Reduzindo as emissões do transporte comercial para chegar a zero
Após décadas de debate, a conferência COP26 do ano passado em Glasgow uniu o mundo em uma verdade: a mudança climática é a crise existencial de nosso tempo. E estamos em um momento crítico nesta luta; com dados ilustrando claramente um teto de 900 giga toneladas de CO 2 para manter o aquecimento global abaixo de 2 o Celsius 1 . Enquanto isso, o setor de transportes continua no centro das atenções, tornando-se o maior contribuinte para as emissões de gases de efeito estufa (GEE) nos Estados Unidos, superando até mesmo a geração de eletricidade. Mas, assim como a história sempre foi pontuada pela inovação, temos as soluções necessárias para reverter nosso caminho se formos corajosos o suficiente para encarar o problema de frente e agir com um objetivo decisivo.
O carbono é um dos elementos mais abundantes do universo e o epicentro da crise climática, constituindo três quartos de Gees. Não há dúvida na comunidade científica de que as emissões de carbono feitas pelo homem estão empurrando a humanidade para um ponto sem retorno, mas as fontes dessas emissões ainda são objeto de considerável apontamento do dedo. Quando tentamos ver nosso mundo em mudança através de uma lente clara, um paradigma fundamental emerge. O crescimento da prosperidade econômica é um motor impactante do aumento das emissões de carbono, e deve ser abordado se quisermos combater as mudanças climáticas na fonte.
À medida que a economia global crescia, retiramos mais de um bilhão de pessoas da pobreza extrema e expandimos a classe média. O Instituto Brookings, por exemplo, marcou 2018 como o primeiro ano em que mais da metade da população do mundo morava na classe média e nos agregados ricos. Essa crescente prosperidade econômica estimulou o comércio, o desenvolvimento de infraestrutura e a atividade industrial – e, infelizmente, impulsionou o crescimento das emissões de carbono. Esta ligação intrínseca entre a prosperidade e as emissões de carbono suscita a pergunta: pode o crescimento econômico saudável e um planeta saudável coexistirem? Sim, o investimento em descarbonização é uma das oportunidades de crescimento mais promissoras para nossa geração; e o progresso em ti pode tornar nossa sociedade mais próspera e nosso planeta mais saudável ao mesmo tempo.
Esta jornada para Destination zero , que destaca a jornada da Cummins em direção à eliminação de emissões de carbono, está enraizada em um roteiro de tecnologia abrangente para transporte e mobilidade. O roteiro de tecnologia consiste em três componentes principais: tecnologias de emissões zero, como energia elétrica da bateria e célula de combustível, combustíveis de carbono de baixa a zero e plataformas de trem de força agnóstica de combustível como tecnologias de transição.
N º 1: tecnologias de emissões zero, como a bateria elétrica e a célula de combustível elétrica
Hoje, as soluções elétricas da bateria e da célula de combustível são viáveis econômica e operacionalmente para casos de uso de transporte comercial selecionados. Essas tecnologias de carbono zero já estão ajudando com emissões locais e problemas de qualidade do ar, pois não emitem carbono de uma perspectiva de tanque para roda. Além disso, quando sua fonte de energia é verde, por exemplo, eletricidade renovável usada para ônibus elétricos de bateria, essas tecnologias podem oferecer zero emissões de carbono a partir de uma perspectiva de boa roda. Já fazemos parceria com os fabricantes de ônibus escolares e de transporte urbano para aplicações totalmente elétricas, e há até um trem de passageiros em operação comercial movido a tecnologia elétrica de célula de combustível.
Temos tecnologias impressionantes à nossa disposição, mas ainda há muitas aplicações de transporte comercial que enfrentam grandes bloqueios na eletrificação. Viabilidade econômica, realização da missão e suporte a infraestrutura são os fatores-chave por trás dessas aplicações difíceis de eletrificar. Uma escola de pensamento é esperar que as tecnologias elétricas a bateria-elétricas ou de célula de combustível amadureçam. No entanto, a cada dia que continuamos a liberar as emissões de carbono, torna-se mais difícil reverter o dano. Cada grama de carbono emitida contribuirá para as mudanças climáticas. In the U.S. alone, medium and heavy-duty trucks emit over one million metric tons of CO2 every single day2. Para essas aplicações de transporte comercial difíceis de eletrificar, existem opções disponíveis hoje para reduzir significativamente ou eliminar totalmente as emissões de carbono: combustíveis de carbono de baixa a zero.
