Agências de transporte público continuam caindo no mito dos ônibus a hidrogênio
(cleantechnica.com)- As demonstrações de ônibus a hidrogênio seguem sendo abaladas por custos altos e baixa confiabilidade, mas algumas agências de transporte público continuam escolhendo rotas com hidrogênio em vez dos já comprovados ônibus elétricos a bateria
- Mesmo organizações fortes na operação cotidiana podem acabar se apoiando em previsões com aparência de autoridade e na narrativa dos fornecedores quando não têm capacidade interna de análise para avaliar novas tecnologias e alternativas energéticas
- Os ônibus a hidrogênio são apresentados como um substituto drop-in no qual “basta trocar o veículo e o combustível”, mas na prática a infraestrutura de abastecimento e o fornecimento do combustível são caros e complexos
- Longa autonomia e aquecimento no inverno parecem vantagens dos ônibus a hidrogênio, mas a maior parte das rotas urbanas não precisa de 1.000 km, e os ônibus elétricos a bateria mais recentes já oferecem com frequência 300–400 km
- As projeções otimistas de custo do hidrogênio de IEA, IRENA, BloombergNEF, Hydrogen Council e CSIRO, combinadas com o lobby do hidrogênio, atrasam a transição para ônibus elétricos mesmo depois de os custos reais ficarem evidentes
Fracassos recorrentes em demonstrações de ônibus a hidrogênio
- Várias demonstrações de ônibus a hidrogênio terminam em conclusões que já eram previsíveis antes mesmo de começar
- Os ônibus a hidrogênio são muito mais caros
- Os ônibus elétricos a bateria são mais baratos e mais confiáveis
- Essen and Munheim, na Alemanha, tinha 19 ônibus a hidrogênio, mas os veículos precisavam percorrer longas distâncias para abastecer, elevando o custo total
- Zach Shahan, da CleanTechnica, questiona por que o mercado de ônibus a hidrogênio ainda não desapareceu por completo
Fragilidades na tomada de decisão das agências de transporte
- As agências de transporte público têm forte capacidade operacional para transportar passageiros com confiabilidade todos os dias, mesmo com orçamentos limitados
- Ao avaliar alegações sobre novas tecnologias ou alternativas energéticas, porém, muitas vezes não têm profundidade suficiente de especialização interna e acabam dependendo de narrativas plausíveis, mas potencialmente enganosas
- Como o pensamento do Sistema 1 descrito em Thinking, Fast and Slow, de Daniel Kahneman, julgamentos intuitivos podem levar à aceitação de narrativas persuasivas sem exame suficiente
- As agências respondem com cuidado a problemas imediatos e específicos, como um ponto de ônibus da linha 47 que sofre danos repetidos, mas raramente reavaliam escolhas estratégicas maiores
- O “what you see is all there is” (WYSIATI), de Kahneman, descreve esse foco em problemas visíveis e familiares, deixando de observar exemplos de cidades vizinhas ou da China
- A grande transição passada de trólebus para ônibus a diesel também é tratada como um caso em que a influência de fornecedores persuasivos pesou mais do que uma análise rigorosa
Os limites da narrativa de “substituição drop-in” e da autonomia
- Os ônibus a hidrogênio costumam ser descritos como um substituto simples em que se troca o veículo e o combustível e o resto permanece igual
- Essa narrativa combina com o desejo das agências de reduzir a carga operacional do dia a dia, mas na realidade exige mudanças de infraestrutura caras e complexas
- Ônibus com célula de combustível a hidrogênio às vezes prometem 1.000 km de autonomia, o que soa atraente para gestores pressionados a descarbonizar imediatamente as rotas mais longas
- A maior parte das rotas urbanas de transporte público não precisa dessa autonomia extrema
- Alguns ônibus elétricos a bateria ficam limitados a 200–300 km
- Hoje, ônibus a bateria frequentemente oferecem 300–400 km
- Modelos líderes da Solaris e da BYD já passam de 500 km
- A abordagem melhor é eletrificar primeiro as rotas médias e, à medida que a tecnologia e os custos das baterias melhorarem, introduzir gradualmente ônibus elétricos de longa distância
Operação no inverno e exemplos de ônibus elétricos
