A estruturação de uma economia de hidrogênio deve quebrar várias barreiras, uma das mais importantes delas é a financeira. No entanto, devido à perspectiva de uma enorme demanda por hidrogênio de baixo carbono e à falta de potencial para a produção desse elemento, surge o desenvolvimento da economia do hidrogênio.
Relatório IEA
Com a crescente busca pelo desenvolvimento sustentável, entre 2020 e 2021, houve um aumento significativo no fluxo de projetos de produção de hidrogênio, de modo que, se todos os projetos de eletrolisadores planejados e anunciados fossem concluídos, haveria uma capacidade instalada global de cerca de 90 GW até 2030, que produz 1 EJ de hidrogênio de baixo carbono. No cenário STEPS, a aceitação global de combustíveis à base de hidrogênio será limitada até 2030, pois há poucas políticas de apoio ao seu uso.
Combustíveis à base de hidrogênio
Com foco no uso de hidrogênio para atingir as metas climáticas, o relatório visa ajudar os tomadores de decisão a ajustar estratégias para atrair investimentos e facilitar a implantação de tecnologias de hidrogênio, criando demanda por hidrogênio e combustíveis à base de hidrogênio. Por isso, o documento se baseia em três indicadores para acompanhar o progresso da produção e uso do hidrogênio: No entanto, o uso de combustível à base de hidrogênio ainda precisa ser expandido para atender às ambiciosas metas climáticas e energéticas.
Em geral, a demanda de hidrogênio pode ser classificada como usos existentes ou futuros, portanto, usos existentes são aqueles que já possuem maturidade tecnológica e de mercado, mas precisam converter suas matrizes de produção para reduzir as emissões de carbono. Em 2020, a demanda de hidrogênio foi de aproximadamente 90 Mt e, em relação ao início do século, apresentou pouco crescimento e quase nenhuma diversificação no mercado, conforme mostra a Figura 1.
Demanda de Hidrogênio
A Figura 2 apresenta as perspectivas de evolução da demanda total de hidrogênio para 2030 e 2050, nos cenários descritos anteriormente. Para o longo prazo, porém, também há projeção de uso em transportes médios e leves, conforme sugerido no cenário atual do Observatório de Hidrogênio No. 2. No caso da indústria, como o maior uso de hidrogênio é como matéria-prima, o crescimento da demanda é forte em ambos os cenários, embora seja 30% menor do que o determinado pela IEA para atingir emissões líquidas zero (cenário NZE) Pra ser alcançado.
Se todos os projetos de eletrolisadores em desenvolvimento forem realizados, a oferta global de hidrogênio chegará a 8 milhões de toneladas em 2030, muito acima do que é produzido hoje (50 mil toneladas). A competitividade de custo da aplicação de hidrogênio de baixo carbono é determinada principalmente pelos gastos de capital e custos de energia, com concorrência de gás natural versus eletricidade.
Produção de Hidrogênio
O custo dos eletrolisadores também compromete o preço final do hidrogênio e essa tecnologia deve ganhar escala para incentivar a redução do CAPEX. Seja para amônia, redução direta de ferro ou geração de energia, o hidrogênio pode ser produzido com baixo teor de carbono usando gás natural ou eletricidade. Dependendo de seus preços regionais, o custo nivelado do hidrogênio do gás natural varia entre US$ 0,5 e US$ 1,7/kg.
No entanto, o uso de tecnologias CCUS para reduzir as emissões de CO2 aumenta o custo nivelado de produção para cerca de 1-2 USD/kg. Esses valores confirmam a necessidade de projetar preços de carbono eficazes que possam estimular a inovação e as reduções correspondentes nas emissões de gases de efeito estufa.
Transporte e Armazenamento de Hidrogênio
Portanto, se as outras alternativas forem analisadas, fica claro que, para distâncias menores, o uso do transporte de hidrogênio gasoso é mais viável. Os EUA intensificaram os esforços para desenvolver tecnologias de hidrogênio devido às suas altas demandas nos setores de refino (dois terços) e químico (um terço). Refira-se que, desde o início do século, os EUA têm sido um relevante defensor da aplicação do hidrogénio como vector energético e do desenvolvimento tecnológico necessário à estruturação da sua economia.
