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30/11/2021 | domtotal.com

O hidrogênio e a transição energética

Empurrado pela urgência da mudança climática, o ímpeto está crescendo

Placa de uma estação de combustível de hidrogênio
Placa de uma estação de combustível de hidrogênio (Wikimedia/Bexim)

Jose Antonio de Sousa Neto*

O Hidrogênio é leve, armazenável, com alta densidade energética e não produz emissões diretas de poluentes ou gases de efeito estufa. Mas para que o hidrogênio dê uma contribuição significativa na transição para energia limpa, ele precisa ser adotado em setores onde está quase totalmente ausente, como transporte, edifícios e geração de energia. Mas o hidrogênio pode ajudar a alcançar um futuro de energia limpa, segura e acessível, realizando seu enorme potencial.

O número de países com políticas que apoiam diretamente o investimento em tecnologias de hidrogênio está aumentando. A IEA sumarizou em relatório de 2019 o uso atual e o uso potencial do hidrogênio.

"O uso do hidrogênio hoje é dominado pela indústria, a saber: refino de petróleo, produção de amônia, produção de metanol e produção de aço. Praticamente todo esse hidrogênio é fornecido usando combustíveis fósseis. Portanto, há um potencial significativo para redução de emissões através de hidrogênio limpo.

No transporte: a competitividade dos carros com células de combustível a hidrogênio depende dos custos destas células e dos postos de abastecimento, enquanto para os caminhões a prioridade é reduzir o preço do hidrogênio entregue. O transporte marítimo e a aviação têm opções limitadas de combustível de baixo carbono disponíveis e representam uma oportunidade para os combustíveis à base de hidrogênio.

Em edifícios: o hidrogênio pode ser misturado às redes de gás natural existentes, com o maior potencial em edifícios multifamiliares e comerciais, especialmente em cidades densas, enquanto as perspectivas de longo prazo podem incluir o uso direto de hidrogênio em caldeiras ou células de combustível.

Na geração de energia: o hidrogênio é uma das principais opções para o armazenamento de energia renovável, e o hidrogênio e a amônia podem ser usados em turbinas a gás para aumentar a flexibilidade do sistema de elétrico. A amônia também pode ser usada em usinas movidas a carvão para reduzir as emissões".

No entanto, como argumenta a IEA, o uso limpo e generalizado de hidrogênio no processo global de transição energética enfrenta vários desafios importantes. Produzir hidrogênio a partir de energia de baixo carbono ainda é muito caro no momento. A Bloomberg estima que um investimento de US $ 11 trilhões em produção e armazenamento em todo o mundo nos próximos 30 anos e mais eletricidade do que o mundo gera agora para que o hidrogênio verde atenda a um quarto das necessidades mundiais de energia. Além disso, o hidrogênio transporta bem menos quantidade de energia por unidade em relação ao gás natural, pode fragilizar metais e é altamente combustível. Outra barreira importante está no fato que, a curto e médio prazo, a rentabilidade dos investimentos não é atraente o suficiente para o setor privado.

Mas o custo de produção de hidrogênio a partir de eletricidade renovável pode cair 30% até 2030, como resultado da redução dos custos das energias renováveis e do aumento da produção de hidrogênio. Por exemplo, células de combustível, equipamentos de reabastecimento e "eletrolisadores" (que produzem hidrogênio a partir de eletricidade e água) podem se beneficiar da fabricação em massa (ganhos de escala). De toda forma, parcerias com o setor público / subsídios são e serão muito importantes neste período de transição.

O hidrogênio já está conosco em escala industrial em todo o mundo, mas sua produção é responsável por grande emissão anual de CO2. O caminho para um futuro com energia limpa requer tanto a captura de CO2 da produção de hidrogênio de combustíveis fósseis quanto maiores suprimentos de hidrogênio obtidos através de eletricidade limpa.

A grande maioria do hidrogênio usado hoje, o hidrogênio "cinza", é produzido com combustíveis fósseis, emitindo dióxido de carbono no processo. O hidrogênio "azul" é feito usando gás natural e, em seguida, captura as emissões de dióxido de carbono, tornando-o mais limpo do que o hidrogênio cinza. Já, o hidrogênio "verde" sem carbono é obtido usando eletricidade para separar as moléculas de hidrogênio das moléculas de oxigênio na água.