- Os ônibus a diesel aquecem facilmente passageiros e motoristas com o abundante calor residual de motores ineficientes, por isso muitos gestores nem tratam o aquecimento de inverno como um problema separado
- Ônibus com célula de combustível também geram calor residual suficiente, mas esse calor vem de hidrogênio, cuja produção, armazenamento e transporte têm alto custo
- Ônibus elétricos a bateria aquecem diretamente com a bateria, então a autonomia operacional cai ainda mais, especialmente no inverno, quando ela já está apertada
- Fabricantes tradicionais de ônibus não têm sido especialmente agressivos em reforçar o isolamento térmico e investir em bombas de calor, o que reduz a eficiência
- Harbin, no norte da China, é uma região fria com um ice city festival que dura dois meses, mas opera ônibus elétricos com isolamento, bombas de calor e aquecedores elétricos radiantes
- Ônibus com célula de combustível e ônibus a diesel também perdem autonomia no verão ao acionar o ar-condicionado e também no inverno, embora o impacto seja menor
- Ônibus elétricos de longa distância já existem, e a expectativa é que surjam mais modelos e que os preços caiam
Casos de fracasso com ônibus elétricos e o impacto das projeções de custo do hidrogênio
- Fabricantes de ônibus elétricos também tiveram fracassos notáveis na América do Norte e na Europa, e o lobby do hidrogênio rapidamente os destacou
- Na América do Norte, a falência da Proterra aumentou a cautela de várias agências de transporte público em relação aos ônibus elétricos a bateria
- Ainda assim, há a interpretação de que o foco deveria ter sido mais no risco de comprar infraestrutura essencial de veículos de uma startup
- Na Europa, a Keolis Nederland enfrentou problemas de confiabilidade com 250 ônibus elétricos da BYD entregues no fim de 2020
- Preocupações com qualidade e falhas frequentes causaram interrupções na operação
- Keolis e BYD trabalharam para resolver os problemas, a BYD assumiu a responsabilidade pelo contrato, e Keolis fez um acordo de compensação confidencial com a empresa
- Os problemas iniciais ganham cobertura, mas as correções e a resposta da BYD são menos conhecidas
- Outros casos da BYD são mais positivos
- Em 2013, Schiermonnikoog adotou 6 ônibus elétricos da BYD e, em uma pesquisa independente de 2014, eles foram avaliados como a melhor frota de ônibus dos Países Baixos
- Em 2015, o Amsterdam Schiphol Airport adotou 35 ônibus elétricos BYD K9 para transportar passageiros entre terminais e portões, sem relatos de grandes problemas operacionais
- As agências de transporte público também são influenciadas por projeções de custo do hidrogênio de instituições de alta credibilidade, como IEA, IRENA, BloombergNEF, Hydrogen Council e CSIRO
- Essas projeções prometiam, por volta de 2020, um futuro de hidrogênio barato, mas desde então foram revisadas para cima todos os anos, e os números mais recentes ainda são avaliados como muito abaixo dos custos reais de projetos
- Pesquisas de Visa Siekkinen e Andrew Fletcher mostram que os custos reais de projetos de eletrólise continuam consistentemente acima das projeções das principais instituições
- Fletcher estima que o custo real atual dos sistemas seja, em média, cerca de US$ 3.000 por kW, quase o dobro da projeção da CSIRO
- A subestimação decorre de ignorar custos de balance-of-plant, exigências de infraestrutura e suposições agressivas de queda de custo baseadas em curvas de aprendizado
- A BloombergNEF começou a reconhecer que suas projeções anteriores eram otimistas demais e recentemente triplicou sua projeção de custo do hidrogênio para 2050, mas esse número ainda é considerado irrealisticamente baixo
- No Canadá, o Canadian Urban Transit Research and Innovation Consortium (CUTRIC), que deveria analisar casos líderes globais e apoiar a transição, é criticado por viés pró-hidrogênio e conflitos de interesse
- O problema recorrente é uma combinação de ancoragem, capacidade analítica limitada e vulnerabilidade a narrativas atraentes, que mantém as agências de transporte presas a erros caros
1 comentários
Opiniões no Hacker News
Porque as petroleiras estão fazendo lobby para empurrar o hidrogênio ineficiente e atrasar a transição verde: https://adamtooze.substack.com/p/carbon-notes-5-green-hydrog...
