Avaliação computacional do uso de hidrogênio como combustível suplementar ao biodiesel em motores de ignição por compressão.

Abstract

A crescente preocupação com a redução das emissões de gases poluentes e com a diversificação da matriz energética no setor de transportes tem impulsionado o uso de biocombustíveis e combustíveis alternativos em motores de combustão interna. Nesse contexto, o biodiesel de óleo de soja destaca-se como uma alternativa renovável ao diesel mineral, embora apresente limitações relacionadas ao poder calorífico e ao consumo específico. O hidrogênio, por sua vez, possui elevado potencial energético e não emite dióxido de carbono durante a combustão, sendo considerado um combustível promissor quando utilizado de forma suplementar. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar computacionalmente os efeitos da adição de diferentes frações volumétricas de hidrogênio ao biodiesel de soja no desempenho, consumo e emissões de um motor de combustão interna de ignição por compressão. A metodologia baseia-se em simulações computacionais realizadas no software Diesel-RK, previamente validadas a partir da comparação entre dados experimentais e resultados simulados para operação com diesel. São analisados cenários de funcionamento com diesel, biodiesel puro (B100) e misturas biodiesel–hidrogênio contendo 2,5%, 5%, 7,5% e 10% de hidrogênio em volume. Os resultados indicam que a adição de hidrogênio tende a melhorar o desempenho do motor, com aumento de torque, potência e eficiência térmica em determinadas condições operacionais, além de redução do consumo específico. Observa-se também diminuição significativa das emissões de material particulado e dióxido de carbono, embora com tendência de aumento nas emissões de óxidos de nitrogênio para maiores frações de hidrogênio. Conclui-se que a suplementação por hidrogênio em motores Diesel operando com biodiesel apresenta potencial para ganhos energéticos e ambientais, desde que sejam considerados limites operacionais adequados para controle das emissões.