Hidrogénio verde e de baixo carbono na transição energética

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07-10-2024 |
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O que se entende por hidrogénio verde e de baixo carbono e porque é que desempenha um papel central no caminho de transição para um modelo de crescimento sustentável.Vamos descobrir suas aplicações

O interesse pelo potencial do hidrogénio é hoje elevado, mas parece que a sua utilização é particularmente favorecida pelo momento histórico.A vontade política, institucional e industrial de acelerar a transição para economias mais sustentáveis atento ao uso e consumo de recursos, ao impacto no meio ambiente e nas pessoas.

O hidrogênio é um transportador, não uma fonte de energia.Isto significa que não está presente na natureza, a menos que esteja ligado a outros elementos como a água, mas deve ser produzido por outras fontes de energia.Para compreender melhor como pode desempenhar um papel verdadeiramente estratégico na descarbonização das nossas sociedades, precisamos de compreender como o hidrogénio pode ser produzido e quais podem ser as suas utilizações.

Como o hidrogênio é produzido

O hidrogênio pode ser produzido de muitas maneiras e cada um corresponde a uma parcela diferente de emissões.Abaixo está um vocabulário útil:

Hidrogênio produzido com eletricidade ou baixo carbono (hidrogénio baseado em eletricidade ou hidrogénio com baixo teor de carbono):nesse caso o hidrogênio é obtido da água por eletrólise utilizando eletricidade, agora produzida principalmente a partir de combustíveis fósseis.Este processo ocorre na presença de temperaturas muito elevadas, estamos a falar de centenas de graus, e o consumo de energia é consequentemente muito elevado.O hidrogénio de baixo carbono também é obtido através da reforma do biogás, ou seja, quando uma mistura gasosa de monóxido de carbono e hidrogénio é obtida a partir da transformação de um hidrocarboneto com elevado poder calorífico.Finalmente, através da conversão bioquímica da biomassa.
Se a energia for produzida a partir de fontes renováveis falamos de hidrogénio renovável ou hidrogénio verde (hidrogénio renovável ou hidrogénio limpo).Neste último caso, as emissões de gases com efeito de estufa são próximas de zero.
Hidrogênio produzido a partir de resíduos (hidrogênio circular):produzido pela sinergia entre o setor dedicado à gestão e eliminação de resíduos e o da indústria química, o hidrogénio circular é uma das formas de hidrogénio de baixo carbono.Através da tecnologia de resíduos para produtos químicos, processo de oxidação parcial de resíduos não recicláveis, é possível obter um gás de síntese, também chamado de gás circular.Este último pode ser utilizado como base para a produção de hidrogénio, definido como “circular” por ser obtido a partir da conversão química de materiais pós-consumo assim recuperados, evitando ao mesmo tempo a sua eliminação em aterro ou por incineração.
Hidrogênio produzido a partir de fontes fósseis (hidrogênio de base fóssil):indica a produção de hidrogénio a partir de combustíveis fósseis, através da reforma do gás natural ou da gaseificação do carvão.Estas são as duas formas de hidrogênio mais fortemente emissivas, convencionalmente conhecidas, respectivamente, como hidrogênio cinza e hidrogênio preto.
Hidrogênio produzido a partir de fósseis com captura de carbono ou baixo carbono (hidrogénio fóssil com captura de carbono ou hidrogénio azul):se o processo descrito acima for combinado com um sistema de captura de até 90% de carbono, obtém-se uma forma de hidrogênio menos emissiva que o hidrogênio cinza, mas não tão virtuosa quanto o hidrogênio verde.Tecnologias de produção de hidrogênio azul elétrico estão disponíveis no mercado.A sua arquitectura é semelhante à da reforma a vapor tradicional, à qual, no entanto, se acrescenta a utilização de electricidade para alimentar as reacções endotérmicas da reforma a vapor do metano e de um sistema de captura de CO2.
Combustíveis sintéticos derivados do hidrogênio (combustíveis sintéticos derivados do hidrogénio):trata-se de combustíveis sintéticos derivados do hidrogénio, como o querosene sintético para a aviação, o diesel sintético para automóveis ou, novamente, diversas moléculas utilizadas na química e nos fertilizantes.

