A descarbonização do planeta é uma das metas que países de todo o mundo estabeleceram para 2050. Para isso, descarbonizar a produção de um elemento como o hidrogênio, dando origem ao hidrogênio verde, é uma das chaves, já que atualmente é responsável por mais de 2% do total das emissões globais de CO₂.
Descubra como isso é feito e qual será seu impacto nas próximas décadas.
Nosso modo de vida precisa de uma quantidade cada vez maior de watts (Energia) para funcionar.
As últimas estimativas da Agência Internacional de Energia (AIE), publicadas no final de 2019, preveem que a demanda global de energia aumentará entre 25% e 30% até 2040.
O que em uma economia dependente do carvão e do petróleo significaria mais CO₂, acentuando ainda mais as mudanças climáticas.
No entanto, a descarbonização do planeta sugere um mundo diferente em 2050: mais acessível, eficiente e sustentável, movido por energias limpas como o hidrogênio verde.
O QUE É HIDROGÊNIO VERDE E COMO É OBTIDO?
A tecnologia é baseada na geração de hidrogênio — um combustível universal, leve e altamente reativo — através de um processo químico conhecido como eletrólise. Este método usa uma corrente elétrica para separar o hidrogênio do oxigênio na água.
Se essa eletricidade for obtida de fontes renováveis, iremos, portanto, produzir energia sem emitir dióxido de carbono na atmosfera.
Como aponta a AIE, esse método de obtenção de hidrogênio verde economizaria os 830 milhões de toneladas de CO2 que são emitidos anualmente quando esse gás é produzido a partir de combustíveis fósseis.
Da mesma forma, a substituição de todo o hidrogênio cinza no mundo exigiria 3.000 TWh / ano de novas energias renováveis - o equivalente à demanda atual da Europa.
No entanto, existem algumas questões sobre a viabilidade do hidrogênio verde devido ao seu alto custo de produção; dúvidas razoáveis que vão desaparecer à medida que a descarbonização da terra avança e, consequentemente, a geração de energias renováveis se torna mais barata.
Grande parte da geração do Hidrogênio verde viria de fontes de energias renováveis, como por exemplo a solar ou eólica.
HIDROGÊNIO COMO ENERGIA LIMPA
O hidrogênio é o elemento químico mais abundante da natureza. Conforme observado pela IEA, a demanda global por hidrogênio para uso como combustível triplicou desde 1975 e atingiu 70 milhões de toneladas por ano em 2018.
Além disso, é uma fonte de energia limpa que emite apenas vapor d’água e não deixa resíduos no ar, ao contrário do carvão e do petróleo.
O hidrogênio tem um relacionamento de longa data com a indústria. Esse gás tem sido usado para abastecer carros, dirigíveis e espaçonaves desde o início do século XIX.
A descarbonização da economia mundial, processo que não pode ser adiado, dará mais destaque ao hidrogênio.
Além disso, se seus custos de produção caírem 50% até 2030, conforme previsto pelo Conselho Mundial de Hidrogênio, sem dúvida estaremos olhando para um dos combustíveis do futuro.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO HIDROGÊNIO VERDE
Essa fonte de energia tem prós e contras dos quais devemos estar cientes. Vamos repassar alguns de seus pontos positivos mais importantes:
100% sustentável: o hidrogênio verde não emite gases poluentes durante a combustão ou produção.
Armazenável: o hidrogênio é fácil de armazenar, o que permite que seja utilizado posteriormente para outros fins e em momentos diferentes do imediatamente após sua produção.
Versátil: o hidrogênio verde pode ser transformado em eletricidade ou gás sintético e usado para fins domésticos, comerciais, industriais ou de mobilidade.
Transportável: pode ser misturado ao gás natural em proporções de até 20% e percorrer os mesmos dutos de gás e infraestrutura – aumentar esse percentual exigiria a troca de diferentes elementos nas redes de gás existentes para torná-las compatíveis.
No entanto, o hidrogênio verde também tem aspectos negativos que devem ser considerados:
Alto custo: a energia de fontes renováveis, que são essenciais para gerar hidrogênio verde por meio da eletrólise, é mais cara de gerar, o que, por sua vez, torna a obtenção do hidrogênio mais cara.
Alto consumo de energia: a produção de hidrogênio em geral e de hidrogênio verde em particular requer mais energia do que outros combustíveis.
Questões de segurança: o hidrogênio é um elemento altamente volátil e inflamável e, portanto, são necessárias medidas de segurança extensas para evitar vazamentos e explosões.
IMPACTO DO HIDROGÊNIO VERDE
O hidrogênio como combustível é uma realidade em países como Estados Unidos, Rússia, China, França e Alemanha. Outros, como o Japão, estão indo ainda mais longe e aspiram a se tornar uma economia de hidrogênio. Abaixo, explicamos qual será o impacto no futuro:
Gerador de eletricidade e água potável.
Esses dois elementos são obtidos pela reação de hidrogênio e oxigênio juntos em uma célula a combustível. Esse processo tem se mostrado muito útil em missões espaciais, por exemplo, ao fornecer água e eletricidade às tripulações de maneira sustentável.
Armazenamento de energia.
Os tanques de hidrogênio comprimido são capazes de armazenar energia por longos períodos e também são mais fáceis de manusear do que as baterias de íon de lítio porque são mais leves.
