, insanamente frio, e o problema é que, para mantê-lo líquido, é preciso armazená-lo em algo isolado do calor — de qualquer calor. E se há uma coisa que um carro de corrida gera, é calor. Assim que é colocado em condições ambientais, ele começa a esquentar, e ocorre o que chamamos de evaporação.”
A evaporação deve ser cuidadosamente controlada e qualquer sobrepressão resultante deve ser devidamente gerenciada para evitar vazamentos e potenciais incêndios repentinos ou jatos de gás. Garantir que o LH₂ seja mantido suficientemente frio e que os sistemas de controle de pressão operem de forma eficaz é de suma importância.
“A boa notícia é que a solução é relativamente simples”, diz Aubourg. “Assim que você coloca o que chamamos de camisa de vácuo ao redor do tanque, ele pode se tornar muito, muito eficiente. Também somos beneficiados pelo fato de que, no automobilismo, não precisamos armazenar o líquido no tanque por um longo período, como acontece em um carro de rua, então estamos encontrando novas soluções para ter o nível certo de isolamento, o tempo de repouso adequado [em que o combustível armazenado evapora com o tempo, aumentando a pressão] e para tornar o acondicionamento e o design muito melhores para um carro de corrida.”
O Departamento Técnico da FIA também colaborou com o seu departamento irmão de Segurança para levar o projeto ao mundo real através de uma série de testes físicos.
“Começamos os testes em outubro e eles estão em andamento”, explica Aubourg. “Consistem na construção de um sistema de armazenamento com 20 quilos de H₂ líquido a bordo, o limite máximo especificado nos regulamentos, e o sistema de sobrepressão dos tanques é testado, ou verificamos o que acontece quando os tubos são cortados. O próximo passo é destruir o sistema de armazenamento e verificar o que acontece quando ocorre um vazamento total de H₂ líquido no solo.”
Dando a sua opinião
Como em todas as categorias do automobilismo, a redução de peso é um objetivo primordial nas competições com hidrogênio, e Aubourg está certo de que a pesquisa que está sendo realizada para aprimorar os regulamentos trará melhorias significativas no mundo real – principalmente nas áreas de projeto de tanques e bombas de combustível.
“Em vez dos 100 ou 120 litros necessários para um carro de corrida movido a combustível fóssil, com LH₂ seriam necessários cerca de 300 litros. Podemos encontrar algumas soluções em termos de design e também podemos vislumbrar mais soluções híbridas para reduzir a quantidade de LH₂ a bordo. Além disso, o peso do sistema de armazenamento está diminuindo a cada dia. Quanto mais interagimos com os fabricantes, menor o peso. Alguns fornecedores já começaram a criar tanques de LH₂ compostos. Portanto, tudo está diminuindo.”
“Outro problema é o peso das bombas de LH₂ existentes. Se você quiser encontrar uma bomba apenas para elevar a pressão do LH₂ para 70 bar para colocá-lo em um motor de combustão interna, as bombas disponíveis no mercado pesam cerca de 30 quilos. Compare isso com uma bomba de combustível fóssil de 500 gramas. Há muito trabalho a ser feito nesse sentido, mas, novamente, os fabricantes estão desenvolvendo protótipos.”
Por fim, o reabastecimento é outro “elemento tecnológico” no qual a FIA está trabalhando, à medida que a pesquisa continua e os regulamentos evoluem.
“Existe um protocolo um pouco complexo, mas estamos trabalhando com a TotalEnergies, que é responsável pelo fornecimento de LH₂ para futuras corridas de resistência”, diz Aubourg, antes de explicar que os métodos de reabastecimento existentes não são adequados para corridas.
“Na Alemanha, já existem alguns postos de abastecimento de LH₂ para caminhões pesados que conseguem reabastecer um veículo com cerca de 1.000 km de autonomia em aproximadamente dez minutos. No entanto, para o automobilismo, precisamos ir muito além desse desempenho: em vez de dez minutos, precisamos atingir 40 segundos, o que significa uma taxa de reabastecimento de um quilograma por segundo. É um desafio, mas, de acordo com as primeiras simulações, parece possível.”
Para Aubourg, essa é a recompensa por criar o primeiro conjunto de regulamentações para o hidrogênio líquido – um vasto campo de testes no qual o potencial para levar a inovação rápida às pistas de corrida e à sociedade em geral é uma perspectiva muito real.
“Faz muito tempo que não vejo o automobilismo ser um laboratório como este”, insiste ele. “E, honestamente, trabalhos como este são cada vez mais importantes”, continua. “As pessoas, especialmente os jovens, estão extremamente preocupadas com questões de sustentabilidade no automobilismo e em outras áreas. Precisamos nos antecipar a isso. Se quisermos correr amanhã, precisamos fazer isso. É nosso dever – e um dever que nos dá prazer.”
Fonte: FIA News