Divulgação
Maquete Ferroviária Movida a Hidrogênio Verde (Exposição no Parque Tecnológico de Belo Horizonte, BHTec; Março 2026)
Embasamento Teórico:
- Maquete ferroviária movida a hidrogênio verde: uma proposta para a descarbonização do transporte
O transporte ferroviário desempenha um papel fundamental na integração territorial e no desenvolvimento socioeconômico desde o século XIX. Apesar de sua reconhecida eficiência logística, o setor ainda é responsável por cerca de 3% das emissões globais de gases de efeito estufa (IPCC, 2023; IEA, 2022) o que reforça a necessidade de soluções tecnológicas alinhadas às metas de descarbonização e ao combate às mudanças climáticas.
Nesse contexto, o hidrogênio verde surge como uma alternativa promissora para a eletrificação do modal ferroviário, especialmente em cenários onde a eletrificação por outros modos apresenta custos elevados ou limitações de infraestrutura. Visando investigar essa possibilidade, o LaMPaC avaliou a viabilidade da eletrolisação de uma linha ferroviária utilizando modelagem e, a fim de difundir o conhecimento adquirido, uma maquete ferroviária foi confeccionada.
- Produção de hidrogênio verde a partir de energia solar
O sistema desenvolvido utiliza energia solar como fonte primária de eletricidade. A energia gerada pelos painéis solares alimenta um eletrolisador do tipo PEM (Proton Exchange Membrane), responsável por realizar a eletrólise da água, separando-a em hidrogênio e oxigênio, conforme a Equação 1. Por ser alimentado por uma fonte renovável, o hidrogênio produzido é classificado como hidrogênio verde, ou seja, isento de emissões de carbono em sua produção.
H2O(l) + energia à H2(g) + ½ O2(g) (1)
Figura 1 – Painel fotovoltaico
Figura 2 – Eletrolisador
Como a tecnologia PEM possui alta densidade de potência e opera a baixas temperaturas (<100ºC), essa escolha tecnológica garante não apenas sustentabilidade ambiental, mas também elevada eficiência energética e segurança operacional, características fundamentais para aplicações ferroviárias.
- Armazenamento e condicionamento do hidrogênio
Para assegurar a continuidade do funcionamento do sistema, especialmente diante da intermitência natural da geração fotovoltaica, foi desenvolvida uma coluna multifuncional de hidrogênio. Esse componente cumpre três funções principais: armazenar o hidrogênio produzido, umidificar o gás — prevenindo o ressecamento da célula a combustível — e permitir a visualização didática da produção de hidrogênio por meio do borbulhamento em água.
Figura 3 – Coluna de hidrogênio
Essa etapa é essencial para garantir o desempenho adequado da célula a combustível e a estabilidade do sistema como um todo.
- Célula a combustível e acionamento da locomotiva
O hidrogênio armazenado é então utilizado em uma célula a combustível, dispositivo que converte a energia química do hidrogênio diretamente em energia elétrica por meio de uma reação eletroquímica, conforme a Equação 2. Nesse processo, o hidrogênio atua combustível para a nossa célula, gerando eletricidade e liberando vapor d’água e oxigênio como subprodutos.
H2(g) + O2(g) à 2H2O + energia (2)
Figura 4 – Célula a combústivel
A energia elétrica produzida alimenta o motor elétrico da locomotiva da maquete, permitindo seu deslocamento ao longo da ferrovia em escala reduzida. Dessa forma, o sistema demonstra, de maneira prática e integrada, o funcionamento de uma locomotiva movida a hidrogênio verde.
- Resultados e perspectivas
Os testes realizados com a maquete avaliaram a viabilidade técnica da topologia proposta, evidenciando o potencial do hidrogênio verde como alternativa estratégica para a descarbonização do transporte ferroviário. Além de validar o conceito em escala reduzida, o projeto contribui para a disseminação do conhecimento sobre tecnologias limpas e sistemas energéticos sustentáveis.
Como próximos passos, o desafio consiste em transpor o sistema demonstrado na maquete para uma escala real, considerando o correto dimensionamento de eletrolisadores, sistemas de armazenamento e células a combustível capazes de atender às demandas energéticas de locomotivas operacionais.
Semana do Conhecimento UFMG 2025
Análise da produção de hidrogênio e uso de pilhas a combustível aplicada ao setor de transporte ferroviário
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