dossier sobre hidrogénio
desafios tecnológicos para a indústria do hidrogénio verde Porquê agora?
Eduardo Herráiz Business Development Manager, Process eduardo.herraiz@weidmueller.com Klippon Engineering UK Ltd. (Weidmüller Group)
O hidrogénio é o elemento mais simples, formado por um prótão e um eletrão, e é o mais abundante do Universo. Entre as suas caraterísticas podíamos destacar que é o único combustível que não produz CO2. A sua junção com O2 produz simplesmente água. Além disso, como pode ser transportado e armazenado (como gás pressurizado ou líquido), é exatamente isso que o transforma num vetor de energia (uma substância que permite que a energia seja armazenada e libertada de forma controlada e a pedido). Com tudo isso é importante perguntar: porquê agora? Porque surgiu agora este interesse tão generalizado na produção de hidrogénio verde? A resposta a esta pergunta não é fácil, porque são muitos os fatores que interferem na sua resposta. Em todo caso, há 3 pontos que tiveram uma influência notável para que atualmente vivamos o “boom do hidrogénio”. • Luta contra as alterações 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 CO2 na atmosfera, principalmente oriundo da indústria e do consumo de combustíveis fósseis. O Protocolo de Quioto de 2005 e a extensão dos termos do Acordo de Paris de 2015, podem ser considerados como os pontos de partida para a mencionada explosão do hidrogénio uma vez que a sua utilização é considerada uma das principais formas de redução de CO2. • Investimentos Como resultado do exposto 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 dos projetos, bem como a otimização de todo o ciclo de valor para reduzir o CAPEX (deve-se ter em conta, como referência, que atualmente a produção de hidrogénio cinza/azul tem um custo de 1,6-0,6 €/kg contra 7,0 ou 5,0 €/kg de hidrogénio verde). Neste momento já contabilizamos mais de 200 projetos apresentados em todo o mundo (cerca de 130 na Europa) em diferentes fases de desenvolvimento. • Avanços tecnológicos Embora possa parecer algo muito novo, na verdade uma grande parte da tecnologia necessária para a produção de hidrogénio verde existe já há algum tempo e os custos de produção estão a ser reduzidos de forma significativa. O problema surge porque quase toda esta tecnologia tem que ser adaptada às necessidades do hidrogénio. 34
Desafios tecnológicos Se observarmos as principais caraterísticas físico-químicas do hidrogénio podemos perceber que estamos a falar de um gás muito especial. • O hidrogénio tem uma densidade 6 a 10 vezes menor do que o gás natural (principalmente o metano). Entre outras causas, os elementos finais devem ser adaptados; • Possui uma elevada densidade de energia em massa: 120 MJ/kg (2 vezes superior à do gás natural); • Possui uma baixa densidade energética em volume: 10,8 MJ/Nm3 (1/3 do gás natural). Estes 2 parâmetros significam que é necessário muito volume para produzir a mesma energia do gás natural; • Tem um ponto de ebulição muito baixo, de -253 ºC, o que causa um transporte complexo; • Índice de Wobbe semelhante ao do gás natural (11,29 kWh/Nm3, ou seja, 5/6 do GN); • Altamente inflamável, o que obriga a levar em consideração as áreas com risco de explosão e todas as suas regulamentações; • É um vetor de energia renovável que não se encontra no estado livre. É necessário “fabricá-lo”. 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 uma injeção de apenas 5% é permitida (10 em alguns países). Outro exemplo a ser levado em consideração é a conversão de uma máquina para uso em áreas não classificadas em áreas classificadas. Na
Figura 1