O que torna o hidrogênio limpo depende de como ele é obtido. O segredo é ter uma abundância de eletricidade barata com baixo teor de carbono proveniente, por exemplo, da energia eólica, solar, hidráulica ou outras alternativas sustentáveis. O uso de energia renovável para impulsionar a eletrólise do hidrogênio - o processo que separa o hidrogênio do oxigênio da água - cria hidrogênio verde que é um combustível que queima limpo. O hidrogênio verde poderia permitir a energia limpa para setores nos quais a eletrificação - e, portanto, a descarbonização - é difícil. Usar hidrogênio verde na fabricação de aço e cimento, por exemplo, permitiria que essas duas indústrias - que juntas contribuem com 12% a 15% do total de emissões de CO2 do mundo - se descarbonizassem. De acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA), a mudança do hidrogênio cinza para o verde reduziria as emissões globais de CO2 em 830 milhões de toneladas métricas por ano.

Na transição de cinza, para azul e finalmente para verde é importante enfatizar alguns pontos sobre o hidrogênio.

  • Há muito dele em todos os lugares do universo, inclusive na Terra
    O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo conhecido. O desafio da energia limpa não é tanto sobre o consumo de energia, mas sobre a conversão de energia.
  • Ele emite zero emissões
    O hidrogênio não emite gases poluentes durante a combustão, mesmo em temperaturas muito altas. Quando é produzido com energia renovável, é um produto com zero de carbono.
  • É armazenável
    O hidrogênio pode ser armazenado e usado após a produção e pode complementar a energia solar e eólica.
  • É facilmente transportável
    O hidrogênio pode ser misturado ao gás natural e percorrer as mesmas redes, sem a necessidade de construção de nova infraestrutura.
  • É versátil
    O hidrogênio pode ser usado para fins domésticos, comerciais, industriais ou de mobilidade na forma líquida ou gasosa.

O combustível alternativo de hidrogênio verde gerado com energia limpa está passando por um ressurgimento global e foi identificado como a fonte de energia limpa que poderia ajudar a levar o mundo a emissões líquidas zero nas próximas décadas. O objetivo é acessar o hidrogênio verde ao mesmo custo do hidrogênio convencional. Vários países ao redor do mundo já investem pesadamente nele, incluindo Chile, Japão, Arábia Saudita, Alemanha, Reino Unido e Austrália. O mercado de hidrogênio verde deve crescer exponencialmente nos próximos anos. A União Europeia anunciou recentemente sua intenção de expandir o hidrogênio verde em grande escala como parte de seu plano de US$ 550 bilhões paraenergia limpae que incluirá transporte e armazenamento, bem como "eletrolisadores".

Usar hidrogênio como combustível não é um conceito novo, e este elemento abundante de queima limpa está em desenvolvimento como uma solução energética há muitos anos. Mas a mudança climática forneceu um ponto de inflexão para acelerar essa tecnologia. Enfrentando na atual escala um aumento médio da temperatura global insustentável até 2100, as nações mais poluentes do mundo se comprometeram a reduzir suas emissões de CO2. A Cop-26 na Escócia, embora imperfeita e frustrante em aspectos importantes, não deixou de trazer avanços relevantes.

Outro ponto que merece destaque é que, em passado bem recente, pela primeira vez na história, os principais bancos do mundo investiram mais em projetos verdes do que em combustíveis fósseis. É o próprio mercado financeiro global contribuindo de forma determinante e como um dos pilares fundamentais para uma ambição maior por uma melhor governança global.

Como exemplifica a Iberderola, empresa espanhola de engenharia e do setor de energia, "a versatilidade do hidrogênio significa que ele tem potencial para ajudar a descarbonizar uma série de indústrias. No setor ferroviário, a primeira frota de trens a hidrogênio foi implantada para serviço comercial na Alemanha, para substituir os trens a diesel em linhas não eletrificadas. Planos semelhantes estão em andamento na Polônia, Áustria, Reino Unido e Holanda. No setor marítimo, as células a combustível de hidrogênio podem ser utilizadas para movimentar diversos navios e embarcações, inclusive balsas de passageiros, e já estão em fase de demonstração".

Empurrado pela urgência da mudança climática, o ímpeto está crescendo. No mercado já vemos muita gente falando em renováveis. Isso faz parte do próprio conceito de ESG.  Provavelmente ainda veremos muita gente falando em "eletrolisadores". Quando pudermos reuni-los num sistema coerente e integrado, é quando seremos capazes de alcançar também a pragmática e necessária vantagem competitiva com os retornos financeiros e econômicos adequados para viabilizar uma transição efetiva.

*Professor da EMGE (Dom Helder Tech)

O texto reflete a opinião pessoal do autor, não necessariamente do Dom Total. O autor assume integral e exclusivamente responsabilidade pela sua opinião.



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