O que é o Hidrogênio Verde?
Ao considerar a crescente disposição política de adequação dos países à neutralidade de carbono, o Hidrogênio Verde surge como elemento chave para a transição energética e ao combate às mudanças climáticas. Trata-se de uma forma de produção de hidrogênio que utiliza eletricidade renovável para separar a molécula de água em hidrogênio e oxigênio, através de um processo chamado eletrólise.
A eletricidade utilizada para o processo de geração do Hidrogênio Verde se dá a partir de fontes renováveis, como energia solar, eólica, hidrelétrica e biomassa/biogás. Devido a este fator, o H2V se torna uma opção mais limpa, sustentável e capaz de substituir - por conta de seu alto poder calorífico - outros combustíveis, como petróleo.
Hoje, em torno de 95% do hidrogênio produzido no mundo tem como base fontes fósseis de geração de energia, em especial o gás natural oriundo das refinarias. Como neste processo utiliza fontes poluidoras (com emissão de carbono na atmosfera), o hidrogênio é classificado como cinza. Abaixo, listamos as principais classificações de Hidrogênio:
Como o Hidrogênio Verde pode ser aplicado?
O hidrogênio verde pode ser aplicado como combustível para transportes; criação de calor para a indústria de aço, cimento, papel e alumínio; construções residenciais ou comerciais, ou, ainda, como matéria-prima para produtos químicos, como metanol e fertilizantes.
Na indústria, destacam oportunidades em:
Refino de petróleo: Atualmente, as refinarias brasileiras são grandes consumidoras de hidrogênio. Cerca de 74% do hidrogênio consumido na indústria brasileira são destinados às operações de refino.
Produção de Fertilizantes: Setor que ocupa o lugar de segundo maior consumidor de Hidrogênio Verde no mundo, perdendo apenas para a indústria de refino. Os fertilizantes são fundamentais para o setor agrícola brasileiro. O recente conflito entre Rússia e Ucrânia fez com que os preços disparassem e o país buscasse alternativas para a demanda interna.
Indústria Química e Petroquímica: Com foco na produção de metanol - insumo muito utilizado para produzir biodiesel e formaldeído, a partir da hidrogenação de monóxido de carbono. Como as fábricas de metanol procuram os melhores caminhos para descarbonizar sua produção, o H2V se torna uma alternativa que compete com o Hidrogênio Cinza.
Siderurgia: A dependência das emissões de carbono por parte do setor de ferro e aço passa pela utilização do coque - produzido por superaquecimento de carvão na ausência de oxigênio. O Hidrogênio Verde da eletrólise poderá substituir o coque no processo produtivo, de forma a beneficiar o setor com a descarbonização e aprimorando o desenvolvimento sustentável.
Produção de cimento: Uma das principais etapas da produção de cimento é a utilização do carvão em pó para fornecer o calor necessário na condução do processo. A sugestão encontrada para diminuir a pegada de carbono é a utilização do Hidrogênio Verde neste processo de aquecimento. O processo não ficaria 100% limpo, mas a substituição pode contribuir com a diminuição de até 40% das emissões de CO2.
O uso de H2V como solução energética não é novo, entretanto, de acordo com o relatório de hidrogênio verde da Heinrich Böll Stiftung de 2021, existem três principais fatores que diferenciam o contexto atual com as experiências anteriores:
A urgência da descarbonização da matriz energética mundial;
O posicionamento favorável à economia de hidrogênio de vários governos e grandes players industriais;
Os recentes avanços tecnológicos com impactos positivos sobre a competitividade do hidrogênio.
As expectativas, de acordo com o Hydrogen Council (2020b), é que a demanda possa crescer de 70Mt ao ano para 500Mt em 2050, o que representaria: 6t de CO2 a menos na atmosfera, UR$ 2,5 trilhões em receitas anuais e 30 milhões de empregos diretos e indiretos em todo o mundo.
Segundo uma projeção da McKinsey & Company, se o Brasil assumir compromissos em relação às tecnologias e investimentos necessários para a sua implantação, o uso de hidrogênio verde poderia evitar a emissão de 75 milhões de toneladas de CO2 em 2040 na atmosfera.
Embora a produção de hidrogênio verde ainda seja relativamente cara em comparação com outras formas de produção de hidrogênio, muitos países e empresas estão investindo em pesquisas e desenvolvimento para tornar sua produção mais eficiente e econômica. Espera-se que, à medida que a tecnologia avança e a demanda por energias limpas aumenta, a produção de H2V se torne cada vez mais acessível e amplamente utilizada. Segundo projeções da Bloomberg Energy Finance (BNEF, 2020), o custo de sua produção por meio de fontes renováveis poderá ter uma redução significativa de custo até 2030, de forma a ampliar suas vantagens até 2050, graças aos investimentos no setor.
