AleaSoft, 21 de enero de 2020. O hidrogénio será o combustível do futuro e, passo a passo, substituirá todos os combustíveis fósseis atuais. A AleaSoft realizou uma análise do impacto do hidrogénio no setor energético como fator-chave na transição ecológica e um resumo da utilização atual e futura deste gás em vários setores da economia.
O hidrogénio é o elemento mais abundante no universo. É utilizado como insumo na refinação de petróleo, na produção de amoníaco e metanol e na fabricação de aço. A demanda mundial atual de hidrogénio é superior a 70 milhões de toneladas por ano.
O fornecimento de hidrogénio a utilizadores industriais é agora um negócio importante em todo o mundo. A demanda de hidrogénio, que mais do que triplicou desde 1975, continua a aumentar, sendo quase totalmente abastecida por combustíveis fósseis, com 6% do gás natural global e 2% do carvão global destinados à produção de hidrogénio.
Fonte: Elaborado pela AleaSoft com base em dados da AIE.O número de países com políticas que apoiam diretamente o investimento em tecnologias de hidrogénio está a aumentar, juntamente com o número de setores aos quais se dirigem. Existem cerca de 50 objetivos, mandatos e incentivos políticos em vigor atualmente que apoiam diretamente o hidrogénio, a maioria deles focados no setor dos transportes.
Produção de hidrogénio
Quase todo o hidrogénio atual é produzido a partir de hidrocarbonetos, como gás natural e carvão. Como consequência, a produção de hidrogénio é responsável pela emissão de cerca de 830 milhões de toneladas de dióxido de carbono por ano, o equivalente às emissões de CO2 do Reino Unido e da França juntos.
No entanto, existe uma alternativa não poluente, o chamado hidrogénio verde. Trata-se do hidrogénio obtido através da eletrólise da água. Este processo requer eletricidade, pelo que, se for utilizada energia proveniente de uma fonte renovável, o hidrogénio obtido não terá emissões no processo.
Obtenção de hidrogénio verde por eletrólise da água a partir de fontes de energia renováveis.Fonte: Wood Mackenzie
Com a diminuição dos custos da eletricidade renovável, em particular da energia solar fotovoltaica e eólica, o interesse pelo hidrogénio verde está a crescer e vários projetos de demonstração foram realizados nos últimos anos. No entanto, o desafio não é pequeno. Migrar toda a produção atual de hidrogénio representaria uma demanda de eletricidade de 3600 TWh, mais do que a geração anual de eletricidade de toda a União Europeia.
A construção de eletrolisadores em locais com boas condições de recursos renováveis pode tornar-se uma opção de fornecimento de baixo custo para o hidrogénio, mesmo depois de considerar os custos de transmissão e distribuição do transporte de hidrogénio de locais renováveis, muitas vezes remotos, até os utilizadores finais.
Produção de eletricidade com hidrogénio
Para obter eletricidade a partir do hidrogénio, realiza-se precisamente a reação inversa à utilizada para obter hidrogénio. Neste caso, ele reage com o oxigénio, produzindo eletricidade e água. O dispositivo responsável por realizar essa reação é chamado de pilha de combustível. Uma das primeiras aplicações práticas das pilhas de combustível foi em veículos espaciais, onde, além do fornecimento de eletricidade, a água resultante pode ser usada pelos astronautas para beber ou para refrigerar os sistemas da nave.
Princípio de funcionamento de uma célula de combustível de hidrogénio.Fonte: geek.com
Desta forma, a geração de eletricidade com pilhas de combustível a partir do hidrogénio é 100% limpa e, além disso, gera água potável como subproduto.
O hidrogénio na gestão das energias renováveis
Uma das principais limitações das fontes de energia renováveis é que a sua geração depende de variáveis meteorológicas cujo comportamento não é controlável. A geração eólica depende da intensidade do vento nos locais dos parques, que é uma variável altamente aleatória. A geração fotovoltaica depende dos perfis de radiação solar. Isso faz com que essas fontes de energia não possam garantir uma determinada produção num determinado momento, mas sim alternar períodos de alta e baixa produção, dependendo das condições meteorológicas de cada momento.
