MEGATENDÊNCIA DO HIDROGÉNIO: HIDROGÉNIO VERDE O COMBUSTÍVEL DO FUTURO?

HIDROGÉNIO - UM TUDO-EM-UM

Grandes esperanças estão a ser depositadas no hidrogénio como um portador de energia. O hidrogénio parece ser a solução, especialmente para os sectores económicos e industriais que ainda hoje são difíceis de descarbonizar e que estão sobrecarregados com elevadas emissões de gases com efeito de estufa. Como versátil, o hidrogénio pode ser utilizado de muitas maneiras. Não é apenas um portador de energia, mas é também utilizado como matéria-prima para fins industriais. No entanto, a sua produção actual é muito intensiva em energia e associada a elevadas emissões.

No futuro, o hidrogénio poderá ser produzido em grandes quantidades através da utilização de energias renováveis. Os processos técnicos que tornam isto possível foram testados e já estão a ser utilizados. Assim, o hidrogénio neutro para o clima poderia tornar-se a força motriz de uma economia de hidrogénio em expansão. Gostaríamos de analisar as suas múltiplas utilizações e aplicações e convidar especialistas a contribuir para um diálogo objectivo sobre o tema do hidrogénio.

O tema do hidrogénio não é novo. A investigação das tecnologias correspondentes está a decorrer há muito tempo. Desde a sua descoberta no século XVIII, houve várias aplicações. Mas qual é a situação actual da tecnologia do hidrogénio e que aplicações estão actualmente a ser desenvolvidas? Estas são as questões com que lidamos neste tópico especial. Um dos focos é a contribuição que o hidrogénio neutro para o clima dá à transição energética.

PORQUÊ UTILIZAR HIDROGÉNIO PARA A TRANSIÇÃO ENERGÉTICA?

O hidrogénio, ou H2 para abreviar, não é apenas o elemento mais abundante no universo. Caracteriza-se por uma vasta gama de propriedades úteis. Estes tornam o hidrogénio atractivo para a utilização de energia. Tem uma alta densidade energética, pode ser armazenada e transportada sob a forma líquida ou gasosa. A sua combustão não produz emissões.

A única desvantagem é que o hidrogénio não existe na terra em forma pura, mas apenas na forma vinculada. Para poder ser utilizado como portador de energia, tem primeiro de ser produzido. Isto é possível através de vários processos de produção. Uma delas é o processo de energia para o gás em combinação com a electrólise. Sob tensão eléctrica, a água (H2O) pode ser dividida nos seus componentes hidrogénio (H2) e oxigénio (O2) com a ajuda de um electrolisador.

No entanto, este processo e o electrolisador requerem energia - muita energia! E é aqui que entra em jogo a energia renovável, pois pode fornecer a energia necessária mas sem produzir emissões.

O QUE É QUE A COLORAÇÃO DIZ SOBRE O HIDROGÉNIO?

O hidrogénio em si mesmo é um elemento incolor. No entanto, o hidrogénio produzido através do processo power-to-gas é descrito como "verde". Esta coloração é feita em ligação com a fonte de energia, ou seja, de onde provém a energia necessária para produzir o hidrogénio. Se o hidrogénio for verde, a electricidade verde, ou seja, a energia renovável, é utilizada para a sua produção. No caso do hidrogénio "cinzento" e "azul", a energia necessária provém de fontes de energia fóssil, ou seja, o carvão, o petróleo ou o gás são utilizados como transportadores de energia. Isto resulta em emissões durante a sua produção.

Ao contrário do hidrogénio cinzento, as emissões de hidrogénio azul não devem escapar sem impedimentos para a atmosfera. Em vez disso, estão planeadas outras etapas de armazenamento para ligar as emissões de CO2 e injectá-las em camadas profundas da terra, por exemplo. Com hidrogénio "turquesa", os resíduos de carbono permanecem na forma sólida e devem também ser armazenados temporariamente.

Tanto a produção de hidrogénio azul como turquesa são controversas no que diz respeito à transição energética. Segundo os críticos, ambos não levam a um afastamento dos combustíveis fósseis, mas sim a uma continuação da sua utilização. Enquanto que o hidrogénio verde é alimentado a partir de energias renováveis e, portanto, a energia limpa pode ser utilizada para a electrólise. Isto poderia, portanto, ser produzido de uma forma neutra do ponto de vista climático.

