desafios tecnológicos na indústria do hidrogénio verde
Eduardo Herraiz Business Development Manager, Process, Weidmüller Company
Porquê agora?
O hidrogénio é o elemento mais simples, formado por um protão e um eletrão, e o mais abundante no Universo. As suas caraterísticas passam por ser o único combustível que não produz CO 2 . A sua combinação com O 2 , simplesmente produz água.
Além disso, pode ser transportado e armazenado (como gás pressurizado ou como líquido), e é mesmo isso que o torna num vetor energético (substância que permite armazenar e libertar energia de forma controlada e sob pedido).
A utilização do hidrogénio não é nova, e já existe há muitos anos (os primeiros protótipos são do início dos anos 90) e muitas empresas dedicaram anos e grandes investimentos à sua pesquisa. Com tudo, é importante perguntar, porquê agora? Porque existe este grande interesse na produção de hidrogénio verde? A resposta a esta pergunta não é fácil, porque existem muitos fatores envolvidos na sua resposta. De qualquer forma existem 3 pontos que tiveram uma influência importante para que vivamos atualmente o “ boom do hidrogénio ”:
• Luta contra as mudanças climáticas
Não há dúvida de que a temperatura média global aumentou, e nos últimos anos de forma considerável e alarmante. Grande parte da causa é a emissão de CO 2 na atmosfera, principalmente da indústria e do consumo de combustíveis fósseis. O protocolo de Quioto de 2005 e a extensão dos seus termos no Acordo de Paris de 2015 podem ser considerados como os pontos de partida para o boom do hidrogénio, uma vez que este é considerado como uma das principais formas de reduzir o CO 2
• Investimentos
Por aquilo que foi referido anteriormente está a ser promovida a participação de entidades públicas e privadas a todos os níveis, bem como os investimentos económicos necessários ao desenvolvimento das tecnologias necessárias e à execução de projetos, além da otimização de todo o ciclo de valor que permita reduzir o CAPEX (deve-se ter em conta, como referência, que atualmente a produção de hidrogénio cinzento/azul tem um custo de 1,6 – 0,6€/kg face a 7,0 ou 5,0€/kg do hidrogénio verde).
Neste momento já foram apresentados mais de 200 projetos a nível mundial (cerca de 130 na Europa) em diferentes fases de desenvolvimento.
• Avanços tecnológicos
Embora possa parecer algo muito novo, na verdade grande parte da tecnologia necessária para a produção de hidrogénio verde está já em desenvolvimento há muitos anos e os custos de produção estão a ser, significativamente, reduzidos. O problema reside no facto de quase toda esta tecnologia ter de ser adaptada às exigências do hidrogénio.
Desafios tecnológicos
Se olharmos para as suas principais caraterísticas físico-químicas, podemos perceber que estamos a falar de um gás muito especial:
• O hidrogénio tem uma densidade 6 a 10 vezes inferior à do gás natural (principalmente metano). Entre outras coisas, os elementos finais devem ser adaptados;
• Possui uma elevada densidade de energia em massa: 120 MJ/kg (2 vezes a do gás natural);
• Possui uma baixa densidade de energia em volume: 10,8 MJ / Nm3 (1/3 do gás natural). Estes 2 parâmetros revelam que é necessário muito volume para produzir a mesma energia do que o Gás Natural;
• Tem um ponto de ebulição muito baixo – -253 °C, o que significa que o transporte será complexo;
• Índice de Wobbe semelhante ao do gás natural (11,29 kWh / Nm3, ou seja, 5/6 do GN);
• Altamente inflamável, obrigando a ter em conta as áreas com risco de explosão e todas as suas regulamentações;
• É um vetor de energia renovável que não está acessível, e tem de ser “ atingido ”.
São estas caraterísticas que fazem com que as tecnologias existentes tenham que ser adaptadas. Por exemplo, a rede de distribuição de Gás Natural está preparada para transportar metano, mas não hidrogénio. Por isso, atualmente apenas é permitida uma injeção de apenas 5% (10 em alguns países).
Outro exemplo a ter em conta é a conversão de uma máquina de utilização em áreas não classificadas para áreas classificadas. Com efeito, estamos a falar de um gás altamente inflamável (de facto, nas classificações ATEX/IECEx é considerado o mais restritivo). Isto significa que o projeto