Tudo sobre hidrogênio verde
O que é hidrogênio verde (H2V): é um combustível inodoro, atóxico, incolor, inflamável, leve e muito reativo, produzido por meio de eletrólise – processo químico que utiliza a corrente elétrica para separar o hidrogênio do oxigênio presentes na água – com energia renovável, que pode ser eólica, solar ou hidráulica, obtendo hidrogênio com baixo ou nulo teor de carbono.
Dessa forma, se forem utilizadas fontes renováveis para a realização do processo de eletrólise é possível produzir energia sem emitir dióxido de carbono na atmosfera.
Além da água, são consideradas matérias-primas renováveis fornecedoras de átomos de hidrogênio: a biomassa e os biocombustíveis líquidos e gasosos, tais como o etanol e o biogás/biometano, por exemplo.
Dados da Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês) indicam que a utilização do hidrogênio verde pouparia 830 milhões de toneladas anuais de CO2 que se originam quando este gás é produzido por combustíveis fósseis.
Como é produzido o hidrogênio verde: a eletrólise usa uma corrente elétrica para dividir a água em hidrogênio e oxigênio em um dispositivo chamado eletrolisador. O resultado é o chamado hidrogênio verde, que é 100% sustentável, mas muito mais caro de se produzir do que o hidrogênio tradicional, já que o processo da eletrólise demanda muita energia.
Segundo o estudo “Bases para a Consolidação da Estratégia Brasileira do Hidrogênio”, elaborado pela Empresa
de Pesquisa Energética (EPE) duas tecnologias de eletrólise se destacam: a Alcalina Clássica e a de Membrana Polimérica Eletrolítica (PEM). Ciclos termoquímicos também podem ser utilizados para quebrar a molécula da água e produzir hidrogênio.
Para que serve o hidrogênio e como ele ajuda a reduzir as emissões de carbono?
O hidrogênio é um dos principais concorrentes a substituir derivados de combustíveis fósseis em setores com dificuldade de eletrificar as atividades para reduzir emissões por meio do uso da energia elétrica obtida pelas fontes eólica e solar.
Principais vantagens do hidrogênio verde:
- 100 % sustentável: o hidrogênio verde não emite gases poluentes nos processos de combustão e produção.
- Armazenável: o hidrogênio é fácil de armazenar, o que permite sua utilização posterior em outros usos e em momentos diferentes ao de sua produção.
- Versátil: o hidrogênio verde pode ser transformado em eletricidade ou combustíveis sintéticos e ser utilizado com finalidades comerciais, industriais ou de mobilidade.
Principais desvantagens do hidrogênio verde:
- Segurança: o hidrogênio é um elemento muito volátil e inflamável, exigindo requisitos de segurança elevados para evitar fugas e explosões.
- Custo mais alto: o uso de fontes renováveis, fundamentais para gerar hidrogênio verde através da eletrólise, ainda torna o processo caro. O processo de produção de hidrogênio verde, em especial, e um dos que mais requer energia.
Por isso, o preço do hidrogênio verde tende a ser reduzido conforme o custo das tecnologias para geração por meio de energias renováveis diminuírem e a taxa de aprendizagem aumentar, tornando os projetos mais eficientes. Além disso, usinas com maior capacidade instalada de geração podem maximizar a eficiência e flexibilidade para a construção de um eletrolisador.
O aumento da produção com processos automatizados e em escala também pode proporcionar uma redução radical de custo. Com o mesmo conceito, a aplicação industrial pode ser otimizada em diferentes setores.
Em dezembro de 2020, sete empresas formaram uma aliança para tentar reduzir o custo do hidrogênio verde: ACWA Power International, CWP Renewables, Envision Energy, Iberdrola, Orsted, Snam e Yara International.
A iniciativa recebeu o nome de Green Hydrogen Catapult e tem o objetivo de viabilizar a construção de 25 GW de capacidade de hidrogênio verde até 2026, reduzindo o custo do combustível para U$2/kg ao longo do período.
Outras cores do hidrogênio:
As cores do hidrogênio são definidas conforme a fonte que é usada. No caso do hidrogênio verde, a eletricidade usada na eletrólise vem de fontes renováveis, como solar e eólica, mas ainda existem:
• O “hidrogênio marrom ou preto” é aquele produzido de carvão mineral – sem captura, utilização e sequestro de carbono (CCUS);
• O “hidrogênio cinza” é aquele produzido do gás natural sem CCUS;
• O “hidrogênio azul” tem se referido àquele produzido a partir de gás natural, mas com CCUS (eventualmente, se utiliza essa denominação também para o hidrogênio gerado a partir de outros combustíveis fósseis com CCUS);
• Há no mercado também menções a outras cores como o branco, referente ao hidrogênio natural ou geológico, e o turquesa, obtido por craqueamento térmico do metano, sem gerar CO2.
Estudo da EPE destaca que o hidrogênio obtido por outras rotas renováveis não tem sido incluído no conceito de “hidrogênio verde” como, por exemplo, a eletrólise da água a partir de hidreletricidade e a pirólise, gaseificação ou a biodigestão da biomassa ou de resíduos. O mesmo ocorre com o hidrogênio gerado por rotas com fontes nulas em emissões de carbono, como a energia nuclear
Histórico: O mercado global de hidrogênio ainda necessita de um arcabouço institucional, legal e regulatório adequado ao uso energético do hidrogênio para desenvolvimento da tecnologia e dar segurança à indústria e aos consumidores.
Sobre o avanço da tecnologia, também há questões a serem equacionadas mundialmente, como a governança institucional e legal, regulação e fiscalização do mercado; normativos para assegurar condições de segurança; certificação de processos; de recursos humanos e especificação do combustível.
Desde 2002, o mercado brasileiro de hidrogênio tem apresentado iniciativas para pesquisa e desenvolvimento da tecnologia, iniciando com o Programa Brasileiro de Hidrogênio e Sistemas Células a Combustível do Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT).
Posteriormente, em 2005, a iniciativa foi denominada de Programa de Ciência, Tecnologia e Inovação para a Economia do Hidrogênio, com a sigla PROH2. No mesmo ano, o Ministério de Minas e Energia (MME) coordenou o “Roteiro para a Estruturação da Economia do Hidrogênio no Brasil”, em parceria com o MCT, com especialistas do país e do exterior, empresas nacionais e estrangeiras, institutos e centros de pesquisa, agências reguladoras e institutos de metrologia.
O hidrogênio foi incluído no Plano
Nacional de Energia 2050, apontado como tecnologia disruptiva e elemento de interesse da estratégia para descarbonização da matriz energética, da inserção dos recursos energéticos distribuídos, da busca por ampliação das formas de armazenamento e gestão da flexibilidade, das perspectivas de aplicação da energia nuclear e do gás natural.
O PNE 2050 também aponta a perspectiva tecnológica do hidrogênio verde para o setor de transportes e a inserção de veículos elétricos, com a aplicação de células a combustível para produção de hidrogênio a partir de biocombustíveis e gás natural e biometano.
Outro ponto trazido no PNE 2050 é a perspectiva de mistura de hidrogênio nas redes de dutos de gás natural em porcentagens e com pressões limitadas para fins de transporte e armazenamento, como forma melhor de utilizar dutos de gás natural e de utilizar volumes importantes de hidrogênio com fins energéticos.
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Entenda o mercado e as atratividades desse energético gerado a partir das fontes renováveis
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