BRAÇO ESTENDIDO DE CRIAÇÃO DE VALOR REGIONAL

O hidrogénio produzido a partir de electricidade verde é considerado como o portador de energia do futuro e é uma componente importante da transição energética. No entanto, a sua produção tem sido até agora cara e complexa, razão pela qual a sua utilização deve ser preferencialmente em áreas onde a electrificação e a utilização directa de energias renováveis não é possível.

Alguns projectos de demonstração já foram implementados. Nestes, foi fornecida prova técnica de que o hidrogénio verde pode ser produzido através da energia para o gás e do processo de electrólise. Os aspectos económicos estão também a ser investigados. Os projectos de demonstração muitas vezes lançam os alicerces para novos projectos de orientação de novas tecnologias para a economia de mercado a nível de infra-estruturas e a uma escala maior.

As regiões que já investiram na expansão das energias renováveis poderiam beneficiar do desenvolvimento de novas infra-estruturas de hidrogénio. Para eles, o hidrogénio verde traria uma vantagem adicional na criação de valor regional. Através da instalação e funcionamento de centrais de energia renovável, poderiam ser gerados rendimentos para além da "colheita de electricidade", através do desenvolvimento de uma infra-estrutura de hidrogénio.

QUAIS SÃO AS APLICAÇÕES DO HIDROGÉNIO VERDE?

Gama de aplicações para hidrogénio verde e para acoplamento sectorial:

O hidrogénio verde pode ser utilizado como portador e recurso energético nas áreas da geração de energia e calor, indústria, transportes e edifícios. Em particular, oferece uma vasta gama de utilizações possíveis para o chamado acoplamento sectorial. O espectro das suas aplicações é aqui brevemente delineado, mas sem entrar em mais detalhes.

Hidrogénio verde para a indústria

Grandes quantidades de hidrogénio já estão a ser utilizadas na indústria. Não teriam de ser desenvolvidos novos campos de aplicação para estes sectores. Ao invés, o hidrogénio cinzento poderia ser substituído por hidrogénio verde. Isto permitiria a muitos sectores industriais com emissões elevadas reduzir as suas emissões.

Produção de electricidade com células de combustível

Outra opção é converter o hidrogénio verde de volta em electricidade. Pode ser convertido em electricidade através da utilização de células de combustível. Desta forma, o hidrogénio verde poderia ser utilizado como combustível, mas também poderia ser utilizado para gerar calor nos edifícios. Especialmente para o fornecimento descentralizado de energia e como substituto dos geradores a diesel, as células de combustível teriam potencial em combinação com a PV e outras tecnologias renováveis. No entanto, perde-se muita energia durante a conversão de novo em electricidade.

Veículos movidos a hidrogénio verde

Os veículos movidos por células de combustível já se encontram no mercado. A sua difusão é apenas baixa, uma vez que é semelhante ao aparecimento da electromobilidade. Os veículos são caros de adquirir e de operar. Além disso, a utilização directa de electricidade em veículos eléctricos é mais eficiente e requer menos instalações para gerar electricidade. Além disso, não existe actualmente uma rede de estações de abastecimento de hidrogénio a nível nacional. No entanto, isto está a ser gradualmente expandido. No final de 2021, cerca de 100 estações de enchimento de hidrogénio deverão estar prontas para utilização na Alemanha.

Enquanto a utilização de veículos a hidrogénio no transporte ainda é restringida, há uma maior utilização de veículos a pilhas de combustível no campo dos chamados camiões industriais. Por exemplo, os empilhadores e tractores de reboque são movidos por tecnologia de propulsão a hidrogénio. Os autocarros com pilhas de combustível atingiram também um elevado nível de maturidade técnica e são utilizados por empresas de transporte urbano. Estes são frequentemente híbridos combinados com um motor eléctrico.

Hidrogénio verde no transporte ferroviário e de mercadorias pesadas

Para longas distâncias, como o tráfego de mercadorias pesadas nas estradas, mas também para o transporte ferroviário, os combustíveis à base de electricidade, como o hidrogénio, também são adequados. Os primeiros comboios a hidrogénio já foram testados em pistas de ensaio. Mas o seu número é controlável. Embora eles, tal como os veículos pesados de mercadorias, sejam considerados como tendo boas hipóteses de utilizar a tecnologia do hidrogénio verde.

