Escalonando a infraestrutura para adicionar hidrogênio verde
Embora esteja nos estágios iniciais de desenvolvimento, as tecnologias industrializadas de hidrogênio apresentam uma oportunidade significativa para aumentar a infraestrutura energética global e reduzir as emissões de carbono.
Resumo
- O hidrogênio verde, produzido a partir de energia renovável, é uma ferramenta chave para alcançar emissões líquidas zero, mas a adoção generalizada enfrenta desafios relacionados à infraestrutura.
- Superar esses desafios exige investimentos em pesquisa, colaboração entre indústrias e um forte apoio governamental.
- A infraestrutura de gasodutos é limitada para o manuseio de hidrogênio, e aproveitar a infraestrutura existente de gás natural apresenta desafios únicos. O hidrogênio cinza é o mais abundante entre os hidrogênios produzidos, mas sua produção emite gases de efeito estufa. A produção de hidrogênio verde por meio da eletrólise é, portanto, preferida, mas sua viabilidade requer a ampliação da capacidade e eficiência dos eletrolisadores, infraestrutura de transporte e armazenamento e fontes de energia renovável acessíveis.
- O hidrogênio verde oferece vantagens, como armazenamento de energia de longo prazo e a capacidade de gerar eletricidade adicional durante períodos de pico de demanda, combinando-se bem com sistemas de gerenciamento de redes inteligentes. Ele também pode alimentar veículos e processos industriais.
- A densidade energética volumétrica do hidrogênio é baixa em comparação com os combustíveis fósseis, mas é muito maior do que a das baterias. Além disso, sua densidade energética por massa é superior à dos combustíveis fósseis. Essas vantagens combinadas fazem do hidrogênio um combustível atraente para o transporte de longa distância, aviação e aeroespacial, onde a carga útil precisa ser maximizada.
- Governos ao redor do mundo estão implementando políticas para acelerar a adoção do hidrogênio verde, incluindo o financiamento de pesquisas, oferecendo incentivos para a produção e exigindo seu uso em determinadas aplicações.
Estrutura para o mercado de hidrogênio verde
A pressão global por reduções nas emissões de gases de efeito estufa colocou o hidrogênio – especificamente o hidrogênio verde produzido a partir de fontes de energia renováveis – em evidência. Embora ainda esteja em seus estágios iniciais, a economia do hidrogênio apresenta uma oportunidade para um transporte, processos industriais e produção de energia mais sustentáveis. No entanto, realizar esses benefícios requer superar vários desafios de infraestrutura a montante de sua produção.
A adoção generalizada do hidrogênio verde exigirá investimentos contínuos em pesquisa e desenvolvimento, colaboração entre organizações quanto à produção e consumo, e estruturas políticas robustas.
Desafios de segurança
Primeiramente, a infraestrutura existente de gás natural – incluindo gasodutos, instalações de armazenamento e redes de transporte – deve ser reformulada ou substituída para lidar com o hidrogênio de forma segura e eficaz devido às suas propriedades químicas únicas. As moléculas de gás hidrogênio são as menores de qualquer tipo, tornando-as propensas a vazamentos. Isso exige o uso de materiais especializados e técnicas de vedação para garantir o transporte e armazenamento seguros e eficientes. Além disso, o hidrogênio pode enfraquecer estruturas de pipelines e recipientes materiais incompatíveis, e a chama quase invisível ao ser acesa torna quase impossível detectá-la à luz do dia, apresentando riscos à segurança.
A construção de gasodutos de hidrogênio requer considerações rigorosas de materiais devido às propriedades moleculares únicas do gás hidrogênio.
O armazenamento e o transporte apresentam complexidades logísticas adicionais. Quando o espaço é limitado, seja no armazenamento ou a bordo de um recipiente para transporte, a baixa densidade energética volumétrica do hidrogênio em comparação com o gás natural e os combustíveis fósseis líquidos exige condições extremas – seja compressão de até 700 bar (10.500 psi), ou liquefação a temperaturas de -253° C (-423,4° F) ou abaixo disso. Manter o hidrogênio em qualquer um desses estados é intensivo em energia, o que adiciona requisitos adicionais de equipamentos, energia e custos para o armazenamento e transporte a longo prazo.
Abordar os desafios dos gasodutos requer investimentos em materiais especializados resistentes à fragilização por hidrogênio, enquanto o dilema do armazenamento e transporte exige cálculos complicados de eficiência energética e tomada de decisões com base em diversas variáveis.
Requisitos de produção e fatores sociais
Atualmente, a maior parte da produção de hidrogênio depende da extração de combustíveis fósseis por meio de processos como reforma a vapor de metano e reforma autotérmica. Em suas formas mais simples, esses processos produzem hidrogênio cinza, assim chamado porque inclui dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa que prejudicam os benefícios ambientais esperados do hidrogênio. Esse gás residual pode ser capturado – resultando em hidrogênio azul – mas
