Projeto irá construir centro para validação na manufatura de células a combustível

Inédito no país, projeto vai viabilizar a nacionalização de protótipos e a fabricação de produtos nacionais mais robustos e eficientes

A eletrificação automotiva tem sido o grande paradigma da indústria. Não por acaso, todos os dias surgem novas pesquisas e projetos com foco em diferentes fontes e elementos que visam a um melhor desempenho energético. A fim de contribuir nesse cenário, o Programa Prioritário Biocombustíveis, Segurança  e Propulsão Veicular, coordenado pela Fundep, aprovou, na Chamada Pública 01/2023, o projeto de criação do “Centro Multiusuário em Tecnologia de Manufatura e Validação de Células a Combustível de Óxido Sólido Suportadas em Metal” mediante aporte total de R$ 8,9 milhões.

Como afirma o coordenador-geral do projeto, o professor da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e pesquisador no Centro de Inovação em Novas Energias – CINE, Gustavo Doubek, a ideia de se criar o centro surgiu durante a execução de outro projeto desenvolvido no âmbito do Programa Prioritário e da observação das necessidades do setor produtivo (montadoras e sistemistas). “Para nós, ficou claro que só seria possível concretizar um avanço real sobre a avaliação de maturidade tecnológica (TRL) de uma célula de óxido sólido (SOFC – Solid Oxide Fuel Cell) suportada em metal se pudéssemos construir esse centro para explorar e desenvolver métodos de manufatura. Ele tornará possível fornecer protótipos em maior escala para que as empresas possam realizar suas próprias avaliações, idealmente, de forma embarcada”, informa.

Segundo o pesquisador, a criação dessa estrutura é inédita no Brasil e beneficiará tanto a consolidação de know-how quanto a otimização de processos fabris na indústria automotiva nacional. Além disso, o centro facilitará a disponibilização das novas tecnologias para uso de empresas – que poderão montar seus protótipos e validar fornecedores de matérias-primas que queiram certificar e adequar seus produtos – e de outros centros de pesquisa e universidades, para realização de testes de novos materiais em células de maior TRL.

Até então, o setor produtivo sempre necessitou importar módulos de células SOFC. Porém, o alto custo e a necessidade de ajustes, para qualquer que seja o tipo de projeto aplicado ou teste embarcado, cujas células devem ser otimizadas para os cenários brasileiro, sempre constituíram barreiras a ser transpostas.

A coordenadora técnica do Programa Prioritário, professora Mona Lisa Moura da Universidade Estadual do Ceará, reforça a importância estratégica da criação do centro para diversos projetos do segmento automotivo, por oferecer suporte ao desenvolvimento de protótipos e produtos nacionais que utilizam tecnologias mais robustas e eficientes.

“Buscamos desenvolver métodos mais produtivos e a criação de módulos que venham a preencher lacunas existentes entre a academia e o setor produtivo e resultem em produtos promissores. Com isso, acreditamos estar contribuindo consistentemente para o aumento da competitividade do setor automotivo brasileiro nesta área”, diz. Ela acrescenta que a expectativa é de que o know-how instalado no país possa, de fato, resultar em tecnologias nacionais que o setor possa incorporar a seus sistemas no futuro, contribuindo para a obtenção de veículos mais eficientes e menos poluentes, a custos menores.

Benefícios para a indústria nacional

A principal aplicação das células em questão se dá na geração de energia elétrica de forma direta, a partir de um combustível. “Existem atualmente outros tipos de células a combustível mais desenvolvidas para a mobilidade, que, no entanto, demandam hidrogênio puro e tanques pressurizados a altíssimas pressões. A nossa seleção pelas SOFCs e o seu desenvolvimento se dá pela escolha do combustível. Estrategicamente, estamos nos concentrando no uso do etanol hidratado como combustível, cuja cadeia de produção e distribuição já são consolidadas, com baixíssima pegada de CO2. Nossa perspectiva é de que esse sistema possa suprir o principal gargalo dos elétricos movidos a bateria, com grande autonomia e recarga rápida”, afirma Doubek.