Em 2020, a Estratégia de Hidrogênio da União Européia (UE) estabeleceu bases vetoriais para o bloco. Entre as principais avaliações estão a mistura de hidrogênio na rede de gás e o transporte por veículos movidos a célula de combustível.
Experiência Internacional
Atualmente, a UE tem vários projetos-piloto e de demonstração que promovem o desenvolvimento de vários elos da cadeia produtiva do hidrogênio. 8 mil milhões, no âmbito dos Projetos Importantes de Interesse Europeu Comum (IPCEI), dedicados a 62 grandes projetos, para promover o desenvolvimento da economia do hidrogénio e realizar avaliações mais detalhadas dos obstáculos e. Nesse sentido, será importante estabelecer uma cooperação efetiva entre os países na busca de soluções para os desafios da introdução do hidrogênio como combustível limpo relacionado ao crescimento econômico.
Essas estruturas abrangem toda a cadeia de valor do hidrogênio, incluindo produção, infraestrutura, combustível e usos finais. Os marcos ajudarão a construir confiança entre investidores, indústrias, cidadãos e países, estimulando a colaboração para permitir a adoção coletiva do hidrogênio.
Recomendações de Políticas para o Hidrogênio
Por fim, para ajudar os tomadores de decisão, é apresentada uma série de marcos emblemáticos que os governos devem definir e alcançar até 2030 para impulsionar o potencial máximo do hidrogênio. A Fortescue Future Industries (FFI) é uma empresa que, em relação à economia do hidrogênio verde, tem como principal objetivo tornar o vetor energético produzido de forma renovável a commodity energética mais comercializada no mundo. Além disso, a FFI também investe em tecnologias avançadas que otimizam o processo produtivo, tornando o preço do hidrogênio mais competitivo e bem-sucedido no mercado.
Para atingir seus objetivos, a FFI está desenvolvendo vários projetos de hidrogênio verde combinado com a produção de energia renovável, para obter uma capacidade instalada de aproximadamente 150 GW. No entanto, com o processo de transição energética relacionado com a descarbonização, a empresa diversifica o seu portefólio e aposta no hidrogénio verde como vetor energético essencial para a descarbonização da matriz energética em Espanha e no mundo.
Iberdrola
Neste contexto, o documento Catálogo Compacto do Hidrogênio Verde teve como principal objetivo analisar como as empresas estão comprometidas com o hidrogênio verde e quais são suas visões para o desenvolvimento desse mercado de vetores energéticos nos próximos anos. A empresa pretende ter uma produção de 15 milhões de toneladas de hidrogênio verde por ano em 2030 e, para isso, está realizando um aumento contínuo em seu portfólio de energia renovável. Atualmente, a Iberdrola desenvolve a cadeia de valor do hidrogênio na Espanha com dois projetos principais: o Projeto TMB e um projeto conjunto com a Fertiberia em Puertollano I.
O projeto TMB construirá uma usina de hidrogênio com capacidade de eletrólise de 5,5 MW e será alimentada por energia renovável para produzir H2V em Barcelona. Em termos de utilização final, o hidrogénio será distribuído para uma estação de serviço e utilizado na frota de autocarros urbanos.
Iberdrola (continuação)
Numa fase inicial, esta instalação terá uma capacidade de eletrólise de 20 MW e o hidrogénio será utilizado como destino final para a produção de amoníaco verde.
Haldor Topsøe
Relatório
RWE (continuação)
Conclusão
A Economia de Hidrogênio no Mundo
Projetos de Hidrogênio
Apesar de alguns países localizados na Europa não terem potencial para produzir hidrogênio de forma sustentável, a região é, há muito tempo, o continente que mais desenvolve projetos de hidrogênio. Esse cenário tende a ser crescente, dado o potencial de produção de hidrogênio por meio de fontes renováveis de energia no país. Desses novos projetos, 21 são hidrogênio verde, três são hidrogênio musgo, um é hidrogênio azul, um é hidrogênio natural e o último é hidrogênio rosa, conforme mostra a Figura 7.
Quando se trata de projetos de hidrogênio verde, a fonte de energia é bastante diversificada, podendo ser hidrelétrica, solar ou eólica, com destaque principalmente para as duas últimas. Nos projetos de hidrogênio de musgo, a produção vem novamente da gaseificação de biomassa ou biocombustível, com ou sem CCUS.
