Estabelecendo as bases do hidrogênio verde

P+D+I Hidrogenio verde

Existem partes da economia de baixo carbono que só o hidrogênio poderá alcançar. Após décadas sendo superado por outras tecnologias de energia limpa, o hidrogênio é agora visto como a melhor forma de substituir os combustíveis fósseis do mix energético, em uma gama de aplicações. Os desafios que a indústria enfrenta para adotar este potencial são dois: tornar a produção do gás mais ecológica e reduzir o custo desse hidrogênio verde. 

O hidrogênio já é amplamente utilizado na indústria e cerca de 80 milhões de toneladas são produzidas a cada ano, quase todas por meio da reforma do gás natural ou da gaseificação do carvão. Essa produção gera cerca de 830 milhões de toneladas de CO_{2Link externo, abra em uma nova aba.} , algo equivalente às emissões de CO₂ do Reino Unido e da Indonésia juntos de acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE). 

Isto significa que "o primeiro passo é descarbonizar o uso do hidrogênio como matéria-prima", diz o Dr. Samuel Pérez, chefe de pesquisa de hidrogênio e calor da companhia elétrica espanhola Iberdrola. "Se pudermos evitar 830 milhões de toneladas de emissões de CO₂ por ano, isso acaba sendo uma enorme contribuição para a descarbonização". 

O papel do hidrogênio na desarbonização

Tecnicamente, o hidrogênio pode ser usado em muitas aplicações com baixo teor de carbono. Ele pode ser queimado para liberar calor e energia e pode ser usado em uma célula de combustível para produzir eletricidade. Portanto, pode funcionar como combustível para o transporte pesado; ou para descarbonizar setores industriais com intenso consumo de energia.

A divisão de moléculas de água - um processo conhecido como eletrólise - também pode produzir hidrogênio. Isto requer muita energia e é caro. Portanto, para que o hidrogênio contribua significativamente para tornar a economia mais verde, os custos de produção devem diminuir e a energia para a eletrólise terá que ser encontrada a partir de fontes renováveis. O hidrogênio produzido com energia renovável é conhecido como hidrogênio "verde", algo oposto ao hidrogênio "cinza" criado a partir de combustíveis fósseis.
 

Devido a esses desafios, o Dr. Pérez vê o hidrogênio desempenhando um papel complementar à energia renovável na transição para economias de baixo carbono. "A principal solução de descarbonização será a eletrificação, mas em alguns casos isso não funciona. Para cerca de 15% do uso global de energia o hidrogênio poderia fornecer uma solução, portanto será uma ferramenta de descarbonização muito importante".

Entre suas muitas aplicações, as mais promissoras incluem a navegação, aviação e outros setores "difíceis de se adaptar", como a fabricação de cimento e aço, onde a eletrificação não é uma opção porque o carvão é uma parte essencial do processo de produção, além de ser utilizado para fornecer o calor para fornos.  

Tornando o hidrogênio verde comercialmente viável

O hidrogênio verde é um setor incipiente. De acordo com a estratégia da União Europeia, de 2025 a 2030 o hidrogênio precisa se tornar uma parte intrínseca do nosso sistema energético integradoEnlace externo, se abre en ventana nueva. , com pelo menos 40 gigawatts (GW) de eletrolisadores de hidrogênio renováveis e uma produção de até 10 milhões de toneladas de hidrogênio renovável na União Europeia. Para capitalizar esse crescimento projetado, a Iberdrola lançou recentemente uma unidade de hidrogênio verde com o objetivo de se tornar líder mundial na tecnologia.

O setor ainda está na fase em que os projetos-piloto estão fornecendo experiência em como aumentar a produção de hidrogênio verde. Um dos primeiros é a joint venture da Iberdrola de 150 milhões de euros com a produtora espanhola de fertilizantes Fertiberia, que permitirá à Iberdrola construir a maior fábrica de hidrogênio verde da Europa para uso industrial. 

A usina compreenderá um parque solar de 100 megawatts (MW), um sistema de armazenamento de baterias de 20 megawatts-hora (MWh) e um eletrolisador de 20 MW. O estado incipiente dessa fábrica de hidrogênio se destaca pelo fato de que o novo dispositivo será um dos maiores do mundo, embora fornecerá apenas uma pequena fração da demanda de hidrogênio da Fertiberia - um grande insumo para a produção de fertilizantes.

O hidrogênio verde da Iberdrola ajudará a Fertiberia a produzir um fertilizante sustentável e com baixo teor de carbono. A fábrica é vista como um primeiro passo importante no aumento da produção para reduzir o preço do hidrogênio verde (atualmente de 5 a 9 euros por quilograma) para torná-lo mais competitivo com o hidrogênio cinza, que custa pouco menos de 2 euros por quilograma. "Acreditamos que até 2030 o preço do hidrogênio verde será competitivo", diz o Dr. Pérez.

Um terço do custo do produto representa o gasto de capital na forma de eletrolisadores e dois terços é o custo de energia, acrescenta. "Esperamos que o custo da tecnologia caia a menos de 500 euros/kW instalados nos próximos 10 anos, partindo dos mais de 1.200 euros/kW que existem atualmente. Parte dessa redução virá de avanços tecnológicos que melhoram o desempenho, mas a maior parte será de economias de escala decorrentes do aumento da produção. O custo das tecnologias renováveis também continuará caindo".

Embora as redes elétricas nacionais se tornem cada vez mais renováveis durante a próxima década, a Iberdrola diz que faz sentido construir uma nova e dedicada capacidade de energia renovável para projetos de hidrogênio verde. Provavelmente, o hidrogênio produzido também não viajará muito longe antes de ser utilizado, pois o custo do seu transporte por longas distâncias seria proibitivo. Isso significa que será produzido próximo a clusters industriais ou instalações individuais com demanda de gás.

A Iberdrola também está explorando o potencial do hidrogênio como combustível de transporte através da sua filial no Reino Unido, a ScottishPower, a partir do projeto Green Hydrogen for Scotland, que implementará uma rede de estações de produção de hidrogênio verde para abastecer frotas e veículos pesados de transporte que funcionarão com células de combustível. 

Tais planos ajudarão não apenas a descarbonizar a economia, mas também a impulsioná-la após a pandemia, afirma o Dr. Pérez. "A construção de uma indústria de hidrogênio verde criará muitos empregos, não apenas em instalações individuais, mas também através do desenvolvimento de uma cadeia de valor produzindo equipamentos de eletrólise.

"Há apenas 50 MW de capacidade de eletrolisador operando agora na Europa, mas as autoridades europeias anunciaram planos para construir 40 GW de capacidade. O hidrogênio verde é caro hoje, mas estamos confiantes de que seremos capazes de produzi-lo de forma competitiva entre oito a 10 anos, porque a energia renovável e os eletrolisadores serão mais baratos", explica. 

Fonte: The Trust. Texto original em inglês.

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