Transporte e mobilidade.
A grande versatilidade do hidrogênio permite que seja utilizado em nichos de consumo de difícil descarbonização, como transporte pesado, aviação e transporte marítimo.
Já existem vários projetos em curso nesta área, como o Hycarus e o Cryoplane, promovidos pela União Europeia (UE) e visam introduzi-lo nos aviões de passageiros.
Para os carros que tem a proposta de usarem o hidrogênio verde como combustível, já temos avanços significativos nessa área. Veja nessa matéria o quanto estamos avançando, em direção a descarbonização do planeta.
Primeira Evolução
Primeiro sistema doméstico de hidrogênio solar para independência elétrica
O sistema de abeto pode ser instalado em qualquer casa unifamiliar para fornecer eletricidade sem CO² durante todo o ano e em todas as horas.
O abeto alimenta-se apenas do sol através de módulos fotovoltaicos no telhado.
Esta eletricidade solar pode ser usada como hidrogênio verde o ano todo. Com abeto, aumentos nos preços da eletricidade, impostos futuros de CO² e até mesmo quedas de energia não afetarão mais você.
O sistema picea usa duas tecnologias para disponibilizar eletricidade exatamente quando você precisa:
Armazenamento de curto prazo. (Dia / Noite)
Dia / Noite. A energia solar é armazenada durante o dia e disponibilizada à noite. Durante o dia, o sol carrega a bateria para que haja à noite energia solar suficiente.
Armazenamento a longo prazo. (Verão / Inverno)
Para compensar a falta de desempenho solar no inverno, o abeto usa hidrogênio (H²). Ele usa eletricidade excedente no verão para produzir hidrogênio a partir da água.
Em contrapartida, no inverno, esse processo é invertido e a eletricidade é regenerada a partir do hidrogênio. Armazenamento e uso, são zero emissões.
Consequentemente, o sistema pode ser instalado no porão ou na lavanderia. Você só precisa de 1,5 m² de espaço para tudo o que você precisa para uma fonte de energia solar durante todo o ano.
Tratamento de água e eletrólito para produção de hidrogênio:
- Célula de combustível para converter hidrogênio em eletricidade.
- Bateria com capacidade de 20 kWh para armazenamento a curto prazo.
- Inversor solar e regulador de carga para conexão com uma instalação fotovoltaica.
- Sistema de ventilação com recuperação de calor para melhorar o clima da casa e aliviar o aquecimento.
O tanque de hidrogênio está instalado fora da casa.
Dependendo da demanda, são instalados pacotes de um a cinco cilindros. O tamanho do acumulador é adaptado individualmente para atender às suas necessidades de eletricidade completamente independentemente.
Todos os componentes são controlados e monitorados por um sistema inteligente de gerenciamento de energia.
Como funciona.
- Verão: Spruce converte corrente direta do telhado em corrente alternada para uso doméstico. Você não vai notar nada, tudo funciona como você está acostumado com a eletricidade da rede de distribuição. A única diferença é que a eletricidade do abeto é gerada e usada completamente sem emissões de CO², eletricidade limpa. A energia que não é consumida é diretamente armazenada em uma bateria. Assim que é preenchido, o eletrólito produz hidrogênio a partir da eletricidade excedente e armazena-o para o inverno.
- Noite: O céu fica nublado ou a noite cai. Sem problemas, Picea carregou a bateria e continua fornecendo eletricidade para a casa. Você pode relaxar usando a energia solar autogerida que foi colhida no telhado durante o dia.
- Inverno: O sol não tem mais energia suficiente para carregar a bateria e abastecer totalmente a casa. Pode até haver neve nos módulos FOTOVOLTAICOS. Spruce produziu hidrogênio suficiente no verão e o guardou para você. Agora a célula de combustível pode regenerar eletricidade dela para compensar a falta de radiação solar. Agora o hidrogênio fornece sua casa e carrega a bateria. Sua casa continua recebendo eletricidade 100% autogerida sem CO².
Calor residual.
Spruce converte o calor de resíduos produzido no processo em energia. Coloca esse calor de resíduo à disposição da casa e, portanto, economiza em custos de aquecimento e emissões de CO².
Independentemente de estar aquecido com eletricidade, gás ou biomassa: com pouco abeto é necessário. Spruce, portanto, tem uma taxa de utilização de até 90%. Então use quase toda a energia que você recebe do sol. Seja como eletricidade ou como calor.
Abastecimento de água quente no verão incluído.
No verão, o “abeto” produz hidrogênio. Em consequência, produz calor que pode aquecer a água quente doméstica. O calor de verão é fornecido na forma de água quente para aquecimento. E seu aquecimento pode fazer uma pausa.
Calor de inverno.
No inverno, o abeto gera eletricidade a partir do hidrogênio usando uma célula de combustível. Como resultado o calor resultante é usado por abeto para suportar o suprimento de calor da sua casa.
Em prédios com sistema de ventilação: a unidade de ventilação já está integrada em abeto. Ele fornece-lhe um calor altamente eficiente através do fluxo de ar.
O ar filtrado e umidificado é um benefício para quem sofre de alergias frequentes ou resfriados.
Aqui podemos ver um exemplo de instalação em casa unifamiliar:
Mais informações: www.homepowersolutions.de (site em alemão).
