ūüé• Transi√ß√£o energ√©tica e o hidrog√™nio: oportunidades, desafios e perspectivas

Por Nivalde de Castro e Lorrane C√Ęmara.

Este artigo foi publicado pelo serviço de informação Broadcast da Agência Estado de São Paulo em em 28 de maio de 2020 (Clique aqui acessar o PDF).

Um breve resumo do artigo pela pesquisadora Lorrane C√Ęmara

No processo de transi√ß√£o energ√©tica em curso no mundo, buscam-se fontes energ√©ticas que garantam, simultaneamente, a descarboniza√ß√£o e a seguran√ßa energ√©tica nacional. O hidrog√™nio (H2) √© uma fonte que se insere neste contexto como um vetor energ√©tico limpo, capaz de garantir ambos objetivos estrat√©gicos. Como resultante destas qualidades, o hidrog√™nio vem sendo considerado e sujeito a pol√≠ticas p√ļblicas e projetos privados em diversos pa√≠ses, notadamente nos setores de energia e transporte.

Tecnicamente o hidrog√™nio √© uma fonte com alto poder calor√≠fico (145 MJ/kg), que pode ser transformado em eletricidade atrav√©s das c√©lulas a combust√≠vel, a partir de uma convers√£o eletroqu√≠mica com elevado grau de efici√™ncia, tendo a √°gua como √ļnico subproduto, ou atrav√©s de turbinas a g√°s 

Al√©m desta fonte ser apropriada para a gera√ß√£o estacion√°ria de eletricidade, tanto a n√≠vel centralizado, quanto em sistemas de gera√ß√£o distribu√≠da, o hidrog√™nio apresenta grande potencial como uma alternativa de armazenamento de energia, ampliando a capacidade de flexibilidade da opera√ß√£o de sistemas el√©tricos. Destaca-se que esta vari√°vel ‚Äď flexibilidade – √© cada vez mais cara e estrat√©gica no novo paradigma do setor el√©trico, caracterizado pela maior participa√ß√£o de fontes renov√°veis intermitentes, como as energias e√≥lica e solar, principal vetor da descarboniza√ß√£o neste setor.

Em outra vertente, as c√©lulas a combust√≠vel possuem um grande potencial de aplica√ß√£o no setor de transportes, sendo especialmente adequadas na substitui√ß√£o do diesel dos ve√≠culos de carga de longa dist√Ęncia. Mesmo frente aos ve√≠culos el√©tricos, sua vantagem √© verificada na redu√ß√£o do peso das c√©lulas a combust√≠vel em compara√ß√£o √†s pesadas baterias de l√≠tio.  Ve√≠culos leves aproximadamente com 1 kg de H2 seria poss√≠vel rodar 100km, e para alguns caminh√Ķes 8kg de H2 para 100km

Embora apresente in√ļmeras vantagens, com destaque para a sua versatilidade, efici√™ncia na convers√£o e possibilidade de produ√ß√£o a partir de diversos recursos energ√©ticos, contribuindo para aumentar a seguran√ßa energ√©tica dos pa√≠ses, o hidrog√™nio apresenta desafios.

No atual estado das artes, as principais rotas de produ√ß√£o do hidrog√™nio s√£o a partir de combust√≠veis f√≥sseis, com destaque para o carv√£o e o g√°s natural, denominado hidrog√™nio cinza, devido √†s emiss√Ķes significativas de CO2 e dos incertos custos dos insumos energ√©ticos. Al√©m disso, existem, atualmente, gargalos no que tange √† infraestrutura necess√°ria para o desenvolvimento da cadeia de valor do hidrog√™nio, quest√£o especialmente cr√≠tica para a aplica√ß√£o do combust√≠vel no setor de transportes, o qual exige elevados investimentos para a cria√ß√£o de infraestrutura de esta√ß√Ķes de abastecimento.