O ponto principal da citação é que os membros da coalizão do hidrogênio são atores com interesses estabelecidos em combustíveis fósseis e petroquímica, e que seus projetos ambiciosos de hidrogênio podem consumir energia verde disponível em excesso, trazendo pouco benefício real e atrasando a transição energética
Se o sistema de subsídios se cristalizar de forma autossustentável, o hidrogênio pode virar a “próxima etanol de milho”: uma indústria subsidiada ineficiente grande demais para ser eliminada facilmente
No próprio parágrafo citado há outra possível motivação. As petroleiras podem estar olhando para a transição energética e tentando entrar na indústria do hidrogênio para diversificar futuras fontes de receita; isso soa como uma motivação bastante razoável, que a maioria das pessoas que não se veem como vilãs aceitaria
As petroleiras sempre trabalharam transportando fluidos por tubulações e navios-tanque, e hidrogênio também é um fluido. Elas querem continuar fazendo a mesma coisa, mas eletricidade não se encaixa no modo de negócio delas
Há apenas compromissos e trade-offs diferentes, além de considerações realistas sobre o tempo de implantação de tecnologias como solar, eólica e baterias; não existe almoço grátis
Sempre que aparece uma alternativa energética que não seja eólica ou solar — hidrogênio, biocombustíveis, nuclear, trocar petróleo por gás natural onde for possível etc. —, é muito marcante o padrão de acusar quem levantou a ideia de estar, de alguma forma, atrapalhando a transição energética
A AC Transit conduziu, de julho de 2020 a junho de 2022, um estudo detalhado de dois anos comparando ônibus modernos de célula a combustível de hidrogênio e ônibus a bateria com ônibus existentes a diesel, célula a combustível e híbridos, com 5 veículos de cada tipo
O principal resultado é que células a combustível de hidrogênio são muito mais caras que baterias em infraestrutura, combustível e manutenção. Dito isso, ambas as tecnologias ainda são menos confiáveis que o diesel
Os resultados estão divididos em 4 volumes semestrais: https://www.actransit.org/zebta
A economia do hidrogênio na Califórnia é complexa por causa de políticas irregulares para infraestrutura de hidrogênio em veículos de passeio e comerciais, mas ao menos no segmento comercial houve progresso no ano passado: https://www.portofoakland.com/port-of-oakland-celebrates-hyd..., https://www.energy.ca.gov/data-reports/energy-almanac/zero-e...
Hidrogênio não serve para todo mundo, mas há casos em que é útil. Tempo em operação, isto é, tempo de recarga ou reabastecimento, é o ponto central; veículos a bateria passam mais tempo parados carregando, então são necessários mais veículos para cobrir a mesma faixa de operação
Recarga rápida ajuda, mas afeta a vida útil da bateria e o custo total de propriedade. Todo transporte público ecológico é caro, e operadores precisam fazer escolhas difíceis entre oferecer mais cobertura/frequência ou proporcionar melhor qualidade do ar e redução de ruído para todos
Células a combustível purificam o ar para usar oxigênio, então, além de não emitirem poluentes diretamente, funcionam como grandes aspiradores de pó sobre rodas. Poeira de pneus é um problema comum a todos os veículos, independentemente do tipo de propulsão
Como alguém que teve um Mirai e não tinha acesso fácil a estações de recarga de elétricos, poder reabastecer como num carro a gasolina realmente ajudava
Havia cerca de 20 ônibus a hidrogênio, mas cada ônibus custava algo em torno de 500 mil libras e ainda era preciso obter hidrogênio, então parece caro. Em contrapartida, os ônibus a bateria estão avançando bem: dizem que “há mais de 1.600 ônibus de emissão zero atualmente em operação, e a TfL mira uma frota de ônibus totalmente de emissão zero até 2030 com a expansão do apoio do governo”
Também havia itens para ônibus novos nos orçamentos de 2023 e 2024, então provavelmente compraram
Em 2003, quando o presidente George W. Bush anunciou a Hydrogen Fuel Initiative, também houve críticas de que aquilo era uma tentativa da indústria do petróleo de desviar a atenção dos carros elétricos
A ideia era que a indústria do petróleo sabia que a propulsão a hidrogênio não seria viável por um bom tempo e empurrou o governo dos EUA para o hidrogênio porque os carros elétricos já eram uma ameaça direta aos seus lucros
Não quero menosprezar pesquisadores e engenheiros que trabalham com propulsão a hidrogênio, mas, olhando agora, 20 anos depois, vejo isso como algo projetado para fracassar
Meio que é piada: https://disney.fandom.com/wiki/Allinol