Convencionalmente, os termos são usados hidrogênio verde, azul e cinza para indicar, respectivamente, o hidrogênio produzido por energia renovável, com captura de carbono e de combustíveis fósseis.

energie rinnovabili e idrogeno verde — Se a eletricidade utilizada for produzida a partir de fontes renováveis, diz-se que o hidrogénio é verde © NanoStockk/iStockphoto

Por que a União Europeia está a apostar no hidrogénio

Esta transportadora é considerada por Comissão Europeia um pilar do reinício económico sustentável a partir COVID 19.Não só isso, é considerado um factor chave no caminho da transição energética para o cumprimento dos compromissos assumidos em 2015 com a assinatura doAcordo de Paris e a consecução da neutralidade climática até 2050, ou seja, o equilíbrio entre as emissões e a absorção de carbono.No Perspectivas Renováveis Globais 2020, Irena estima que para atingir as metas estabelecidas pelo Acordo de Paris, 8% da energia consumida no planeta terá de ser produzida com hidrogénio.

Hidrogénio verde, 3 fases para o crescimento

Para que desempenhe um papel verdadeiramente estratégico no caminho da transição energética, a sua produção terá de ocorrer através de energias renováveis.O verdadeiro objetivo, portanto, é aumentar a produção de hidrogénio verde.Para tal, recomenda o executivo europeu, será necessário desenvolver projetos de grande escala, de amplo escopo, de modo a reduzir o custo de produção e torná-lo mais conveniente.

Para construir um ecossistema dinâmico, a Comissão propõe o crescimento em três fases:

primeira fase:instalar 6 GW de eletrolisadores por 2024 e produzir até 1 milhão de toneladas de hidrogênio verde;
segunda fase:instalar 40 GW de eletrolisadores por 2030 e produzir até 10 milhões de toneladas;
terceira fase:graças ao desenvolvimento de projetos de grande escala, o hidrogénio verde deverá chegar ao vencimento entre 2030 e 2050, ao mesmo tempo que a produção massiva de energia renovável.

As aplicações do hidrogênio

Para acelerar a investigação e aplicação de tecnologias de hidrogénio, as chamadas vale do hidrogênio, um nome que lembra o do famoso Vale do Silício.Estas são áreas geograficamente delimitadas que surgirão em todo o mundo para implementar e testar uma infraestrutura dedicada ao transporte de energia, ao aquecimento residencial e industrial e ao equilíbrio da rede.Como parte do projeto europeu Ipcei Hy2Use, foi atribuída uma contribuição a fundo perdido de 194 milhões de euros à empresa italiana NextChem para o desenvolvimento de uma central de resíduos para hidrogénio.Na fase inicial, está prevista a produção de 1.500 toneladas anuais de hidrogênio e 55 mil toneladas anuais de etanol.A produção de hidrogénio crescerá de acordo com a evolução da procura, até 20 mil toneladas por ano.O projeto constitui o vale do hidrogénio em Roma, que será a primeira incubadora tecnológica à escala industrial para o desenvolvimento da cadeia de abastecimento nacional de produção, transporte, acumulação e utilização de hidrogénio.O hidrogénio circular tem um custo competitivo em comparação com o hidrogénio cinzento, o que pode incentivar a sua adoção mais ampla.

A curto prazo, o hidrogénio renovável e de baixo carbono poderá encontrar fácil aplicação em refinarias, nas plantas de produção de amônia E fertilizantes.Entre estes está o projeto Madoqua, para o qual a NextChem recebeu um pré-Feed de serviços de engenharia, que envolve a produção de amoníaco verde e o seu transporte para o Norte da Europa.Além disso, também pode ser aplicado em indústrias intensivas em energia, por exemplo produtos siderúrgicos ou químicos, em transporte marítimo e pesado, em borracha ou ferro, contribuindo para a redução de emissões.

Para eles células de combustível de hidrogênio teremos de esperar, mas tanto o programa de financiamento Horizonte Europa como a empresa comum Pilha de combustível e hidrogénio visam acelerar a liderança tecnológica da Europa.

Transporte e acumulação

O armazenamento de hidrogênio pode ser físico (em cilindros pressurizados) ou químico, ou seja, ligando o hidrogênio a compostos químicos líquidos e estáveis que podem ser transportados mais facilmente.O hidrogênio pode ser transportado puro ou misto, ajustar gasoso ou líquido, ao longo da rede de gás ou com camiões ou navios atracando em terminais de GNL.A mistura, note-se, diminui o valor do hidrogénio e também altera a qualidade do gás natural consumido.Corre-se então o risco de fragmentar o mercado se forem aceites normas diferentes na concepção da infra-estrutura e das aplicações para o utilizador final.Por outro lado, é a solução mais conveniente no momento:envolve a reconversão da infraestrutura de gás para poder distribuir, armazenar e fornecer grandes volumes de hidrogénio, potencialmente a longas distâncias.

