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Porque utilizaria o hidrogénio para a produção de energia?

29 Junho 2021 por John Armstrong
Porque utilizaria o hidrogénio para a produção de energia?

Esta pergunta intrigou-me bastante e quando recentemente fiz a pergunta sobre o meuRede LinkedIno correio rapidamente disparou para mais de 15.000 pontos de vista em alguns dias, à medida que o debate se desenrolava nos comentários. Infelizmente, com tais comentários no LinkedIn a verdadeira percepção pode perder-se no nevoeiro dos comentários e por isso pensei em partilhar um resumo num blogue.

 

A discussão foi desencadeada pelo anúncio da SSE e da Equinor de um plano para construir umcentral eléctrica de hidrogéniono Reino Unido.

Para ajudar a navegar neste tópico, forneci um guia de cores de hidrogénioaqui. Os autores sobre este tópico assumem frequentemente que o leitor médio sabe a diferença entre hidrogénio turquesa, rosa, azul e verde - a maior parte das vezes não me lembro, por isso não vejo porque o deveria fazer!

 

A minha pergunta estava particularmente focada no porquê de fazerazulhidrogénio (hidrogénio feito a partir de gás metano, com o dióxido de carbono capturado e armazenado no subsolo) ouverdehidrogénio (feito a partir de electricidade renovável) para depois o queimar numa central eléctrica - quando se podia simplesmente queimar metano numa central eléctrica tradicional e capturar o dióxido de carbono após o evento. Não parece fazer muito sentido utilizar a electricidade para fazer hidrogénio para depois o converter novamente em electricidade, no entanto, parece haver algumas boas razões que descrevi abaixo.

 

  • Captura Pré vs Pós-Combustão

 

Embora a captura do carbono pós combustão seja possível, não é 100% perfeita. Há algumas descrições úteis das diferentes tecnologias doDepartamento de Energia dos EUA. Para que a CAC funcione, o gás de combustão da central eléctrica precisa de ser limpo e depois comprimido (uma vez que praticamente sai à pressão atmosférica). O processo também requer condições bastante estáveis - pelo que a central eléctrica precisa de estar a funcionar num estado estável e não a subir ou descer rapidamente. A captura da pré-combustão será provavelmente mais limpa - uma vez que o processo é mais simples e não envolve a adição de outros poluentes, tais como os NOx do processo de combustão. No entanto, é uma forma muito intensiva de energia, pelo que a economia precisaria de se empilhar para o tornar competitivo em relação a outras tecnologias.

 

  • Equipamento

 

Estudosestudaram a utilização da tecnologia de turbinas a gás à saída para a produção de hidrogénio, o que parece possível sem desenvolvimentos tecnológicos significativos, no entanto, a captura de dióxido de carbono da combustão exigiu muito equipamento de processo adicional. Tudo isto necessita de espaço e custa dinheiro. Há também riscos associados - potencialmente deslocar uma instalação de algo que pode funcionar de forma largamente autónoma para mais de uma instalação química com riscos associados. Capturar o dióxido de carbono na central eléctrica também exigiria uma tubagem de volta para o local de armazenamento, enquanto que a queima de hidrogénio exigiria apenas uma tubagem para levar o hidrogénio até ao local.

 

  • Hidrogénio de lugares longínquos

 

No futuro, o hidrogénio poderá ser gerado na fonte do gás metano. Assim, em vez de transportar gás líquido como o GNL, o hidrogénio limpo é transportado em vez disso. Quando existe um fornecimento pronto de hidrogénio global, a produção de electricidade a partir desse hidrogénio pode muito bem fazer sentido, especialmente se a rede de gás existente tiver sido reposta para hidrogénio.

 

  • Flexibilidade

 

A geração de hidrogénio através de célula de combustível ou turbina será provavelmente muito mais flexível do que uma instalação que funcione com captura de carbono. Quando existisse uma extensa rede de hidrogénio, as instalações locais de 'pico' de hidrogénio poderiam ser utilizadas para apoiar a rede à medida que a procura mudasse. Devido aos curtos períodos de funcionamento, o hidrogénio forneceria uma solução verde.

