Alpenglow: Será o hidrogénio o futuro da competição automóvel?

Com os carros elétricos a perderem o fulgor dos primeiros tempos e com o mercado a arrefecer, a aposta noutras soluções sustentáveis ganhou nova tração e o hidrogénio, que parecia ter ficado esquecido, voltou para a mesa. A Alpine está a fazer o trabalho de casa, visando entrar na categoria do Mundial de Resistência da FIA, dedicada somente a grupos propulsores a Hidrogénio, um laboratório inserido na alta competição, que preparará o futuro dos transportes.

Foi num fim de semana simbólico, durante as 6 Horas de Spa-Francorchamps, que a Alpine apresentou ao mundo, pela primeira vez em pista, o Alpenglow, o seu protótipo de corrida movido a hidrogénio. Mas este não é somente mais um concept car para exposição. Pode ser uma porta para o futuro.

Equipado com um motor V6 biturbo de 3,5 litros, produz 740 cv às 7600 rpm. Além da potência, o som é de um verdadeiro motor a combustão, preservando a essência da competição.

Pierre-Jean Tardy, responsável técnico pelo projeto, explicou ao AutoSport em detalhe o que está por trás deste desafio. “O nosso conceito começou em 2022 com um motor a gasolina adaptado para hidrogénio, desenvolvido pela Oreca. Era o início, o primeiro passo. Mas este ano, o salto é gigante: temos um motor totalmente novo, desenhado de raiz para o hidrogénio.”

Desenhado de folha branca

“É o primeiro motor de alto desempenho concebido especificamente para combustão a hidrogénio”, destacou Tardy. “Nada aqui é reaproveitado de outro motor. Tudo foi pensado do zero. A câmara de combustão, o circuito de admissão, o escape… tudo foi desenhado de raiz, com base na nossa experiência na Fórmula 1. O hidrogénio é um combustível muito sensível à pressão e à temperatura. Sem as condições certas, podemos ter pré-ignição. Por isso, trabalhámos muito a mistura, a preparação do ar e o controlo térmico da câmara de combustão”, explicou.

E os resultados? “Muito bons. No banco de ensaio e na pista. Temos um carro que é eficiente, performante, e com um som espetacular.”

Gasoso para já. Líquido para o futuro.

Atualmente, o Alpenglow utiliza hidrogénio gasoso, armazenado a 700 bar de pressão. Mas o objetivo é claro: a transição para o hidrogénio líquido, tal como será exigido futuramente pela FIA e pelo ACO.

“O hidrogénio líquido tem vantagens em tudo: é mais denso, ocupa menos volume, permite formas mais fáceis de integrar no carro e é mais seguro. Se tiveres um acidente com gás a 700 bar, o risco de explosão é real. Com líquido, não tens esse problema.”

“A 700 bar, temos 40 g/l de densidade. Com líquido, chegamos aos 60 g/l. É 50% mais energia num volume mais pequeno. Além disso, com o hidrogénio gasoso temos de integrar tanques cilíndricos, o que é muito mais difícil. Com o hidrogénio líquido, podemos mudar a forma dos tanques para uma melhor integração no chassi. Para um stint normal em Le Mans, cerca de 10 voltas, são necessários de 16 kg de hidrogénio. Isso exige um tanque de aproximadamente 300 litros de capacidade. Além disso, o reabastecimento é mais rápido com o hidrogénio líquido.”

Trabalhar a -253ºC

Armazenar e manter o hidrogénio líquido é uma corrida contra a física. “A temperatura de liquefação é de -253 °C. Só estamos a 20 graus do zero absoluto!”, sublinhou Tardy. “ E temos de manter a temperatura, caso contrário o hidrogénio ferve e vai aumentar a pressão no tanque. Temos de manter a temperatura o mais baixo possível, o máximo de tempo possível.

Não usamos arrefecimento ativo. O líquido entra à temperatura certa no tanque e aí é mantido a essa temperatura. A única maneira de manter o combustível é com isolamento passivo — e de qualidade. A zona do tanque tem de estar completamente isolada.”

