O hidrogênio é o novo garoto das alternativas de baixo carbono, com aplicações em mobilidade, processamento industrial e transporte pesado. Também pode ser usado para fornecer eletricidade e calor e pode ser combinado com gás natural para ajudar a descarbonizar as redes de gás natural existentes. Mas mesmo com essas oportunidades, em todo o mundo, de escritórios corporativos a roteiros do setor, ouve-se: é muito caro e não aumenta. (Curiosamente, essa é a mesma reputação solar que tinha uma década atrás.)

Como existem muitos conceitos errôneos sobre o hidrogênio, existe a oportunidade de dissipar alguns mitos comuns sobre essa tecnologia emergente.

Este não é um vencedor. A transição energética será uma mistura de combustíveis alternativos e eletrificação.

Quando se trata de mudança tecnológica, a maioria das pessoas pensa nisso como um jogo de roleta, onde o vencedor leva tudo: CA x CA; QWERTY versus Dvorak; VHS versus beta. O debate sobre opções verdes para mobilidade de baixo carbono, bem como movimentação de cargas, indústria pesada e materiais, não é diferente. O pensamento geral é que a depreciação virá da eletrificação ou de combustíveis inovadores, mas não de ambos.

Este não é um ou nenhum. Em vez disso, é como ficar preso em uma ilha deserta e escolher entre água ou comida quando a única opção possível é encontrar os dois. A solução definitiva para o transporte de baixo carbono provavelmente será uma combinação de opções baseadas em eletricidade e combustível.

Entre as opções baseadas em combustível, o hidrogênio domina a conversa. Como costuma ser popular, os inimigos manifestam preocupações sobre o desenvolvimento de recursos de hidrogênio, temendo que ele concorra com a eletrificação e a tecnologia das baterias, mas essa preocupação não reflete a realidade. Embora a eletrificação e os combustíveis como o hidrogênio tenham seus próprios desafios, ambos têm papéis importantes.

Quando a eletricidade de baixo carbono é substituída por combustíveis fósseis, podemos obter reduções significativas de CO2 emissões. Com seu potencial zero de carbono e o papel que ela pode desempenhar na crescente demanda por energia renovável, o hidrogênio desempenha um papel importante em nossa transição energética e é um complemento essencial para a eletrificação.

O hidrogênio já está em alta demanda e a indústria só continuará a crescer.

O novo interesse pelo hidrogênio surgiu dos setores de mobilidade, frete, transporte marítimo, eletricidade e transformação industrial, à medida que nos esforçamos para avançar em direção a um futuro descarbonizado. No entanto, existe uma grande demanda preexistente ligada ao refino e produção de amônia e como alimento para processos químicos industriais. O desenvolvimento do mercado de hidrogênio reflete o potencial da produção distribuída e a necessidade de flexibilidade em nosso mix de transporte. Por exemplo, os barramentos de células a hidrogênio normalmente têm uma variedade de cerca de 310 milhas contra 124 milhas para ônibus elétricos. Com essa faixa, o hidrogênio tem o potencial de descarbonizar o transporte rural e fornecer uma solução para serviços ininterruptos.

A produção de hidrogênio aumentou de cerca de 40 milhões de toneladas em 2005 para cerca de 60 milhões de toneladas hoje. Em 2017, o mercado global de produção de hidrogênio foi estimado em US $ 103 bilhões e é esperado atingir US $ 207 milhões até 2026, sugerindo uma taxa de crescimento anual composta de 8,1% ou um mercado de aproximadamente 121 milhões de toneladas. Dadas essas expectativas de crescimento, a Comissão de Transição de Energia (ETC) sugere que até 2050 o mercado poderá estar na região de 425 a 650 milhões de toneladas por ano.

Qualquer que seja a direção do mercado de hidrogênio na próxima década, a crescente pressão nos setores industriais difíceis de reduzir para se alinharem por um caminho científico de 1,5 grau implica a necessidade de analisar duramente. a proporção de emissões industriais. movimentação no local e fora do local de materiais e produtos. Por exemplo, em média, cerca de 60% da energia usada em uma mina a céu aberto está relacionada ao movimento de materiais no local. Para as emissões industriais produzidas no local, existem 28% das emissões globais. Outros 16% ocorrem na movimentação de materiais externos, mais conhecidos como frete. Se o hidrogênio fizer parte da solução, haverá muito mais do que os atuais 60 milhões de toneladas de demanda global anualmente por essa mercadoria.

Você pode produzir hidrogênio sem emitir CO2. A solução é eletrólise alimentada por energia renovável.

Existem quatro fontes importantes para a produção comercial de hidrogênio, três das quais requerem combustíveis fósseis: reforma do metano a vapor (SMR); oxidação; e gaseificação. A quarta fonte é a eletrólise, que separa a água em seus elementos constituintes (hidrogênio e oxigênio) usando eletricidade. Quando essa eletricidade é produzida através de recursos renováveis, pode ter zero hidrogênio de carbono verde. Este é o único meio de produção de hidrogênio para combustíveis não fósseis. O processo SMR, que emite CO2requer calor substancial para separar quimicamente o hidrogênio das moléculas de metano. Quando as emissões desse processo não são capturadas, isso é chamado de hidrogênio cinza. Quando a captura e armazenamento de carbono (ou captura, uso e armazenamento de carbono) são conectados a uma instalação, isso é chamado de hidrogênio azul. Além da SMR, o hidrogênio também pode ser sintetizado a partir do petróleo por oxidação parcial ou do carvão por gaseificação.