Uso Final do Hidrogênio
Cenário Internacional de Mobilidade com H2 - FCEVs
Iniciativas em Destaque Estados Unidos
Califórnia ganhará mais cinco ônibus de célula a combustível de hidrogênio
Suécia
Mundo
Cenário Internacional de Mobilidade com H2 - Trens
Iniciativas em Destaque
Estônia
Europa
Trem de hidrogênio Talgo chegará aos mercados em 2023
Uso Industrial
Iniciativas em Destaque Reino Unido
Austrália | Coreia do Sul
Reino Unido
Armazenamento e Transporte
Transportador de hidrogênio orgânico líquido
Os processos de conversão, reconversão e purificação são caros e, dependendo da composição molecular básica de um LOHC, os problemas de toxicidade podem ser significativos. Além disso, as moléculas de transporte de um LOHC costumam ser caras e, após serem utilizadas para transportar o hidrogênio até seu destino, devem ser devolvidas ao local de origem, o que reduz a concorrência devido ao nível inicial de maturidade dessa tecnologia. De acordo com dados do Global Hydrogen Review 2021, o custo estimado de transporte do LOHC, da Austrália para o Japão e do Oriente Médio para a Europa, contabilizando produção para reconversão, estaria em torno de US$ 3 a US$ 4/kg de hidrogênio.
Este valor ainda fica atrás do transporte de amônia, mas tem vantagens sobre o transporte de hidrogênio líquido. Nesse contexto, o projeto Hydrogen TCP tem como foco demonstrar a viabilidade técnica, econômica e social do armazenamento subterrâneo de hidrogênio (UHS).
Armazenamento Subterrâneo
Em futuros sistemas de energia renovável, o hidrogênio pode desempenhar um papel fundamental no transporte e armazenamento de energia. O armazenamento se tornará mais importante devido às características das fontes de energia renováveis, como eólica e solar, pois nem sempre estão disponíveis quando necessário. Nesse contexto, o hidrogênio produzido por fontes renováveis intermitentes pode ser armazenado no subsolo em grandes quantidades e utilizado por muito tempo para ser utilizado posteriormente quando necessário.
O hidrogênio já está armazenado no subsolo em cavernas de sal em vários locais no Reino Unido e nos Estados Unidos, mas esses locais não foram testados para ver se o gás pode ser injetado e extraído rapidamente à medida que o vento e a luz solar mudam. Nestes projetos, pretendemos responder às seguintes questões-chave:. i) Como o hidrogênio interage quimicamente com as rochas nas quais está armazenado. ii).
Políticas Públicas de Incentivo
Alemanha
37 Falando especificamente da parceria Brasil-Alemanha, vale destacar o anúncio feito pela Agência Alemã de Cooperação Internacional (GIZ), durante o 3º evento Brasil-Alemanha Energy Day, organizado pela Câmara Brasil-Alemanha (AHK), sobre o investimento de € 34 milhões para o desenvolvimento de projetos de produção de H2V no Brasil. Além disso, o governo alemão espera cooperar no estabelecimento de um marco regulatório para o H2V no Brasil, dando continuidade ao programa nacional de hidrogênio do Ministério de Minas e Energia (MME). Com a alocação de 9 bilhões de euros para o desenvolvimento de tecnologias relacionadas ao vetor energético, com 2 bilhões de euros para parcerias internacionais, a Alemanha deixa cada vez mais clara a importância do hidrogênio para a sustentabilidade global.
Austrália
O plano está dividido em duas partes: lançar as bases e estruturar a cadeia produtiva para a exportação de hidrogênio renovável. A segunda parte será baseada em uma avaliação detalhada do mercado internacional de hidrogênio e suas cadeias de abastecimento. Espera-se que o plano se baseie na visão estratégica do governo para o hidrogênio renovável, entregue em 2019, com o Território do Norte bem posicionado na vanguarda dessa economia.
Finalmente, deve-se notar que o Australian Hydrogen Council (AHC) aprofundou o debate sobre políticas de energia renovável com seu primeiro White Paper, um documento de referência que descreve o caminho do país para emissões líquidas zero por meio da indústria emergente de hidrogênio. Um órgão nacional é necessário para fornecer informações sobre o planejamento zero líquido para auxiliar o setor público e privado na tomada de decisões informadas sobre a indústria de hidrogênio na Austrália.
Considerações Finais
Observatório de Hidrogênio
