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Sistema Circulante de Energia Renovável. Honda e Jaxa estudam eletricidade para vida espacial

Desenhado para fornecer eletricidade e dar suporte à vida espacial durante a exploração na superfície lunar, projeto prevê protótipo até 31 de março de 2024

A Honda anunciou a assinatura de um contrato de pesquisa e desenvolvimento*1 com a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) a respeito do “Sistema Circulante de Energia Renovável”, projetado para fornecer eletricidade para manter a funcionalidade da vida espacial e diversos sistemas de veículos exploradores lunares (lunar rovers).

Com base neste contrato, a Honda será autorizada pela JAXA para inicialmente conduzir estudos conceituais, para depois desenvolver um protótipo em estágio inicial, no final do ano fiscal japonês (31 de março de 2024).

O sistema circulante de energia renovável combina o sistema de eletrólise de água sob alta pressão diferencial, original da Honda, e um sistema de célula de combustível, e é projetado para produção contínua de oxigênio, hidrogênio e eletricidade a partir da energia solar e da água.

Depois de assinar um acordo para pesquisa conjunta com a JAXA em novembro de 2020, a Honda prosseguiu com a pesquisa do sistema circulante de energia renovável para uso na superfície da Lua. A assinatura deste novo contrato de R&D (pesquisa e desenvolvimento) representa mais um passo adiante para a Honda.

Sistema circulante de energia renovável na superfície lunar ©JAXA/Honda

*1 – Contrato relativo ao estudo de conceito e prototipagem de elementos funcionais para o sistema de célula de combustível regenerativa de um veículo explorador lunar pressurizado tripulado. Um sistema de célula de combustível regenerativa consiste em um sistema de eletrólise de água e um sistema de célula de combustível. Um sistema de eletrólise de água eletrolisa a água para produzir oxigênio e hidrogênio, e um sistema de célula de combustível gera eletricidade de hidrogênio para oxigênio. O sistema de célula de combustível regenerativa da Honda é chamado de “sistema circulante de energia renovável”, pois apresenta o sistema de eletrólise de água de alta pressão diferencial original da Honda.

*2 – Os sistemas a serem usados no espaço sideral são normalmente desenvolvidos por meio da construção de protótipos em etapas, como um modelo de breadboard (placa de ensaio com furos e conexões condutoras para montagem de circuitos eléctricos experimentais), modelo de engenharia e modelo de voo, dependendo do estágio de desenvolvimento.

Antecedentes da discussão para uso do sistema circulante de energia renovável da Honda – O Programa Artemis, programa de exploração espacial internacional liderado pelos EUA, do qual o Japão também participa, está planejando uma exploração da superfície lunar humana a ser realizada por um longo período de tempo, na segunda metade da década de 2020.

Para que as pessoas permaneçam na Lua para exploração de longo prazo, será necessário ter: 1) eletricidade para operar os veículos lunares e 2) eletricidade para permitir que as pessoas vivam dentro dos veículos.

Nas áreas da superfície lunar com menor duração do sol, ocorre um ciclo repetitivo de 14 dias de luz e 14 dias de noite. Durante o dia, quando o sol está presente, a eletricidade pode ser gerada por meio da geração de energia solar e fornecida ao espaço vital dentro dos veículos lunares; no entanto, durante a noite, a eletricidade deve ser assegurada de outra forma.

Uma opção seria levar baterias secundárias para a superfície lunar e armazenar a eletricidade gerada pela energia solar. Esse método, no entanto, criaria um enorme problema de custo para transportar um grande número de baterias da Terra para a Lua.

Por este motivo, o sistema de energia renovável circulante da Honda, que é mais compacto e leve do que as baterias secundárias, foi selecionado como o meio potencial para fornecer eletricidade na superfície lunar.

Como funciona o sistema circulante de energia renovável e principais características – O sistema circulante de energia renovável, que combina o sistema de eletrólise de água de alta pressão diferencial original da Honda e um sistema de célula de combustível, produz continuamente oxigênio, hidrogênio e eletricidade a partir de energia solar e água.

Quando usado na superfície lunar, o sistema de eletrólise de água de alta pressão diferencial usa eletricidade gerada pela energia solar durante o dia e eletrolisa a água para produzir oxigênio e hidrogênio, que serão armazenados em tanques. Durante a noite, o sistema de célula de combustível usa o oxigênio e o hidrogênio armazenados para gerar eletricidade, que será fornecida ao espaço habitacional das pessoas.

O sistema de eletrólise de água de alta pressão diferencial da Honda é compacto porque não requer um compressor, que os sistemas típicos precisam para comprimir o hidrogênio.

Além disso, o sistema circulante de energia renovável tem maior densidade de energia gravimétrica (energia por unidade de massa)*3 do que uma bateria secundária, portanto, requer massa menor do que uma bateria secundária para armazenar a mesma quantidade de energia.

Devido a essas características-chave, o sistema circulante de energia renovável da Honda pode contribuir para a redução da capacidade de carga e massa, que é um grande desafio no transporte espacial.

A Honda tem trabalhado na pesquisa e desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio por muitos anos. Em 2002, a Honda tornou-se a primeira empresa do mundo a iniciar vendas de leasing de veículos com células de combustível.

Além disso, a Honda vem desenvolvendo e instalando estações de hidrogênio inteligentes usando seus sistemas de eletrólise de água de alta pressão diferencial. Em conjunto com a JAXA, a Honda se esforçará para realizar um sistema circulante de energia renovável, utilizando as tecnologias de hidrogênio que a Honda acumulou até o momento.

3*: Densidade de energia de 480 Wh/kg ou mais para sistemas regenerativos de célula de combustível (termo tecnológico geral para o sistema circulante de energia renovável da Honda). Aproximadamente 200Wh/kg para baterias de íon de lítio projetadas para exploração lunar. Fonte: “Energy Storage Devices for Space Exploration” por Hitoshi Naito, Japan Aerospace Exploration Agency, 2016 GS Yuasa Technical Report (Web)

Renderização conceitual de um sistema circulante de energia renovável

Potencial adicional para a utilização de um sistema de energia renovável circulante – A eletricidade não é a única coisa que o sistema circulante de energia renovável da Honda pode gerar; ele também pode produzir oxigênio e hidrogênio, desde que haja água e energia solar.

A Honda está assumindo que o oxigênio será usado para as pessoas nos postos avançados lunares, e o hidrogênio será usado como combustível para a nave espacial de transferência que pousará e ascenderá da Lua.

Ao mesmo tempo, quando é usado na Terra, o sistema circulante de energia renovável pode servir como um sistema de fornecimento de energia neutra em carbono, que gera eletricidade utilizando a energia solar e os recursos hídricos disponíveis na Terra.

A Honda buscará e desenvolverá seu sistema circulante de energia renovável com o objetivo inicial de utilizá-lo no espaço sideral, em seguida alimentará as tecnologias acumuladas por meio desse desafio de volta à Terra e se esforçará para atingir as metas de neutralidade de carbono da companhia até 2050.

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