A Honda anunciou hoje 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.
*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,
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.