O processo de eletrólise consome uma quantidade considerável de energia elétrica. No gráfico abaixo, apresentamos os custos com eletricidade para produzir 1m³ de Hidrogênio Verde, em média, nos principais hubs de projetos no Brasil:
Simulamos os cenários para duas tensões de conexão da planta: 230 kV (rede básica) e 69 kV (rede de distribuição de alta tensão/subtransmissão). Dependendo da configuração e do mercado que a planta está inserida, os custos com energia elétrica podem variar entre R$ 11,80 e R$ 23,43 para cada m³ produzido.
Outro ponto importante que está em debate tange a questão da conexão ou não da planta de hidrogênio ao Sistema Interligado Nacional (SIN). Ambas opções apresentam oportunidades e ameaças. Caso a planta opte pela conexão no SIN, esta contará com um suprimento confiável, quase interruptível e mais barato. No entanto, pelo fato desta infraestrutura nacional conectar tanto usinas de geração renovável quanto fóssil, a certificação deste hidrogênio produzido como verde fica comprometida.
Em 13 de fevereiro, a Comissão Europeia deu um passo fundamental na proposição de diversas regras e definições, com detalhes, do que constitui hidrogênio renovável, através da adoção de atos delegados exigidos pela Diretiva de Energia Renovável. De acordo com o primeiro ato, todo novo eletrolisador usado para produção de hidrogênio deverá estar atrelado a uma nova capacidade de geração de energia renovável (em operação até no máximo 36 meses). De acordo com a entidade, este princípio visa “gerar um volume incremental de geração renovável, apoiando a descarbonização e evitando pressões de demanda no sistema elétrico atual”. Toda produção de hidrogênio deverá estar correlacionada com a geração de energia renovável numa base temporal. Até 2029 esta base será mensal, passando para horária a partir de 2030.
Com a projeção de produzir 10 milhões de toneladas de hidrogênio renovável, amônia e outros combustíveis limpos, por ano, até 2030, a comissão estima que serão necessários cerca de 500 TWh de energia para acomodar a entrada gradual em operação de eletrolisadores de grande escala.
Esses atos fazem parte de uma estrutura regulatória da União Europeia, que inclui investimentos em infraestrutura de energia e regras de apoio estatal. Além disso, consoante à Comissão Europeia, metas legislativas para o hidrogênio verde, nos setores de indústria e transporte, serão estabelecidas.
Exceções quanto aos critérios descritos acima serão aplicadas caso a geração de energia de um determinado país emita menos de 65 gramas de CO2 equivalente por kWh. Na União Europeia, por exemplo, apenas França e Suécia atendem esse critério. De acordo com dados do Ministério de Minas e Energia, no ano de 2021 a matriz elétrica brasileira possuía um fator de emissão médio de 54 gramas de CO2 equivalente por kWh, o que posiciona nosso país como potencial exportador de hidrogênio verde para o bloco europeu.
Empresas de diversos setores já iniciaram seus projetos aqui no Brasil. Embora alguns destes, em regime de pesquisa e desenvolvimento, já tenham iniciado suas operações, os projetos em escala comercial se encontram em fase de estudos.
Empresas interessadas na exploração do potencial do hidrogênio verde brasileiro estão buscando também sinergias com a infraestrutura portuária de apoio ao setor de petróleo e gás e a malha de dutos para escoamento já existente. Abaixo, listamos alguns dos principais projetos brasileiros de H2V:
Se interessou pelo assunto? Na plataforma ORBIS você conseguirá acessar outros projetos mapeados com maiores detalhes sobre a aplicação do Hidrogênio Verde, confira!
FONTES:
BloombergNEF. (2020). New Energy Outlook 2020. Retrieved from https://about.bnef.com/new-energy-outlook/
Heinrich Böll Stiftung. (2021). Green Hydrogen in Germany and Europe: Let’s not forget politics and social-ecological implications. Retrieved from https://www.boell.de/en/2021/04/16/green-hydrogen-germany-and-europe-lets-not-forget-politics-and-social-ecological
Hydrogen Council. (2020b). Path to hydrogen competitiveness: A cost perspective. Retrieved from https://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2020/07/Path-to-Hydrogen-Competitiveness_Full-Study_2020.pdf
International Renewable Energy Agency (IRENA). (2020). Renewable Power Generation Costs in 2019. Retrieved from https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/Jun/IRENA_Renewable-Power-Generation-Costs-2019.pdf
Santos, M. A. dos, & Santos, M. C. dos. (2005). Educação, ciência e tecnologia: novos desafios, velhos problemas. Editora Cortez.
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