Para a pergunta de por que os órgãos de transporte continuam caindo na história dos ônibus a hidrogênio, do ponto de vista dos EUA a resposta é bem simples
Primeiro, os órgãos de transporte não têm uma forma razoável de verificar como será o futuro. Pelos padrões atuais, ônibus a hidrogênio parecem conseguir substituir ônibus a diesel na proporção de 1:1, enquanto ônibus elétricos a bateria parecem uma substituição de 2:1
Segundo, as regras da FTA impõem requisitos rígidos sobre quantos ônibus reserva é possível manter, definidos pela proporção entre o tamanho da frota e o uso de veículos no pico. Se a frota dobra, essa proporção desanda completamente
Terceiro, independentemente do que a BYD ofereça ou do que seja possível na China, os órgãos de transporte dos EUA precisam comprar ônibus fabricados nos EUA. Os fabricantes americanos até têm produtos elétricos a bateria razoáveis, mas não estão na liderança, e depois da falência da Proterra há poucos fornecedores competentes. Em grande medida, empresas como a Gillig conseguem decidir o que será empurrado para dentro do mercado
O motivo de os ônibus a hidrogênio continuarem atraindo interesse é que ônibus de rota fixa são uma das poucas aplicações em que, em teoria, o hidrogênio pode fazer sentido
Um ônibus pode ser abastecido muito mais rapidamente do que levaria para carregar uma bateria equivalente e, conforme consome combustível, fica mais leve, melhorando também a eficiência. Acima de tudo, ele sempre pode abastecer no mesmo lugar: a garagem central para onde retornam todos os ônibus daquela rede de linhas
Só que, nesses projetos, o posto de abastecimento acaba sendo instalado não na garagem central, mas em locais como antigos postos de combustível, parques industriais ou perto de portos. Em geral porque eram locais convenientes para o fornecedor de hidrogênio, que espera que outros clientes apareçam, embora na prática seja bem provável que isso não aconteça
Além disso, há um risco alto de o fornecedor de hidrogênio desistir. Nesse caso, a estação de abastecimento mais próxima pode ficar absurdamente longe
Para que ônibus a hidrogênio tenham futuro, eles precisariam ser gerenciados de forma mais centralizada do começo ao fim, e provavelmente também precisariam de dinheiro público na fase inicial. No fim das contas, em muitos lugares os ônibus elétricos funcionam no esquema “é só plugar”, então é provável que ninguém queira lidar com toda essa complexidade
Para obter uma densidade de energia razoável, é preciso comprimir o hidrogênio a 10.000 psi, e os tanques capazes de suportar essa pressão são tão pesados que o peso do gás em seu interior é quase irrelevante. Especialmente porque veículos terrestres nem são tão absurdamente sensíveis a peso
Como todos os ônibus são gerenciados pela mesma empresa, bastaria deixar baterias sobressalentes carregando enquanto os ônibus rodam com outras baterias e trocá-las quando necessário. Fico curioso se há algum problema oculto nessa abordagem
Bastaria ligá-los em uma tomada de alta potência e rodá-los quando a demanda da rede elétrica estivesse baixa. Não dá para perfurar e refinar petróleo na garagem de ônibus, mas, no caso do hidrogênio, dá para questionar a premissa de que o combustível necessariamente precisa vir de um fornecedor
Não sei bem quais vantagens a economia de escala traz na eletrólise
Será que poderia ser útil para máquinas agrícolas ou veículos de construção?
Por exemplo, a CUMTD (mtd.org), que atende a cidade universitária de Champaign-Urbana, em Illinois, é um excelente sistema de ônibus para uma região de cerca de 200 mil habitantes, é querida pelos moradores locais, e sua administração está sempre adotando novas tecnologias
De fato, ela tem uma instalação de hidrogênio na garagem, e essa instalação é movida por 100% de energia solar: https://mtd.org/inside/projects/zero-emission-technology/
Sinceramente, eu achei que as baterias já tinham vencido completamente esse mercado
Ainda não me acostumei bem com ônibus elétricos. Um ônibus de dois andares de 20 toneladas deveria soar como se fosse explodir a qualquer momento; vê-lo se mover quase em silêncio parece antinatural
Seria bom se um ônibus rodasse o turno inteiro do motorista sem precisar carregar, mas, se isso não for possível, dá para desenhar as linhas de modo que o motorista possa trocar de ônibus e comprar um ônibus a mais. O problema tecnológico vira um problema de dinheiro
Ônibus já são bem pesados por natureza, então o peso das baterias não tem um impacto tão grande quanto em carros pequenos
Comprou de uma startup, mas havia problemas estruturais, e no fim os ônibus acabaram quebrando: https://www.ithaca.com/news/ithaca/tcat-pulls-all-electric-b...