Ele acrescenta que o principal benefício da escolha do etanol como combustível primário no sistema suportado por SOFC é que sua autonomia depende de quanto combustível se tem no tanque. “Nossa previsão é dobrar a autonomia com o motor à combustão e, para recarregar, basta encher o tanque”, diz o professor. O sistema em questão será ideal para ônibus e caminhões, além de veículos que precisam percorrer grandes distâncias sem que tenham de interromper seu trajeto para recarregar baterias.

Mais eficiência e sustentabilidade 

Em termos de sustentabilidade, durabilidade e economia, a criação do centro preenche uma importante lacuna no Brasil: o uso dos biocombustíveis – neste caso o etanol – combinado à eletrificação, sem a necessidade de um motor à combustão. Ou seja, do etanol diretamente para a eletricidade. “Assim podemos agregar tecnologia de ponta a um setor da nossa economia que é bastante desenvolvido, gera muitos empregos e é amplamente escalável, já que o Brasil é protagonista mundial em biocombustíveis. Somado a isso, como a SOFC gera eletricidade, sua integração com todos os projetos, tanto de veículos leves quanto de caminhões elétricos, é perfeitamente possível sem grandes alterações”, completa o professor. Em resumo, a previsão é de que a SOFC irá substituir a maior parte das baterias necessárias em um veículo elétrico, reduzindo seu peso final e eliminando problemas de longas recargas em diversas aplicações.

Desafios e implantação do projeto

Ainda de acordo com Doubek, o principal desafio será explorar os métodos fabris, de forma a se criar células SOFC reprodutíveis, suficientemente robustas, possibilitando a criação de protótipos embarcados, ou seja, com coleta de dados de desempenho do veículo. Além disso, a equipe terá pela frente a missão de criar interconectores metálicos ultrafinos (componente interno da SOFC que permite seu empilhamento) por processos escalonáveis e de baixo custo, juntamente com o SENAI CIMATEC, parceiro do projeto. Esse conjunto de soluções permitirá, como afirma Doubek, a construção de módulos de potência compactos, alinhando-se, assim, aos atuais requisitos para aplicações embarcadas.

Ainda em 2024 será iniciada a construção do centro e diversos equipamentos de uso específico serão adquiridos, bem como será estabelecida a comissão e integração para a criação da 1ª linha de manufatura piloto de células SOFC do Brasil. A previsão é de que as operações comecem até o fim deste ano. Logo após, a estrutura será aberta para início dos trabalhos. “Teremos um importante desafio relacionado à construção do módulo ou stack, que requer o desenvolvimento de partes metálicas específicas, que serão feitas pelo CIMATEC”, informa o coordenador do projeto.

“O aporte da Fundep nesse aspecto é decisivo, pois nos permite trabalhar para elevar o TRL da tecnologia e trazer respostas para subsidiar discussões regulatórias. Esperamos que o sucesso do projeto possa trazer segurança ao setor produtivo e multiplicar em várias vezes os investimentos na criação de produtos com alto valor agregado e tecnologia de ponta no Brasil”, finaliza Doubek.

SOBRE O PROGRAMA PRIORITÁRIO

O Programa Prioritário Biocombustíveis, Segurança e Propulsão Veicular, do programa Mover, desenvolve soluções em mobilidade com foco na eletrificação do powertrain veicular para a alta eficiência energética, utilização de biocombustíveis para a geração de energia e a inovação de sistemas de segurança (ativa e passiva) para a preservação da integridade dos passageiros. 

A iniciativa está alinhada ao processo de reestruturação e modernização do setor automotivo em um contexto de transformações tecnológicas, ambientais e sociais. O objetivo é estimular a pesquisa e desenvolvimento de tecnologias automotivas nacionais para aumentar a competitividade por meio de iniciativas colaborativas.

O foco é no desenvolvimento de uma economia circular no setor automotivo, reduzindo o impacto ambiental e promovendo uma abordagem mais sustentável para a produção industrial.