Dia do Hidrogênio 2023

Revelamos o futuro da energia no Dia Mundial do Hidrogênio

Hidrogenio verde

A escolha da data do Dia Mundial do Hidrogênio tem uma explicação numérica curiosa: o peso atômico desse elemento químico é 1,008, que, por sua vez, pode ser representado como 10/08 no calendário. A Associação de Energia de Células a Combustível e Hidrogênio (FCHEA, em suas siglas em inglês) dos Estados Unidos criou esse evento em 2015 para reconhecer a importância do hidrogênio limpo, que é produzido com emissões zero ou praticamente nulas.

O potencial do hidrogênio é enorme, primeiro porque ele é o elemento químico mais abundante no universo. Também é o principal componente de estrelas e planetas gasosos, mas raramente é encontrado em seu estado puro na Terra. Geralmente é combinado com outros elementos, como o oxigênio na água (H₂O) ou o carbono nos hidrocarbonetos (CH₄, C₂H₆, etc.). Para obter hidrogênio renovável, é necessário extraí-lo da molécula de água (H₂O) por meio do processo de eletrólise.

O hidrogênio renovável está surgindo como um vetor de energia fundamental para a transição energética, com uma ampla gama de aplicações potenciais. Ele é a solução para descarbonizar os chamados setores "difíceis de abater". Por razões tecnológicas, é difícil eletrificar o consumo de setores industriais, como amônia ou fertilizantes, refino ou o setor de mobilidade pesada, onde o hidrogênio verde será fundamental para alcançar a descarbonização, começando a substituir aqueles que já usam hidrogênio cinza e, com o tempo, novos usos serão introduzidos, seja para o hidrogênio ou para seus derivados: amônia ou metanol verde.

O hidrogênio verde impulsionará o crescimento da energia renovável, já que sua produção requer eletricidade de fontes de energia renováveis, o que o torna mais um impulsionador da transição energética para uma economia mais descarbonizada e independente de combustíveis fósseis importados.

Tipos de hidrogênio e as vantagens de cada um deles

O hidrogênio pode ser classificado em vários tipos com base na matéria-prima necessária para sua produção e nas emissões de CO₂ que ele pode gerar. Além disso, cada categoria de hidrogênio tem uma série de vantagens e desvantagens em relação às outras:

Hidrogênio verde

O hidrogênio verde é produzido pela eletrólise da água usando eletricidade gerada por energia renovável. O resultado é usado para substituir o hidrogênio cinza em processos industriais ou para descarbonizar a mobilidade pesada.  Trata-se, portanto, de um processo livre de emissões de poluentes em toda a sua cadeia de valor.

O hidrogênio verde não emite CO₂ em sua produção.

Hidrogênio azul

O processo de obtenção do hidrogênio azul envolve o uso de hidrocarbonetos. A partir de compostos como o metano, por exemplo, é realizado um processo químico chamado "reforma" para obter hidrogênio, por um lado, e dióxido de carbono, por outro. Posteriormente, são aplicadas técnicas de captura e armazenamento de carbono para reduzir as emissões liberadas na atmosfera. O resultado é o hidrogênio que, embora não seja produzido diretamente de fontes de energia renováveis, é considerado mais limpo do que o hidrogênio cinza.

Esse processo pode ser produzido usando infraestruturas tão difundidas quanto as do gás natural. No entanto, ele não reduz totalmente as emissões de gases de efeito estufa, já que ainda depende do gás natural como matéria-prima e requer infraestrutura de captura de CO₂.

Cada tonelada de hidrogênio azul produzida emite 1 tonelada de CO₂.

Hidrogênio cinza

O hidrogênio cinza é proveniente de combustíveis fósseis: é produzido a partir do gás natural ou de outros hidrocarbonetos leves, como metano ou gases liquefeitos de petróleo, por meio de processos de reforma. Ele é usado nos setores de refino e fertilizantes. Embora seja obtido de forma semelhante ao hidrogênio azul, as emissões de dióxido de carbono não são controladas e, portanto, a contaminação é maior.

Cada tonelada de hidrogênio cinza produzida emite 9 toneladas de CO₂.

Atualmente, 99 % do hidrogênio consumido na Espanha é hidrogênio cinza, com emissões de CO₂.

Outros tipos de hidrogênio

Além desses tipos, existem outras cores para classificar o hidrogênio.