Hoje, os fabricantes tradicionais de ônibus fazem bons ônibus elétricos, mas nós não temos dinheiro para comprar substitutos
Pessoalmente, acho que ônibus mais silenciosos são um grande avanço para tornar a vida urbana cotidiana mais agradável
Os órgãos de transporte não têm a competência técnica para distinguir verdade de mentira no marketing de cleantech
E não são só eles: as avaliações exageradamente infladas da Nikola e da Tesla também foram exemplos de empresas que, de maneiras muito diferentes, conseguiram exagerar para investidores e para o público as capacidades quase mágicas de novas plataformas de transporte
Só que as decisões tomadas a partir dessas informações muitas vezes são determinadas pelo conselho do órgão de transporte, e o conselho às vezes dá mais atenção a interessados no hidrogênio sussurrando ao pé do ouvido do que ao relatório grosso que acabou de pagar para receber
Ainda esperando a volta dos ônibus com volante de inércia: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gyrobus
Só olhando as desvantagens: para um ônibus que leva 20 pessoas e tem autonomia de 2 km, era necessário um volante de inércia de cerca de 3 toneladas; e, girando a 3.000 rpm, a borda do disco chega a 900 km/h, exigindo fixação especial e dispositivos de segurança
É realmente um mistério por que isso não se popularizou
Fluxo é melhor do que armazenamento, e a rede aérea vence
A resposta são motivos políticos e lobby
O hidrogênio é produzido pelas grandes empresas de petróleo e gás. Se elas empurrarem veículos a hidrogênio em vez de veículos elétricos a bateria, podem continuar mantendo seus negócios
O hidrogênio é promovido como uma alternativa verde ao petróleo, mas hoje a maior parte do hidrogênio é produzida com base em combustíveis fósseis, e isso não deve mudar muito nos próximos 10 anos
Não entendo por que as pessoas reagem a híbridos como se tivessem alergia
É do tipo: “elétrico tem pouca autonomia, combustível é caro, então acho que tenho que escolher um dos dois”
O conjunto de propulsão ideal foi inventado pela Toyota há mais de 20 anos, e parece que ninguém percebeu além de mim e da Honda
A experiência é muito melhor tanto como passageiro quanto como morador ao lado de um ponto de ônibus. É suave, silencioso, não tem cheiro e não há um motor esquentando a traseira do ônibus no verão. Depois que me acostumei com ônibus elétricos, não tenho vontade de pegar ônibus a diesel
Dirijo um Toyota híbrido e ele é melhor do que um carro puramente a combustão, mas ainda preciso trocar o óleo e, por algum motivo, quando roda com mistura rica, o cheiro do escapamento também é ruim
Ele não reduz a complexidade do motor a combustão interna e do sistema de escapamento — mais de 1.000 peças que precisam ser usinadas com tolerâncias muito baixas — e ainda acrescenta uma transmissão mais complexa, que precisa lidar com duas entradas, além do trem de força elétrico
Em termos de eficiência energética e aceleração, vale a pena. Mesmo um motor elétrico pequeno entrega muito torque em baixas velocidades e compensa até que um motor a combustão de alta potência consiga acompanhar, especialmente até que os turbocompressores da maioria dos carros modernos ganhem rotação
Mas é tecnicamente difícil colocar isso no projeto de um carro moderno. Não há espaço sobrando para enfiar componentes como nos carros dos anos 90; nos carros modernos, cada centímetro cúbico já foi calculado por causa da segurança em colisões
Também não é algo feito apenas por Toyota e Honda. As montadoras americanas oferecem veículos com powertrains híbridos semelhantes há cerca de 20 anos, e as alemãs começaram um pouco depois
Só que, em vez de serem modelos separados como o Prius, muitas vezes eles são quase idênticos visualmente aos carros e caminhonetes não híbridos do mesmo modelo, apenas com um emblema de híbrido
Hoje nossa família tem 3 carros elétricos. Híbridos são melhores do que carros puramente a combustão, mas elétricos são muito melhores do que ambos. Eu poderia falar muito das vantagens dos elétricos, mas talvez isso não faça sentido até você ter um
Para algumas pessoas, como moradores de apartamento que não têm onde carregar, híbridos são uma boa opção