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Uso do calor promete aumentar eficiência dos automóveis
Por PAUL STENQUIST
DETROIT - A maior prova de que as montadoras de automóveis estão tentando febrilmente melhorar a eficiência de combustível aproveitando o calor do motor é o fato de que elas não se pronunciam sobre isso.
A pressão para melhorar a eficiência vem aumentando há anos e os ganhos diretos -como reduzir o empuxo aerodinâmico e a resistência à rodagem- são garimpados há muito tempo. Por isso, os pesquisadores investigam cada vez mais pequenas melhorias antes consideradas problemáticas demais para ser enfrentadas.
A concorrência é feroz e envolve o máximo de sigilo.
Após uma troca de e-mails pedindo respostas para perguntas sobre pesquisa termodinâmica, um porta-voz da Honda, Brad Nelson, respondeu que "várias dessas questões esbarram em trabalho de engenharia confidencial na empresa, de maneira que por ora nossa equipe prefere não fazer comentários".
Especialistas em indústria automobilística sugerem que avanços termodinâmicos poderão aumentar a vida útil dos motores de combustão interna.
A termodinâmica envolve a física do calor e da energia, e as montadoras buscam eficiência desenvolvendo dispositivos para usar o calor que de outra forma seria desperdiçado, a fim de possibilitar mais economia de combustível e reduzir as emissões nocivas ao meio ambiente.
Algumas montadoras investigam maneiras de usar a energia do calor para gerar eletricidade. O princípio é simples: voltagem pode ser gerada entre dois semicondutores termoelétricos mantidos em temperaturas diferentes. A agência espacial americana, Nasa, usa essa tecnologia, conhecida como efeito Seebeck, há muito tempo para movimentar as sondas espaciais.
A BMW anunciou que desenvolveu um dispositivo termelétrico instalado no sistema de exaustão. A geração mais recente do dispositivo produz 600 watts de energia, e a meta da montadora é 1.000 watts. A eletricidade produzida por um gerador termelétrico pode ser usada em vez de um gerador de corrente alternada, reduzindo a carga de trabalho do motor, ou para carregar baterias para um sistema híbrido. Boa parte da energia produzida com a queima de combustível vai para a atmosfera em forma de calor. O Departamento de Energia dos EUA calcula que esse índice seja de 58% a 62% no caso de um motor comum de combustão interna. Grande parte dessa transmissão de calor é intencional.
Se o motor não esfriar, a gasolina entra em ponto de ignição prematuramente, os lubrificantes perdem a eficácia e peças mecânicas são destruídas. Porém, embora o motor deva ser resfriado, é possível aproveitar um pouco do calor extraído.
Zafar Shaikh, gerente de resfriamento do trem de força e de recuperação de energia térmica da Ford, disse que os esforços de pesquisa da empresa incluem tecnologia turbocompounding, geração de eletricidade, dispositivos para reter calor e termodinâmica de ciclo Rankine, que usa o calor do motor para produzir vapor que pode acionar um gerador elétrico.
Um trabalho feito em 2011 por dois engenheiros da Ford, Quazi Hussain e David Brigham, descreveu um dispositivo com ciclo Rankine com loop fechado: uma bomba fornece fluido para um vaporizador aquecido por exaustão e o vapor resultante aciona uma turbina, que liga um gerador elétrico. O vapor retoma sua forma líquida em um condensador, e o ciclo se repete.
Shaikh disse que o desafio é adaptar o dispositivo de Rankine em um automóvel. Uma maneira de usar a energia do calor é armazenar fluido de refrigeração quente para uso posterior. Shaikh disse que a Ford está trabalhando em uma bateria térmica que usa material multifásico e absorve muito calor latente, o qual então pode ser aproveitado para aquecer o motor antes de ligá-lo.
Os veículos híbridos da Toyota têm um dispositivo de armazenamento de calor instalado em um recipiente térmico de aço inoxidável com capacidade para três litros que armazena fluido refrigerante após o motor ser desligado.
Quando se dá partida novamente no carro, o fluido refrigerante quente volta ao cabeçote do cilindro. Isso possibilita uma mistura de combustível em menor quantidade, aumentando a eficiência e reduzindo as emissões poluentes.
Joseph Dulzo, gerente do grupo de engenharia para tecnologias avançadas em motores da GM, escreveu: "Estamos trabalhando em sistemas integrados muito complexos, que otimizam a recuperação da energia de exaustão, e estudando seu acondicionamento. Todavia, o custo e o combustível consumido a mais devido à massa desses sistemas precisam ser contrabalançados com os ganhos com a eletricidade gerada".
A Fiat Chrysler usa o calor excedente do motor para preaquecer o fluido de transmissão de picapes Ram com transmissão automática de oito marchas.
Em uma entrevista por telefone, James Adams, engenheiro-chefe de transmissão, disse que ao preaquecer o fluido com fluido de refrigeração do motor, que esquenta mais rapidamente, a transmissão atinge a temperatura ideal em cerca de dez minutos.
Segundo Adams, a tecnologia traz "uma economia de 2% de combustível no ciclo total".
