Porsche é mais uma marca que trabalha em testes nos motores a células de hidrogênio

Atualmente a Porsche conta com opção de motores a combustão, híbridos e elétricos. A marca alemã confirmou que estuda o desenvolvimento de um carro movido a células de hidrogênio. Chamado de E-Fuels, os sistemas foram estudados pela Porsche Engineering. Com o avanço do desenvolvimento do hidrogênio, principalmente em carros comerciais, ele consegue ter uma porcentagem relativa baixa por litro de deslocamento, de 50kW ou 68cv. “Para o setor de carros de passeio, isso é insuficiente. Desenvolvemos, portanto, um motor de combustão de hidrogênio que visa combinar a potência e o torque dos atuais motores a gasolina de alto desempenho como um estudo de conceito. Ao mesmo tempo, também tivemos o objetivo de atingir um baixo consumo de combustível e manter as emissões no mesmo nível do ar ambiente. O ponto de partida para nosso estudo foi um motor a gasolina 4.4 V8 existente – ou melhor, seu conjunto de dados digitais, já que realizamos todo o estudo virtualmente usando simulações de desempenho do motor.”, disse Vincenzo Bevilacqua, Especialista Sênior em Simulação de Motores da Porsche Engineering. As modificações no modelo do motor incluíram uma maior taxa de compressão e combustão adaptada ao hidrogênio, mas o mais importante, um novo sistema de turboalimentação. “Para uma combustão limpa de hidrogênio, os turbocompressores precisam, por um lado, fornecer cerca de duas vezes mais massa de ar do que em motores a gasolina. Por outro lado, no entanto, as temperaturas mais baixas dos gases de escape resultam em falta de energia para sua propulsão no lado do escape", explica Bevilacqua. Nos estudos da Porsche, isso poderia ser resolvido com um motor turbo, mas apenas com turbocompressores de competição, com assistência eletrônica e combinados com válvulas de controle adicionais no sistema de ar ou compressores acionados de maneira elétrica. “Nos estudos de benchmark, cada sistema de turboalimentação apresentou vantagens e desvantagens específicas. A escolha do conceito certo é, portanto, altamente dependente do perfil de requisitos do motor a hidrogênio em questão”, diz Bevilacqua. 

Um motor de 598cv movido a hidrogênio estaria a par de igualdade a um motor a gasolina. Num carro que pese 2.650kg na pista de Nürburgring Nordschleife – embora totalmente virtual: a condução foi realizada usando o que é conhecido como um gêmeo digital, ou seja, uma representação computadorizada do veículo real. Com um tempo de volta de oito minutos e 20 segundos, o veículo demonstrou alto potencial em relação à dinâmica de direção. “Como se viu, as emissões de óxido de nitrogênio estão bem abaixo dos limites estabelecidos pelo padrão Euro 7 atualmente em discussão e estão perto de zero em todo o mapa do motor. As emissões do motor a hidrogênio estão abaixo desse limite. Operar, portanto, não tem impacto significativo no meio ambiente”, destaca Matthias Böger, Engenheiro Especialista em Simulação de Motores da Porsche Engineering. Para melhor contextualizar os resultados dos testes de emissões, ele faz uma comparação com o Índice de Qualidade do Ar. É usado por autoridades governamentais e outras instituições como referência para avaliar o nível de poluição do ar. Em geral, uma concentração de até cerca de 40 microgramas de óxido de nitrogênio por metro cúbico é equivalente a uma boa qualidade do ar. O motor ainda poderia oferecer uma boa eficiência no ciclo WLTP. “Com isso, cumprimos nosso objetivo de projeto auto-imposto: o desenvolvimento de um motor a hidrogênio limpo, econômico e esportivo, em todos os aspectos”, conclui Bevilacqua. Apesar disso, o desenvolvimento de um motor a hidrogênio ainda é caro. O processo de simulação estabelecido forneceu a base para isso, juntamente com a vasta experiência da empresa em modelagem e cálculo. “Demoramos apenas seis meses desde a ideia inicial até a conclusão do estudo. Isso incluiu trabalhos fundamentais, como a criação de novos modelos de simulação que levam em conta as diferentes propriedades químicas e físicas do hidrogênio em comparação com a gasolina.”, diz Bevilacqua. A Porsche confirmou que o desenvolvimento desse tipo de motor na sua linha é praticamente improvável, mas é possível que ele seja ser explorado futuramente. “O estudo nos permitiu obter informações valiosas sobre o desenvolvimento de motores a hidrogênio de alto desempenho e adicionar modelos e métodos específicos para hidrogênio à nossa metodologia de simulação virtual. Com esse know-how, estamos prontos para lidar com eficiência com futuros projetos de clientes.”, concluiu Bevilacqua.