Rotas alternativas e mais promissoras de produ√ß√£o est√£o sendo desenvolvidas em todo o mundo, com foco no hidrog√™nio verde, atrav√©s da eletr√≥lise da √°gua, processo de transforma√ß√£o que utiliza a eletricidade gerada a partir de fontes renov√°veis para produ√ß√£o limpa e de elevada pureza de hidrog√™nio e oxig√™nio. Nota-se que, atualmente, a eletr√≥lise responde por apenas 2% da produ√ß√£o mundial de hidrog√™nio. No entanto, a queda expressiva dos custos da gera√ß√£o a partir de fontes renov√°veis e os vultosos investimentos em P&D em curso em projetos que envolvem parcerias p√ļblico-privadas, t√™m contribu√≠do para tornar a produ√ß√£o do hidrog√™nio verde t√©cnica e economicamente vi√°vel. Proje√ß√Ķes da Ag√™ncia Internacional de Energia indicam a possibilidade de redu√ß√£o do custo de produ√ß√£o do hidrog√™nio a partir de fontes renov√°veis em cerca de 30%, at√© 2030.

In√ļmeros pa√≠ses est√£o considerando em suas pol√≠ticas estrat√©gias de transi√ß√£o energ√©tica e desenvolvimento sustent√°vel o hidrog√™nio como o combust√≠vel do futuro. 

No Jap√£o, est√£o sendo adotadas pol√≠ticas de incentivo √† transi√ß√£o para a chamada Sociedade do Hidrog√™nio, cujo vetor energ√©tico, predominantemente desempenhado por combust√≠veis f√≥sseis na matriz atual, ser√° atribu√≠do ao hidrog√™nio verde. Metas, como a constru√ß√£o de 320 esta√ß√Ķes de abastecimento de hidrog√™nio, at√© 2025, e 800 mil ve√≠culos el√©tricos movidos √† c√©lula a combust√≠vel em circula√ß√£o, at√© 2030, foram estabelecidas. Ademais, foram estruturadas a√ß√Ķes, relacionadas aos Jogos Ol√≠mpicos de T√≥quio, adiados pela pandemia, com o hidrog√™nio na gera√ß√£o de energia, a constru√ß√£o de gasodutos de transporte de hidrog√™nio na Vila Ol√≠mpica e o uso exclusivo de ve√≠culos √† c√©lula a combust√≠vel

no transporte oficial. Destaca-se, ainda, que, em 2019, o Japão iniciou a construção do primeiro navio para o transporte de hidrogênio liquefeito, com conclusão prevista para o final de 2020, que será usado na importação de hidrogênio da Austrália.

A China e a Uni√£o Europeia seguem estrat√©gias similares ao Jap√£o, centradas na defini√ß√£o de metas e pol√≠ticas p√ļblicas de incentivo ao desenvolvimento da cadeia produtiva do hidrog√™nio, com √™nfase, principalmente, no setor de transportes, para acelerar o processo de descarboniza√ß√£o.

A China, utilizando mecanismos de subs√≠dio, incluiu ambicionas metas no XIII¬į Plano Quinquenal, de 2016: um milh√£o de ve√≠culos √† c√©lula a combust√≠vel e mil esta√ß√Ķes de abastecimento em opera√ß√£o, at√© 2030.

Na Uni√£o Europeia, prev√™-se que o hidrog√™nio ter√° papel estrat√©gico na descarboniza√ß√£o do setor de transportes e na transi√ß√£o da ind√ļstria de g√°s. No √Ęmbito do plano de recupera√ß√£o econ√īmica p√≥s pandemia de 750 bilh√Ķes de euros, a prioridade dos investimentos ser√° para ‚Äúsetores verdes‚ÄĚ, lan√ßado dia 27 de maio, inclui o hidrog√™nio como fonte de energia limpa.  