• Hidrogênio marrom ou preto: produzido por meio da gaseificação do carvão.
• Hidrogênio turquesa: obtido através da gaseificação de hidrocarbonetos por meio de uma reação de pirólise, uma degradação térmica em altas temperaturas na ausência de oxigênio.
• Hidrogênio rosa: usa eletricidade gerada em uma usina nuclear para realizar a eletrólise.
• Hidrogênio violeta: segue o mesmo processo combinado com calor e reações termoquímicas. 
• Hidrogênio amarelo: a eletricidade usada para eletrólise vem de fontes mistas (de energias renováveis a combustíveis fósseis)

Qual é o futuro do hidrogênio no setor de energia?

O hidrogênio será responsável por até 12 % do uso mundial de energia até 2050, de acordo com a Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA, em suas siglas em inglês). Além disso, a organização estima que o custo das instalações de hidrogênio pode diminuir de 40 a 80% no longo prazo. Esse cenário, junto com a queda do custo das energias renováveis e o desenvolvimento de equipamentos de eletrólise mais maduros, pode abrir a porta para que essa tecnologia se torne cada vez mais econômica.

Planos futuros para o hidrogênio

À medida que a tecnologia do hidrogênio verde amadurece —com o apoio da inovação tecnológica, da colaboração internacional e de políticas e regulamentações favoráveis—, esse vetor energético assumirá cada vez mais usos estratégicos. Alguns dos planos de uso de futuro mais destacados são:

 Descarbonização da indústria

Um dos principais objetivos da transição energética é reduzir as emissões de carbono dos setores industriais. O hidrogênio verde será usado na indústria para substituir o hidrogênio proveniente de combustíveis fósseis em processos como os dos setores químico, de refino e de uso intensivo de calor.

 Descarbonização da mobilidade pesada

O transporte pesado é outro dos principais setores a serem descarbonizados com o hidrogênio verde, onde, por meio de uma célula de combustível de hidrogênio, é oferecida uma alternativa de mobilidade pesada livre de carbono.

A Iberdrola é pioneira na descarbonização desse setor com o Projeto Hidrogênio Verde de Barcelona, a primeira usina de hidrogênio de uso público na Espanha para descarbonização de frotas, operacional a partir de janeiro de 2022.

Projetos em que o hidrogênio é uma das principais fontes de energia: casos de sucesso

As infraestruturas de hidrogênio verde estão cada vez mais difundidas. Na Iberdrola, estamos liderando o desenvolvimento global do hidrogênio verde com projetos em países como Espanha, Brasil, Reino Unido, Austrália e Estados Unidos para responder às necessidades de eletrificação e descarbonização de setores como a indústria e o transporte pesado. O objetivo é desenvolver um setor que abranja toda a cadeia de valor desse vetor energético.

Um de nossos principais projetos é a construção da maior usina de hidrogênio renovável da Europa, com 20 MW de eletrolisador, localizada em Puertollano (Ciudad Real). Esse projeto já está em operação e produz hidrogênio verde para substituir o hidrogênio cinza na fabricação de fertilizantes verdes e amônia.

Na Espanha, a Iberdrola anunciou a construção da maior fábrica de amônia verde a ser localizada em Huelva. Essa amônia será produzida a partir de hidrogênio verde. Essa fábrica será viável graças a fundos europeus e produzirá 100.000 t/ano com um investimento de 750 milhões de euros. Será a primeira fábrica a iniciar o corredor marítimo de hidrogênio verde entre o sul e o norte da Europa, o que ajudará a impulsionar a descarbonização da indústria na Holanda e na Alemanha.

Na Austrália,  uma usina de produção de hidrogênio e metanol verde está sendo desenvolvida em Bell Bay, no norte da Tasmânia, juntamente com a desenvolvedora de hidrogênio ABEL Energy. O projeto, denominado Bell Bay Powerfuels, é apoiado pelo governo australiano e deverá produzir 300.000 toneladas de metanol verde em sua segunda fase, com o objetivo de descarbonizar o setor marítimo e outras aplicações de nicho.

Também estamos explorando novos usos como o da amônia verde. Em 2023, assinamos com a Trammo o maior contrato-quadro desse produto da Europa até o momento para a venda e compra de até 100.000 toneladas por ano a partir de 2026. Além disso, fechamos uma parceria com a Sempra Infrastructure para o desenvolvimento conjunto de projetos de hidrogênio e amônia verde nos EUA, que serão alimentados por fontes renováveis.