A transportadora pode ser armazenada para cobrir picos de demanda e garantir fornecimento seguro de energia.Assim como para dar flexibilidade à rede e favorecer os chamados cópula do setor, ou seja, a integração entre as redes de electricidade e de gás.Desenhar a infraestrutura para a passagem do hidrogénio só será possível após análise do tipo de produção, da procura e dos custos de transporte, também à luz da revisão em curso do regulamento sobre redes transeuropeias de energia (Dez-E).

Quanto custa o hidrogênio verde

Para ser mais amplamente utilizado, o hidrogénio verde terá de se tornar mais conveniente.Hoje não é:custa entre 2,5 e 5,5 euros por quilo, contra 2 euros por quilo para o azul e 1,5 euros para o cinzento.Os valores estão informados no relatório Futuro do hidrogênio da Agência Internacional de Energia (AIE) e baseiam-se num custo de electricidade entre 35 e 87 euros por megawatt hora (MWh).Números que refletem a continuação flutuação nos preços das matérias-primas com que se produz hidrogénio, disparou devido ao forte clima de incerteza ditado pelas contínuas mudanças que afectam o cenário geopolítico e energético.

De qualquer forma, um ponto permanece firme:o preço do hidrogénio renovável cairá se a produção através de eletricidade aumentar eletrolisadores e acesso a energia renovável de baixo custo.O objetivo comunitário é atingir 1,8 euros por quilograma até 2030.Ser capaz de calibrar o investimentos de entidades privadas será, portanto, uma prioridade.Empenhados neste sentido estão os 190 CEOs do mesmo número de empresas mundialmente famosas que fazem parte doConselho Internacional do Hidrogénio e os muitos representantes de instituições, indústrias, sociedades civis que se juntam aoAliança Europeia para o Hidrogénio Limpo (Aliança para o Hidrogénio Limpo), lançada no mesmo dia da Estratégia para implementar os seus objetivos.

Actualmente, na União Europeia, cerca de 280 empresas, 60 por cento das quais pequenas e médias empresas, trabalham na produção e fornecimento de electrolisadores, e mais de 1 gigawatt (GW) está em preparação.A capacidade total de produção europeia é atualmente inferior a 1 GW por ano.A vontade da indústria europeia é conseguir 40 GW de eletrolisadores até 2030 na Europa e o mesmo número nas áreas de exportação da UE.Para dar um exemplo prático, com 1MW de eletrólise são produzidos 400 kg de hidrogénio verde em 24 horas e com um kg de hidrogénio um carro pode percorrer 100 km.

Um estudo interno do executivo europeu, Geração de hidrogénio na Europa:Visão geral dos custos e principais benefícios, explica que até 2030 a construção de eletrolisadores terá que absorver entre 24 e 42 mil milhões de euros.Estes terão de ser ligados a 80-120 GW de capacidade de produção de energia eólica e solar fotovoltaica, com mais 220-340 mil milhões de euros. 11 bilhões serão utilizados para retrofit, termo técnico para adaptação, de usinas com sistemas de captura e armazenamento de carbono.Outros 65 bilhões serão destinados ao transporte, distribuição e armazenamento do transportador.A instalação de 400 novos postos de abastecimento, face aos cerca de 100 actualmente existentes, poderá exigir recursos que vão desde 850 e 1.000 milhões de euros.

Como estimular a procura de hidrogénio

A Comissão Europeia pretende igualar o aumento da oferta de hidrogénio renovável e de baixo carbono com um aumento da solicitar.Isto exigirá uma ampla disponibilidade de matérias-primas, de acordo com o Plano de Acção para Matérias-Primas Críticas (Plano de ação para matérias-primas) que pretende reduzir a dependência da Europa em relação a países terceiros e diversificar a sua oferta.E exigirá a implementação do novo Plano de Acção para a economia circular (Plano de ação para a economia circular), para estimular um modelo económico mais circular que respeite o ambiente e a saúde humana.

Serão, portanto, necessários políticas de apoio.O executivo está a considerar várias opções, incluindo a introdução de cotas mínimas de hidrogénio renovável (incluindo baixo carbono), ou seus derivados, em setores específicos.Ou a adopção de um limiar ou de um padrão comum nas emissões de carbono para promover a produção de hidrogénio de baixo ou zero impacto.

Um quadro político de apoio encontrará terreno fértil no Diretiva europeia sobre energias renováveis e noSistema de comércio de emissões, o sistema de comércio de licenças de emissão da União.A estes são adicionados os Plano de meta climática para 2030, o plano para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em 55 por cento em comparação com os níveis pré-industriais, e o Política industrial, o enredo da estratégia industrial.Prontos para apoiá-lo estarão os instrumentos financeiros de Próxima geração da UE.