Hidrogénio verde no transporte marítimo e aéreo

Está a ser feito um trabalho igualmente intensivo em aviões e navios híbridos com base na tecnologia do hidrogénio. No sector do voo, os primeiros protótipos provaram a sua funcionalidade. A interacção entre o motor eléctrico e a célula de combustível foi testada.

Os sistemas de propulsão híbridos-eléctricos para navios também poderiam ser utilizados de uma forma amiga do clima. Por exemplo, os navios de carga e de cruzeiro poderiam utilizar células de combustível para cobrir as suas necessidades de electricidade e aquecimento durante a sua estadia nos portos. As cidades portuárias estão expostas a cargas ambientais e de emissões elevadas causadas por navios. As tecnologias do hidrogénio verde poderiam oferecer uma alternativa limpa aos geradores a diesel e libertar as cidades portuárias das emissões.

O QUE ESTÁ ACTUALMENTE A ATRASAR A DESCOLAGEM DO MERCADO DE UMA ECONOMIA VERDE DE HIDROGÉNIO?

Como demonstrado, há muitas aplicações possíveis para o hidrogénio verde. No entanto, ainda há poucas provas de um aumento do mercado de aplicações de hidrogénio. O que é que impede o desenvolvimento de uma economia de hidrogénio?

Vários obstáculos poderiam ser aqui citados. Pois apesar do progresso tecnológico dos últimos anos, por exemplo no campo da produção de células de combustível, da investigação de materiais ou dos ganhos de eficiência na produção de hidrogénio verde, a tecnologia continua a ser dispendiosa. Os elevados custos de fabrico são um obstáculo-chave à implantação da tecnologia.

Ao mesmo tempo, outras tecnologias e aplicações ecológicas estão a entrar no mercado. As aplicações de hidrogénio têm de competir com estas. Especialmente porque muitas das tecnologias já estão maduras - palavras-chave: electromobilidade, sistemas de armazenamento de energia baseados em lítio-ião ou sistemas digitais de eficiência energética. As reservas sobre a tecnologia são também um obstáculo central.

Assim, não são apenas os factores tecnológicos e financeiros que importam. São necessários actores, estruturas, mercados e um quadro legal para que uma economia verde de hidrogénio se estabeleça. Também são necessários casos comerciais para aplicações de hidrogénio verde e uma crescente expansão das energias renováveis, a fim de se poder produzir hidrogénio verde a partir de fontes de energia limpa.

Ao mesmo tempo, são necessários investimentos numa infra-estrutura de hidrogénio, ou seja, para além das centrais eléctricas a gás, são necessários investimentos em logística, armazenamento e transporte. Sem financiamento de arranque, como tem acontecido com as energias renováveis, armazenamento de energia, electromobilidade e tecnologias de eficiência energética, uma economia de hidrogénio não será capaz de se desenvolver suficientemente.

PROGRAMAS DE FINANCIAMENTO

Nos últimos anos, o governo alemão tem lançado programas de financiamento para a tecnologia do hidrogénio. Mais recentemente, no Verão de 2020, lançou a sua "Estratégia Nacional do Hidrogénio" e com ela a promoção mais abrangente das tecnologias do hidrogénio até à data. Com um catálogo de um total de 38 medidas, os projectos próximos do mercado serão financiados a partir do programa nos próximos anos.

Mais informações sobre os projectos financiados podem ser encontradas na seguinte ligação:

Programa de financiamento de hidrogênio do BMBF

CONCLUSÃO

No que respeita ao hidrogénio verde, podem ser identificadas numerosas aplicações que tornam a tecnologia atractiva para uma maior utilização de energias renováveis. Apenas para chegar a este ponto, há ainda actualmente uma série de obstáculos a ultrapassar. Estes tornam a divulgação difícil e impedem o desenvolvimento do mercado de uma economia verde de hidrogénio. Contudo, uma troca de experiências e a identificação de caminhos viáveis pode ajudar na disseminação da tecnologia do hidrogénio.

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