N º 2: os combustíveis de baixa a zero carbono reduzem e eliminam as emissões de carbono de uma base bem a roda
Os combustíveis de carbono de baixa a zero emitem menos carbono, em uma base bem a roda, do que o combustível diesel quando usado para produzir energia. Categorizo esses combustíveis de baixo a zero em quatro grupos.
Primeiro são os combustíveis de baixo carbono. Esses combustíveis ainda emitem carbono quando queimados, mas emitem menos carbono do que o combustível diesel. O segundo é combustíveis neutros em carbono. Esses combustíveis também emitem carbono quando queimados, mas as emissões de carbono são totalmente compensadas por outra atividade. O terceiro é zero combustíveis de carbono. Esses combustíveis não emitem carbono quando são queimados. Por exemplo, o hidrogênio verde é um combustível de zero carbono. O quarto é combustível negativo para carbono. Esses são os combustíveis nos quais o impacto da geração e do consumo de combustível resulta em uma redução líquida nas emissões de GEE.
A partir deste campo lotado de combustíveis de carbono de baixa a zero, poucos serão os mais impactantes: hidrogênio, gás natural e biodiesel. Além desses três, os combustíveis sintéticos – também conhecidos como combustíveis eletrónicos – são uma tecnologia adicional empolgante que pode emergir como um fator dominante no futuro.
hidrogênio é um portador de energia cada vez mais popular. Isso é principalmente porque é um combustível de carbono zero quando produzido usando fontes de energia renováveis, como solar, eólica e hidrelétrica para eletristizar a água. O hidrogênio pode abastecer veículos por meio de um motor de combustão interna ou célula de combustível de hidrogênio e fornecer reduções impressionantes nas emissões de carbono. Um modelo do ano 2027 classe 8 dorminhoco da cabine, movido por um motor a hidrogênio e alimentado por hidrogênio verde, economizaria 1, 437 toneladas métricas de CO 2 ao longo de sua vida versus sua contraparte com motor a diesel 3 . Esses são ganhos ambientais impressionantes, mas o hidrogênio enfrenta dois bloqueios principais atualmente: prontidão em infraestrutura e disponibilidade abundante de hidrogênio verde – um combustível de carbono zero para a roda.
Em oposição ao hidrogênio, gás natural é um combustível fóssil, mas produz menos carbono que outros combustíveis fósseis, como o diesel. O gás natural também oferece importantes reduções de emissões agora, à medida que a infraestrutura para tecnologias zero Carbon continua a se desenvolver. Em alguns casos de uso, o gás natural renovável (RNG) pode ser negativo para carbono, bem como. Por exemplo, o RNG produzido a partir da degradação da matéria orgânica, que de outra forma seria deixada para emitir emissões de metano, tem intensidade de carbono negativa. Enquanto isso, há dois debates em torno do papel do gás natural na redução das emissões de carbono. Primeiro, é amplamente aceito que uma parte dos ganhos de emissões de tubos de gás natural seja compensado por vazamentos de metano por meio de gasodutos. Segundo, a matemática por trás da intensidade de carbono negativa do RNG. Reconhecer que nem todos os RNG têm intensidade de carbono negativa é importante. Para determinar se o uso subsequente do RNG resulta em uma redução líquida nas emissões de GEE, devemos avaliar a origem do metano capturado e a eficiência do transporte RNG.
biodiesel é um combustível renovável produzido principalmente a partir de gorduras e óleos vegetais. As plantas usadas para produzir biodiesel absorvem o carbono da atmosfera. O biodiesel é considerado neutro em carbono porque, quando queimado, retorna os mesmos átomos de carbono de volta à atmosfera. 4 praticamente, as emissões geradas ao mesmo tempo em que crescem essas culturas e produzem biodiesel também precisam ser consideradas. O B20 já está em nossas vidas hoje com muitos motores capazes de funcionar com ele; o próximo passo para reduzir as emissões será ter motores que podem funcionar em B40 e, em seguida, em B100, biodiesel puro.
combustíveis sintéticos, ou combustíveis eletrónicos , vêm em várias formas; e-diesel e e-gasolina são os dois que são mais relevantes para aplicações de transporte comercial. Esses combustíveis podem ser produzidos usando CO 2 e hidrogênio verde; Portanto, eles são neutros em carbono, uma vez que liberam o carbono que foi originalmente usado para criá-los de volta à atmosfera. Além disso, eles também podem aproveitar nossa infraestrutura de abastecimento existente. Atualmente, há dois obstáculos em torno destes combustíveis: seu alto custo e sua disponibilidade limitada.
