Quando o governo do Reino Unido cancelou seus planos de eletrificar as ferrovias que passavam pelo País de Gales, Midlands e norte da Inglaterra e cortou a eletrificação da rede ferroviária da Great Western, encerrou prematuramente o programa de investimento ferroviário, considerado um dos maiores do país desde a era vitoriana. Mas agora o governo e os fabricantes de trens esperam que o hidrogênio seja uma alternativa para eletrificar as ferrovias britânicas.
Trens de hidrogênio
Os trens a hidrogênio já substituíram os motores a diesel mais sujos na Alemanha, e algumas empresas ferroviárias acreditam que o Reino Unido fará o mesmo em 2022. Ainda são necessários investimentos para a introdução de novas tecnologias. Mas podem ser um passo importante para reduzir a pegada de carbono das ferrovias.
Atualmente, apenas um terço da rede ferroviária do Reino Unido é eletrificada, e poucos trilhos adicionais foram convertidos nos últimos anos. Ao parar de eletrificar a rede, o governo enfrenta um dilema: como eliminar os trens a diesel que produzem dióxido de carbono e outros poluentes nocivos?
A estratégia atual é comprar trens bimodais que podem mudar para diesel quando eles saem do caminho sem eletricidade. Mas isso não resolve o problema como tal.
Se eletrificar o restante da rede parecer muito caro, uma alternativa possível seria gerar eletricidade a bordo do trem. Uma maneira de fazer isso é usar células de combustível que combinam gás hidrogênio com oxigênio do ar para produzir eletricidade e água. O hidrogênio pode transportar mais energia do que as baterias do mesmo peso, o que significa que os sistemas de células de combustível podem ser mais leves. Além disso, levam menos tempo para reabastecer do que baterias para recarregar e não têm os mesmos altos custos ambientais de fabricação.
O gás hidrogênio deve ser comprimido em tanques, que geralmente estão localizados no teto do trem. Mas adicionar um sistema de frenagem regenerativo para carregar uma bateria extra pequena reduzirá a quantidade de hidrogênio necessária para alimentar o trem.
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O alto custo de instalação de linhas aéreas significa que os trens de hidrogênio são provavelmente uma forma mais econômica de eletrificar linhas ferroviárias com relativamente pouco tráfego. Também faz sentido experimentar trens de hidrogênio para detectar quaisquer problemas inesperados. No entanto, o uso generalizado exigirá um investimento significativo na produção e armazenamento de hidrogênio. Como muito poucas ferrovias foram construídas com hidrogênio, não está claro se elas podem economizar dinheiro eliminando a eletrificação de grandes linhas, se uma economia de escala funcionará.
Uma solução melhor também pode ser o desenvolvimento de trens híbridos de modo duplo que podem alternar entre a eletricidade de fios aéreos e células de combustível. Isso é mais adequado para redes ferroviárias que passam por pontes e túneis.
Outro problema com as células a combustível de hidrogênio é que o combustível agora é produzido a partir do metano (gás natural) por meio de um processo denominado reforma a vapor do metano, que também produz altos rendimentos de monóxido de carbono altamente tóxico. Ele pode ser convertido em dióxido de carbono, mas o hidrogênio combustível ainda contribuirá para as emissões de gases de efeito estufa.
Hidrogênio puro
Uma forma ecologicamente correta de produzir hidrogênio é por meio da eletrólise, quando uma corrente elétrica passa pela água. Em teoria, você poderia usar o excesso de energia eólica (e possivelmente solar) para gerar essa eletricidade e fazer do hidrogênio uma fonte de energia renovável. O problema é que as instalações de eletrólise provavelmente não serão econômicas se não funcionarem durante a maior parte do dia. Isso significaria que, quando não há vento em excesso para alimentá-los, eles precisarão de eletricidade regular da rede, tornando o processo muito caro (e não necessariamente renovável).
A segunda alternativa é a utilização de um método de produção "termoquímico", que envolve a interação da água com o enxofre e o iodo na presença de calor. A boa notícia é que esse método se tornará econômico nos próximos dez anos, graças ao desenvolvimento das usinas nucleares de geração IV. Esses pequenos reatores modulares de alta temperatura estão sendo desenvolvidos na China, EUA, Canadá e Japão, mas não no Reino Unido ou na Europa.
Apesar de todas as restrições ao uso de hidrogênio como combustível de transporte, à medida que mais e mais países (em particular o Japão) conduzem pesquisas adicionais no campo da economia do hidrogênio, seu custo diminuirá. O hidrogênio pode até substituir o gás natural nas principais tubulações de gás, o que também ajudará a reduzir o custo de seu uso para transporte.
Ilya Khel