A Alemanha firmou previamente uma posi√ß√£o inovadora e de lideran√ßa tecnol√≥gica neste campo com o Programa Nacional de Inova√ß√£o para o Hidrog√™nio e Tecnologias de C√©lulas a Combust√≠vel (NIP). No plano decenal de 2016-2026, prev√™ um financiamento federal na ordem de ‚ā¨ 1,4 bilh√£o, que dever√° ser ampliado pelos efeitos da pandemia. O pa√≠s √© respons√°vel por avan√ßos, como a opera√ß√£o do primeiro trem comercial a hidrog√™nio, o progressivo aumento no n√ļmero de esta√ß√Ķes de abastecimento, j√° com cerca de cem esta√ß√Ķes instaladas, e o desenvolvimento de tecnologias de produ√ß√£o de hidrog√™nio verde e de c√©lulas a combust√≠vel veiculares, liderado pela Audi.

Nos Estados Unidos, n√£o h√° um programa de √Ęmbito nacional para o desenvolvimento da cadeia de valor do hidrog√™nio. Por√©m, s√£o observadas medidas de incentivo descentralizadas e a√ß√Ķes lideradas pela iniciativa privada. Em 2019, o Departamento de Energia Americano investiu US$ 40 milh√Ķes na amplia√ß√£o de projetos relacionados ao hidrog√™nio. A Calif√≥rnia estabeleceu metas para a instala√ß√£o de esta√ß√Ķes de abastecimento e n√ļmero de ve√≠culos el√©tricos alimentados por c√©lula a combust√≠vel em circula√ß√£o similares √†s estabelecidas pela China, na ordem de mil e um milh√£o, respectivamente, at√© 2030.

O Brasil det√©m um promissor potencial competitivo para a cria√ß√£o de cadeia produtiva do hidrog√™nio, em raz√£o de tr√™s fatores. O primeiro √© a predomin√Ęncia maci√ßa das fontes renov√°veis na matriz el√©trica brasileira

superior a 80%, com custos decrescentes verificados nos leil√Ķes de energia nova, favorecendo a √≥tica da produ√ß√£o de hidrog√™nio verde. A segunda √© o uso do hidrog√™nio verde como alternativa de produ√ß√£o e estocagem de energia, contribuindo para a diversifica√ß√£o da matriz el√©trica e, principalmente, para o aumento da seguran√ßa energ√©tica nacional. O terceiro √© a possibilidade concreta de gera√ß√£o e/ou consumo de hidrog√™nio e oxig√™nio verdes em cadeias produtivas pela ind√ļstria e na mobilidade pela cadeia de transporte de caminh√Ķes pesados, por exemplo nos setores de minera√ß√£o, papel e celulose, sucroalcooleiro e biomassa. 

Na dire√ß√£o do desenvolvimento de uma economia do hidrog√™nio, o Minist√©rio de Minas e Energia, atrav√©s da Empresa de Pesquisa Energ√©tica (EPE), pode desenvolver estudos e definir cen√°rios para a produ√ß√£o e consumo de hidrog√™nio. Merece ser destacado que o setor el√©trico brasileiro consolidou um modelo de expans√£o da capacidade produtiva robusto e seguro, como atestam os resultados quantitativos e qualitativos dos leil√Ķes. Uma possibilidade concreta, com base na experi√™ncia verificada na ind√ļstria e√≥lica, de biomassa e solar, seria a estrutura√ß√£o de leil√Ķes para esta nova fonte, tendo como crit√©rio de sele√ß√£o a partir de um pre√ßo teto do MW produzido exclusivamente por hidrog√™nio. Desta forma, os agentes privados seriam estimulados a firmar parcerias, inclusive com a ind√ļstria automobil√≠stica, criando as bases de uma cadeia produtiva, de uma economia do hidrog√™nio. 

Cada vez mais as cadeias produtivas de energia renov√°vel ganham import√Ęncia econ√īmica e social mundial. O Brasil deve incluir o hidrog√™nio no processo de planejamento estrat√©gico, detendo m√ļltiplas e favor√°veis condi√ß√Ķes para se inserir nesta nova rota tecnol√≥gica.

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