A prontidão da infraestrutura é um obstáculo comum para o aumento da adoção de alguns combustíveis de carbono de baixa a zero. Enquanto isso, existem aplicações de transporte comercial que não exigem uma extensa rede de estações de abastecimento e outras infra-estruturas. Por exemplo, as frotas que operam caminhões de serviço médio e pesado podem criar itinerários usando um pequeno número de estações de abastecimento colocadas em rotas fixas. Isso pode impulsionar o acúmulo de infraestrutura necessário.
Hoje, esses combustíveis de carbono de baixa a zero estão disponíveis para aqueles que buscam avançar em seus esforços de descarbonização. E seu uso pode ser expandido com a ajuda de uma tecnologia familiar: motores de combustão interna-mas com um toque inovador: plataformas de motores agnósticos de combustível. Essas plataformas são os meios para nos ajudar a perceber os benefícios de combustíveis de carbono de baixa a zero.
N º 3: as plataformas de motores e trem de força agnósticos de combustível podem expandir o uso de combustíveis de carbono de baixa a zero
As plataformas de motores agnósticos de combustível apresentam uma série de versões do motor derivadas de um motor base comum. A extremidade inferior do motor tem a mesma aparência, e as cabeçotes exclusivas do cilindro foram projetadas para acomodar um combustível de carbono baixo ou zero diferente. Cada versão do motor Opera usando um tipo específico de combustível, incluindo diesel, propano, gás natural ou hidrogênio. Esses motores aproveitam a tecnologia existente e podem reduzir as emissões de GEE usando combustíveis de baixo e zero carbono. Eles têm práticas operacionais familiares, instalação de veículos e características de desempenho com os atuais motores a diesel. Essas plataformas agnósticas a combustível são ideais para casos de uso em que as soluções elétricas de bateria elétrica e de célula de combustível ainda não são financeiramente ou operacionalmente viáveis. Este é um setor em primeiro lugar no desenvolvimento de motores de combustão interna agnósticos de combustível a partir do zero. Este é o nosso esforço para misturar e combinar os motores certos para as aplicações certas à medida que avançamos em direção a um futuro de emissões zero.
Também é importante lembrar que esses três componentes dentro do roteiro da tecnologia não são opções binárias. Você pode combinar soluções elétricas de bateria com plataformas de trem de força agnóstica de combustível para criar soluções híbridas para os casos de uso corretos.
As mudanças climáticas são a crise existencial de nosso tempo, e um número crescente de governos e empresas em todo o mundo já se comprometeram a ser carbono zero ou negativo. Essas soluções oferecem um caminho viável nesta jornada ao longo das próximas duas décadas. Mas os usuários finais não devem esperar para dar passos tangíveis em suas jornadas. Agora é a hora de descarbonizar. Nosso planeta não pode esperar. E agora, os usuários finais têm as ferramentas e inovações necessárias para fretar seus próprios caminhos exclusivos para o destino zero.
Referências:
1 Painel Intergovernamental sobre mudanças climáticas. (2021 de agosto). Mudanças climáticas 2021, a base de ciências físicas [arquivo PDF]. Recuperado do https://www.ipcc.ch
2 Agência de proteção ambiental dos Estados Unidos. (2021 de dezembro). Emissões de gases de efeito estufa do setor de transporte dos EUA. [Arquivo PDF]. Recuperado do https://www.epa.gov/
3 Análise realizada usando o modelo de emissões de gases de efeito estufa (GEM) da EPA dos EUA para conformidade com veículos de serviço médio e pesado. Assumi 19 toneladas de carga útil, 120, 000 mil milhas por ano uso. Recuperado do https://www.epa.gov/
4 Administração de informações de energia dos Estados Unidos. (s.d.). Explicado pelos biocombustíveis, o diesel com base em biomassa e o meio ambiente. [Página da Web]. Recuperado do https://www.eia.gov/
Srikanth Padmanabhan
Srikanth Padmanabhan é vice-presidente e presidente do segmento de Motores, o maior dos quatro segmentos comerciais da Cummins. Nessa função, ele amplia os limites da inovação centrada no cliente para posicionar a Cummins como o fornecedor preferido para trem de força, com seu portfólio abrangendo desde o diesel e o gás natural até trens de força híbridos e elétricos. Leia mais sobre Srikanth ' s mais de 30 anos na Cummins.