A solução tradicional passa por tanques de parede dupla com vácuo e isolamento multicamadas (MLI). “Usamos folhas de alumínio, fibra de vidro, tudo muito leve. Mas também estamos a estudar outras soluções mais eficientes ou leves. Não é um problema resolvido — ainda estamos a experimentar.”

Quanto ao peso do tanque, Tardy acredita que poderão chegar a um compromisso que não seja muito mais pesado que um tanque convencional de combustível, mas há ainda muito trabalho para chegar a esse nível. De realçar que a Alpine está a trabalhar para garantir um stint normal em Le Mans, à volta de 10 voltas por reabastecimento.

“Para fazer um stint de dez voltas em Le Mans são necessários 16 kg de hidrogénio, o que é menos do que 70 ou 80 kg de combustível. No entanto, o volume ocupado será maior. O tanque para as exigências de um LMDh atual terá 300L de capacidade, para acomodar os 16kg”.

Motor de hidrogénio? “Quase igual” a um motor convencional

O armazenamento do hidrogénio é apenas uma parte da questão, pois na câmara de combustão, é usado hidrogénio gasoso. O motivo é simples, não há injetores capazes de trabalhar a temperaturas tão baixas. É por isso necessário aquecer o hidrogénio até à volta dos -60, -80ºC, para permitir o trabalho dos injetores. Quanto mais baixa for a temperatura, mais denso o hidrogénio pode ser e, por conseguinte, mais energia se pode retirar da combustão, além de evitar a pré-ignição que pode danificar o motor.

Apesar da inovação, Tardy garante que “o motor de combustão a hidrogénio é muito parecido com o motor de gasolina tradicional.” E especifica: “Tens pistões, cambota, válvulas, cabeça de motor… a arquitetura é semelhante. O que muda são os materiais, porque o hidrogénio pode fragilizar os metais. A isso chamamos embrittlement [fragilização, traduzido à letra]”, explicou. “O hidrogénio infiltra-se nas microestruturas do metal e pode enfraquecê-lo por dentro. Por isso usamos materiais especiais ou revestimentos que evitam essa infiltração.”

Apesar de todos os cuidados, são esperadas fugas: “Mesmo que o sistema esteja selado, o hidrogénio vai sempre passar por zonas internas, como os anéis dos pistões. Há sempre ‘blow by’. Todo o motor tem de estar preparado para lidar com hidrogénio.”

No entanto, a fiabilidade do motor pode ser equivalente ao de um motor a gasolina, desde que sejam acautelados todos os pormenores que o uso do hidrogénio exige.

Injetores: a peça mais delicada

Uma das peças mais complexas são os injetores, desenvolvidos com a empresa Phinia. “O hidrogénio é seco. Não lubrifica. Então se o injetor não estiver perfeito, desgasta-se. Ou pior, vaza”, alerta Tardy. “Trabalhamos com quantidades mínimas de lubrificante só para proteger os contactos, um pouco à imagem do que acontece com os injetores de combustível.”

E a lubrificação do motor? “Usamos óleo normal de competição, o mesmo dos LMH”, garantiu. “Mas estamos a estudar fórmulas específicas. Alguns aditivos podem aumentar o risco de ignição espontânea.”

Aplicação em estrada? Em condições muito específicas

E os carros de estrada? Poderão usar este sistema no futuro? Tardy não hesita: “Não. O hidrogénio líquido só faz sentido se for consumido em poucas horas ou dias. Um carro de estrada pode estar parado semanas. Nesse tempo, o hidrogénio evapora.”

“Mas para camiões, aviões, comboios? Faz todo o sentido”, afirmou. “A Airbus já está a estudar isso. Porque abasteces no ponto A e gastas tudo até ao ponto B. É uma tecnologia perfeita para mobilidade pesada e intensiva.”

O Alpenglow vai mesmo competir?

Para já, o Alpenglow é um laboratório. Mas o objetivo está claro. “Estamos a desenvolver todos os blocos técnicos que, no futuro, nos permitam alinhar numa grelha de partida com um carro competitivo a hidrogénio”, disse Tardy. “Este carro prova que é possível fazer diferente. É limpo, eficiente, emocionante e faz um som muito bonito. O futuro pode mesmo passar por aqui.”