CO2 emitido como subproduto da produção de hidrogênio SMR (PDF) responde por cerca de 6% das emissões de GEE de refinarias de petróleo nos Estados Unidos e até 25% das emissões de GEE de uma refinaria individual. Por origem, o hidrogênio através do gás natural responde por 48% da produção mundial, enquanto a produção baseada em petróleo responde por cerca de 30% e o carvão por 18%. Hidrogênio verde (PDF), produzido através do processo de eletrólise usando energia renovável, responde por apenas 4% da produção global.

Hoje, a grande maioria da produção de hidrogênio se enquadra na categoria de hidrogênio cinza, pois a produção atual depende de combustíveis fósseis e separa os elementos do hidrogênio e do carbono. As tecnologias de captura de carbono podem reduzir as emissões de carbono 71 a 92 por cento (PDF) mas a tecnologia ainda está em um estágio relativamente incipiente. Também há problemas com o espaço de armazenamento necessário para o carbono capturado. O movimento atual é escalar o desenvolvimento do hidrogênio verde e afastar-se do hidrogênio baseado em SMR. Essa transição tem o benefício adicional de exigir uma liberação mais rápida de energia renovável em algumas das melhores regiões de energia renovável em todo o território dos Estados Unidos.

O hidrogênio pode ajudar a descarbonizar em massa as cadeias de valor industrial.

Nos últimos anos, vimos um foco crescente na necessidade de apoiar o desenvolvimento do setor de energias renováveis ​​por meio da extração sustentável de cobre, lítio, alumínio, cobalto, níquel e outros minerais. São minerais essenciais para o desenvolvimento de tudo, desde fiação de transmissão e distribuição a painéis solares, turbinas eólicas e armazenamento de baterias. Para descarbonizá-los, é necessário um foco em atividades extrativas, transporte de materiais e processamento e purificação de minerais. O hidrogênio pode desempenhar um papel dinâmico nesse empreendimento em muitas aplicações.

Por exemplo, ele pode ser usado para fornecer um recurso escalável para abastecer caminhões de transbordo no local ou fornecer geração de energia robusta para os processos da mina, a partir de células de combustível ou através de turbinas. O hidrogênio também pode ser usado como parte do processo de aquecimento por combustão ou por meio de células a combustível de alto calor. No processamento mineral, o hidrogênio pode substituir o carvão metalúrgico no processo siderúrgico para reduzir o minério de ferro. Você também pode seguir em frente energia renovável reduzida; a construção de um eletrolisador conectado a uma combinação de geração e bateria renovável pode oferecer uma capacidade maior de capturar a geração de pico e alterá-la para horas de pico de consumo. A conversão de energia reduzida em hidrogênio em determinados momentos do dia oferece a capacidade de usar hidrogênio posteriormente para fornecer um recurso de revenda de eletricidade ou usar a infraestrutura de gás natural existente como forma de obter mais energia renovável para os usuários finais.

Este é um menu de opções, e não uma posição decisiva, pois diferentes condições de mercado, acesso ou usuários finais mudarão as possíveis soluções que o hidrogênio pode oferecer no desenvolvimento de energia renovável. Essas opções adicionais ajudam a reforçar a necessidade de liberação de renovação em larga escala e fornecem uma linha adicional através da qual as renováveis ​​podem alcançar os usuários finais.

Uma verdade inevitável: isso vai acontecer

Os setores industriais difíceis de reduzir respondem por 40% das emissões globais de gases de efeito estufa. Esses setores precisam de uma abordagem holística da descarbonização e agora precisam dela. Eles precisam de eletrificação, mas também precisam de energia molecular limpa. Esses não são esforços mutuamente exclusivos, mas quando estruturados adequadamente, eles podem trabalhar em coordenação para facilitar as rápidas mudanças necessárias. O caminho para a expansão verde do hidrogênio exigirá o acúmulo substancial de nossos recursos de energia renovável em todo o mundo e a constatação de que esses objetivos ainda precisam ser atingidos.

O relatório sobre a possível missão do ETC, Shell Cenário do céu (PDF) e a Associação Internacional de Energia é a próxima Cenário 2 graus Celsius todos mostram caminhos bem desenvolvidos para descarbonizar setores difíceis de reduzir, e todos esses caminhos exigem um crescimento global substancial do hidrogênio. Se você estiver em caminhões com Lançamento recente de Nikola ou em inovações de processos industriais, como alumínio verde ou aço verde, há uma coisa que quase todos os principais estudos sobre mix de energia mostraram: precisaremos de mais hidrogênio em nosso mix de energia para manter o aquecimento global abaixo de 1,5 graus.

Esta matéria foi traduzida do site original.