É importante notar que, atualmente, menos de 2% da produção global de hidrogénio provém de eletrolisadores e de uma pequena parcela da reciclagem de energia. Numa altura em que se prevê que uma série de novas aplicações — para além da indústria e da química — utilizem o hidrogénio como propelente ou solução alternativa de armazenamento de energia, poderá ser útil rever a situação actual e o que esperar nos próximos anos.
Podemos atingir os 100% de hidrogénio verde hoje?
A produção global de hidrogénio está estimada em cerca de 70 milhões de toneladas (Mt), principalmente a partir de gás natural (75%) e carvão (23%). Produzir esta quantidade de hidrogénio requer níveis de consumo de 205 mil milhões de metros cúbicos de gás natural (6% do consumo global) e 107 Mt de carvão (2% do consumo global). Com base nos métodos de produção existentes, a produção global de hidrogénio é responsável por 830 Mt de emissões de CO2 anualmente. Produzir hidrogénio a partir de combustíveis fósseis sem captar o CO2 emitido durante a produção é o método mais barato (1 USD/kgH2).
Assim, à luz do último relatório do Painel Intergovernamental sobre Alterações Climáticas (IPCC), que demonstra que as emissões de gases com efeito de estufa provenientes de atividades humanas são responsáveis ​​por um aquecimento de aproximadamente 1,1°C desde 1850-1900, e utilizando estimativas médias para os próximos 20 anos, prevê-se que a temperatura global atinja ou ultrapasse um aumento de 1,5°C, com um impacto dramático no clima e na sociedade. É evidente que acelerar a transição para o "hidrogénio limpo" é crucial.

Se toda a produção actual de hidrogénio (70 milhões de toneladas) viesse da electrólise da água (que utiliza água e electricidade para criar hidrogénio), isso geraria uma procura anual de electricidade de 3.600 terawatts-hora (TWh), mais do que a electricidade produzida pela União Europeia num ano. A quantidade de água necessária para produzir H₂ por eletrólise seria de 617 milhões de metros cúbicos, aproximadamente o dobro do consumo atual de água para a produção de hidrogénio a partir do gás natural. Além disso, a quantidade de energia renovável disponível para a produção de hidrogénio continua a ser marginal e limitada a aplicações de pequena escala. O desafio é enorme, e é isso que fascina os engenheiros.
Como podemos obter hidrogénio limpo em grandes volumes?
Com a implementação do hidrogénio como fonte de energia alternativa e a forte procura para reduzir a pegada de carbono global durante o processo de conversão, a produção de hidrogénio necessita de ser localizada, armazenada e distribuída de forma mais eficiente.
Um relatório do Goldman Sachs de Setembro de 2020 sobre o hidrogénio verde estimou que, até 2050, a Europa necessitará de aumentar a sua capacidade de electrolisadores em 8.000 vezes em comparação com os níveis actuais. Ao mesmo tempo, os engenheiros terão de intensificar a investigação para tornar os eletrolisadores altamente eficientes, com tecnologias como os eletrolisadores de óxido sólido de alta temperatura (SOEs) a apresentarem um grande potencial.
Figura 01: Mapa global dos vales de hidrogénio em maio de 2021 - Fonte PRBX/FCH

Para atingir a meta de 2050 e o volume necessário de hidrogénio verde, foram implementadas várias iniciativas regionais em todo o mundo. Lançada há mais de 10 anos, a Europa está bem à frente neste aspeto e, em janeiro de 2021, foi lançada a "Plataforma Vale do Hidrogénio" para interligar projetos regionais e partilhar as melhores práticas. Originalmente encomendada pela União Europeia e desenvolvida pela Parceria Comum de Células de Combustível e Hidrogénio (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking), a plataforma "Mission Innovation Hydrogen Valley" despertou um grande interesse da comunidade global e abrange agora projetos em todo o mundo (Figura 01).