 

O que está em causa é a economia comparativa.

 

Estas decisões são, em grande parte, sobre combustível, investimento e custos operacionais. Todas elas permanecem em grande parte desconhecidas no futuro e tornam difícil prever para onde se dirigirá o mercado. Isto diz respeito ao seu interesse em ver para onde as empresas se dirigem. No caso deSSE e Equinorelas estão a manter o dedo em ambas as tortas, procurando construir ambas num só local. Embora os seus prazos para a central de produção de hidrogénio estejam um pouco mais distantes, visando 2030, do que a CCGT (central de gás) com CCS (captura de carbono), para onde apontam para 2025.

 

  • Custo da electricidade - Grande parte da discussão sobre o hidrogénio é em torno de um 'fartura" de electricidade verde em certas alturas do dia, tornando o hidrogénio quase livre. A produção de energia a hidrogénio apresenta uma oportunidade de gerar hidrogénio quando o seu vento e o sol soalheiro são usados para a produção de electricidade à noite ou quando o seu vento não é tão forte. A economia disto tem muito a ver com os custos intradiários da electricidade, e neste caso, a tecnologia de baterias será um concorrente directo do hidrogénio.
  • Custo do hidrogénio - Como ummercado global de hidrogénio desenvolve ocustopor kw determinará se é melhor comprar hidrogénio ou gerar electricidade de uma forma diferente. Será necessário haver aqui um campo de jogo justo, uma vez que o hidrogénio importado terá de ter um custo que reconheça o carbono emitido no seu fabrico (é improvável que o hidrogénio azul seja completamente zero carbono).
  • Custos de equipamento - Osinvestimentos necessários serão provavelmente grandes. Na decisão de utilizar hidrogénio - ou metano para produção de electricidade, os custos comparativos do activo e as operações em curso tornar-se-ão importantes. Se a rede de gás existente tiver sido reposta para hidrogénio, então poderá ser mais fácil mudar para hidrogénio em vez de instalar novas infra-estruturas caras tanto para gás como para dióxido de carbono. Para referência, um artigo recente deArgusdestacou que até 2025 as Centrais de Ciclo Combinado de Gás com Captura de Carbono poderiam ser rentáveis. Isto veio com um preço de carbono de cerca de £35/T.

 

Tecnologia 'cisnes verdes'.

 

Nesta área, as mudanças tecnológicas são rápidas, e estas podem rapidamente fazer pender o equilíbrio entre uma tecnologia e outra. Com uma tecnologia tão jovem, é provável que em todo o sector haja muito mais perturbações à medida que os custos são reduzidos na geração renovável, produção de hidrogénio e utilização de energia.

 

Reflexões finais

 

Continuo a sentir que isto é bastante incerto quanto ao destino a dar ao mercado. Actualmente, o hidrogénio parece demasiado caro para ser utilizado como substituto de gás para centrais eléctricas - e talvez o nosso esforço deva ir no sentido de reduzir o impacto do carbono do hidrogénio já utilizado para fertilizantes, que já contribui para 2,5% das emissões globais. Sinto que esta ideia de um "excesso" de energia verde renovável é uma ligeira distracção, uma vez que mais redes interligadas permitem que a electricidade renovável chegue a mercados mais distantes.

Muitos projectos estão a ser anunciados, pelo que será interessante ver para onde acabam por ir!

 

Imagens utilizadas sob licença deistock.


Sobre John Armstrong

Armstrong

John Armstrong é um engenheiro cuja carreira abrangeu os extremos da indústria energética. Começou a sua carreira na construção de refinarias de petróleo antes de passar a trabalhar na produção de electricidade fóssil e renovável. John tem liderado o crescimento da energia descentralizada e do aquecimento urbano no Reino Unido e é um executivo experiente em infra-estruturas energéticas. John é Fellow do Institute of Mechanical Engineers, membro do Energy Institute e tem um MBA n Global Energy da Warwick Business School.


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