Uma forma de aproveitar melhor os picos de alta geração de eletricidade dessas fontes renováveis é utilizar o excedente para produzir hidrogénio. Em seguida, o hidrogénio produzido poderia ser vendido diretamente ou utilizado para gerar eletricidade no momento em que a produção da fonte renovável fosse escassa.
Custo do hidrogénio produzido com energia fotovoltaica e eólica a longo prazoFonte: IEA
É nesse sentido que a geração de hidrogénio representaria o elemento regulador do equilíbrio no preço do mercado elétrico. Num cenário de grande produção renovável, seja eólica, fotovoltaica ou de outra fonte, o preço mínimo do mercado seria determinado pelo valor a partir do qual seria mais rentável utilizar a eletricidade para produzir hidrogénio. Uma descida do preço implicaria a produção massiva de hidrogénio, o que representaria um aumento da demanda e, finalmente, chegaria-se a um equilíbrio de mercado.
O hidrogénio como forma de armazenamento de energia
O armazenamento de energia é um dos principais desafios que o setor enfrentará nos próximos anos. As tecnologias de baterias evoluíram muito, mas a questão do armazenamento a longo prazo ainda não foi resolvida. É neste cenário que o hidrogénio pode ser muito útil. Não só pela sua capacidade de armazenar energia por longos períodos de tempo, mas também porque será muito mais fácil de manusear, dado que o seu peso será menor, pois a densidade energética dos tanques de hidrogénio comprimido é superior à das baterias de iões de lítio.
O hidrogénio no setor dos transportes
O setor dos transportes é provavelmente a área onde o hidrogénio poderá impor-se de forma mais eficaz. Os veículos elétricos movidos a células de combustível de hidrogénio (FCEV) reduziriam a poluição atmosférica local porque, tal como os veículos elétricos movidos a bateria (BEV), têm emissões zero de gases poluentes.
Já existem carros no mercado que utilizam esta tecnologia e têm prestações semelhantes e até superiores às de vários carros a bateria. O aspeto em que o carro a hidrogénio não terá concorrência é no reabastecimento. Reabastecer um carro a hidrogénio é muito mais rápido do que recarregar um carro a bateria.
Primeiro veículo com pilha de hidrogénio registado em Espanha. Hyundai Nexo.Fonte: CNH2
Mas o campo de atuação do hidrogénio não se resume aos automóveis de passageiros. Em veículos de maior porte, como autocarros ou mesmo aviões, a alternativa elétrica com baterias é muitas vezes descartada devido ao peso que as baterias implicam. O hidrogénio representa uma forma muito mais leve de transportar a capacidade de alimentar um motor elétrico. Em junho de 2019, as empresas europeias que formam o Consórcio H2Bus uniram-se com o objetivo de trabalhar em conjunto para implantar uma frota de 1000 autocarros elétricos com células de combustível que serão incorporados às frotas de vários gestores de transporte europeus. Além disso, instalarão, em cada uma das cidades europeias onde operam, a infraestrutura de recarga de hidrogénio necessária para torná-los comercialmente competitivos.
Autocarro movido a célula de combustível de hidrogénio em Londres.Fonte: hibridosyelectricos.com
O hidrogénio também pode ser convertido em combustíveis à base de hidrogénio, incluindo metano sintético, metanol, amoníaco e combustíveis líquidos sintéticos, que têm uma variedade de utilizações potenciais no transporte.
A revolução do hidrogénio
O hidrogénio verde é o combustível do futuro. A capacidade de utilizar um combustível com pegada de CO₂ nula representa uma revolução no setor da energia e dos transportes. A gasolina, o gás, o carvão e todos os outros combustíveis serão gradualmente substituídos pelo hidrogénio. Desde o uso industrial até ao doméstico, o caminho a seguir é a utilização do hidrogénio como combustível principal. Além disso, como já foi mencionado, em última instância, será o elemento regulador do equilíbrio do mercado elétrico.
Fonte: AleaSoft Energy Forecasting