No geral, esta complexa estrutura regulatória visa oferecer um apoio diferenciado, tendo em conta o tipo de hidrogénio produzido, à maturidade tecnológica de cada Estado-Membro.Sem esquecer de garantir a interoperabilidade dos mercados de hidrogénio puro, para o qual poderão ser necessárias regras operacionais transfronteiriças ou normas de qualidade comuns, relativas à pureza ou aos limiares de contaminantes.

Garantia de origem do hidrogénio renovável

Em junho de 2020, a União Europeia lançou um esquema para certificação e o garantia de origem do hidrogénio produzidos com energia renovável.O'anúncio do Comissário Europeu da Energia Kadri Simson, durante o evento digital do passado dia 12 de fevereiro "Conferência do Hidrogénio da Europa Central e Oriental", confirma os compromissos assumidos até agora.Algumas das medidas também são esperadas para junho Adequado para 55, um pacote com o qual a Europa pretende reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em 55 por cento até 2030, entre os pilares da Acordo Verde Europeu.

Hidrogênio no Pnrr

Quase todos os Estados-Membros incluíram o hidrogénio nas suas Plano Nacional de Energia e Clima (Pniec), com os quais estabelecem objetivos de eficiência energética, fontes renováveis e redução das emissões de dióxido de carbono.Compartilhar ideias na plataforma é útil nesse sentido HyNet desenvolvido pela Direcção Geral de Energia do executivo europeu.

No Plano Nacional de Recuperação e Resiliência (Pnrr) o hidrogénio é visto como um elemento-chave para ajudar a descarbonizar sectores difíceis de reduzir, como são chamados os sectores caracterizados por elevada intensidade energética e sem opções de electrificação escaláveis.Estes incluem os sectores de produtos químicos básicos, como o amoníaco e o metanol, e a refinação de petróleo, o aço e o vidro.Especificamente, o hidrogénio enquadra-se na Missão 2, Componente 2 M2C2 – Energias renováveis, hidrogénio, redes e mobilidade sustentável, à qual o governo destinou um total de 59,46 mil milhões de euros.Especificamente, os recursos mais elevados destinam-se a promover a utilização do hidrogénio em sectores difícil de diminuir (2 mil milhões de euros), à produção de hidrogénio em áreas industriais abandonadas (500 milhões) e a experimentação de hidrogénio para o transporte ferroviário (300 milhões).

110 milhões dos 160 milhões previstos para investimento em investigação e desenvolvimento de hidrogénio foram alocados, no verão de 2022, pelo Ministério da Transição Ecológica para Plano de pesquisa operacional (Por).O plano é desenvolvido pela ENEA, que tem direito à maior parte dos fundos (75 milhões) em colaboração com a CNR e a RSE, e terá como foco toda a cadeia de valor da transportadora:produção, armazenamento, distribuição e usos finais, aos quais será alocada uma quantidade diferente de recursos.Até 2025, os resultados esperados das atividades de investigação relacionadas com a produção de hidrogénio a partir de fontes renováveis e de eletricidade da rede para reduzir a emissão de gases que alteram o clima serão transferidos para a indústria italiana para impulsionar a transição verde do país.

Para 14 nações, o hidrogénio é uma solução a considerar para infraestruturas alternativas.26 assinaram o documento político Iniciativa Hidrogénio, durante a reunião informal de Ministros da Energia realizada em Linz, na Áustria, já em setembro de 2018.

De 2021 a 2027 poderão beneficiar dos recursos disponibilizados com oFundo Europeu de Desenvolvimento Regional e o Fundo de coesão, que estimulam a transferência de tecnologia, parcerias público-privadas e projetos-piloto para desenvolver soluções inovadoras no domínio das energias renováveis e do hidrogénio hipocarbónico.

Em conclusão, o hidrogénio oferecerá uma ótima oportunidade restaurar a saúde da União Europeia e forjar alianças para diversificar e garantir o abastecimento de energia.Possíveis parceiros incluem Austrália, Canadá, Noruega, Coreia do Sul e, acima de tudo, Norte da África devido à sua proximidade geográfica e ao seu rico potencial em termos de crescimento de tecnologias renováveis.Sem esquecer a inovação promovida em Japão ou no Estados Unidos, por exemplo.Dado que o hidrogénio é um mercado emergente, a Comissão desenvolverá um sistema para transações de hidrogénio em euros, ajudando assim a consolidar o papel da moeda no comércio de energia sustentável.

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