Quando o Vale do Hidrogénio se torna uma realidade:
Na Europa, o norte da Holanda tornou-se a primeira região a receber financiamento para o seu Vale do Hidrogénio. A candidatura do norte da Holanda ao financiamento foi aprovada pela Parceria Comum de Células de Combustível e Hidrogénio (FCH JU) da Comissão Europeia e, em janeiro de 2020, foi lançado o projeto de seis anos "Aplicações da energia H2 em ambientes de vale no norte da Holanda", conhecido como HEAVENN.
Figura 02: Projeto NortH2 e marcos rumo a 2050 - Fonte: PRBX/GASUNIE

O projeto HEAVENN é único porque abrange e liga toda a cadeia de valor do hidrogénio numa única região geográfica. Reúne 31 participantes públicos e privados de seis países europeus. Os projectos incluem a produção em larga escala de hidrogénio verde como matéria-prima para a indústria, o armazenamento, o transporte e a distribuição de hidrogénio, bem como a sua aplicação no fornecimento de energia à indústria, ao ambiente construído e aos transportes.

Dado o número de projectos que desenvolvem Vales do Hidrogénio em todo o mundo, não há dúvida de que o volume de hidrogénio verde aumentará rapidamente, mas o seu preço também diminuirá para menos de 1,5 €/kg.
O projeto NortH2 é um bom exemplo de um Vale do Hidrogénio e do seu ecossistema. Localizado em Eemshaven, no norte da Holanda, o projeto visa produzir um milhão de toneladas de hidrogénio por ano a partir de um parque eólico offshore. Como mostra a Figura 2, o NortH2 inclui a produção, o armazenamento, o transporte por gasoduto e a distribuição de hidrogénio.

Figura 03: Visão geral simplificada do armazenamento de energia - Fonte: PRBX/IEA

O hidrogénio pode oferecer soluções para o armazenamento de energia a longo prazo.
A experiência NortH2 representa também um excelente caso de negócio para avaliar o potencial da utilização do hidrogénio para armazenamento de energia, abordando um problema enfrentado por muitas operações de energia renovável quando têm excesso de eletricidade que não conseguem fornecer à rede, como ocorreu na Austrália e com os grandes parques eólicos.
Embora a conversão de energia renovável em hidrogénio através de electrolisadores, e de hidrogénio em electricidade através de células de combustível, não seja muito eficiente actualmente, houve progressos e a investigação está a avançar rapidamente. Como mostra a Figura 3, quando armazenado, o hidrogénio permanece disponível durante um período muito mais longo em comparação com outros métodos, e em volumes muito maiores. As células de combustível podem ser acionadas a pedido para abastecer a rede durante os períodos de pico de consumo.
A experiência NortH2 é apenas um exemplo entre muitos que demonstram como o hidrogénio contribuirá para a produção de energia livre de carbono e para o fornecimento de armazenamento de energia de alta capacidade.


Referências:
Powerbox (PRBX)

Iniciativa Conjunta de Células de Combustível e Hidrogénio

Aplicações da energia do hidrogénio nos ambientes de vale do norte da Holanda

NorteH2

Sobre o Powerbox

Fundada em 1974, com sede na Suécia e operação em 15 países de quatro continentes, a Powerbox serve clientes em todo o mundo. A empresa concentra-se em quatro grandes mercados — industrial, médico, transportes/ferroviário e defesa — para os quais concebe e comercializa sistemas de conversão de energia de alta qualidade para aplicações exigentes. A missão da Powerbox é utilizar a sua expertise para aumentar a competitividade dos seus clientes, atendendo a todas as suas necessidades energéticas. Todos os aspetos do negócio da empresa são orientados por este objetivo, desde o design de componentes avançados até à prestação de um serviço de atendimento ao cliente de excelência. A Powerbox é reconhecida pelas suas inovações tecnológicas que reduzem o consumo de energia e pela sua capacidade de gerir todo o ciclo de vida do produto, minimizando o impacto ambiental. A Powerbox faz parte do Grupo Cosel.

 


Sobre o autor:
Patrick Le Fèvre, Diretor de Marketing e Comunicação da Powerbox, é um profissional de marketing altamente experiente e engenheiro certificado com 35 anos de percurso de sucesso na eletrónica de potência. Foi pioneiro na comercialização de novas tecnologias, como a energia digital, e em iniciativas técnicas para reduzir o consumo de energia. Le Fèvre é autor e apresentador de numerosos artigos e documentos técnicos em importantes conferências internacionais de electrónica de potência. Estes trabalhos foram publicados mais de 350 vezes em órgãos de comunicação social de todo o mundo. Participa também em diversos fóruns ambientais, partilhando a sua experiência e conhecimento em energia limpa.

Patrick Le Fèvre,
Diretor de Marketing e Comunicação da Powerbox