21 de abril de 2024

Hidrogênio nem sempre é a melhor energia renovável

hidrogênio verde e eletrificação direta

Há uma empolgação extraordinária hoje em relação ao hidrogênio “verde” produzido pelo uso de eletricidade renovável para separar os átomos de hidrogênio das moléculas de água (lembre-se, o H em H2O é hidrogênio). Porém não podemos considerá-lo com uma bala de prata.

Evidências indicam que, em certas aplicações, o hidrogênio verde feito com energia eólica ou solar pode realmente gerar um grande benefício climático em relação aos combustíveis fósseis. E em aplicações onde faltam outras alternativas limpas, pode ser uma de nossas melhores ferramentas de descarbonização.  

Mas produzir hidrogênio verde requer muita energia. Um estudo do Fundo de Defesa Ambiental (Environmental Defense Fund – EDF) revela que o uso de hidrogênio verde para o transporte rodoviário, por exemplo, requer, em média, de três a sete vezes mais energia do que a eletrificação direta. 

Moléculas vs. Elétrons 

Para entender as vantagens e desvantagens, o estudo comparou a energia total necessária para realizar as mesmas tarefas usando hidrogênio verde ou eletrificação direta.  

A equipe analisou o transporte rodoviário, que podem se alimentado por hidrogênio verde ou eletrificação direta; as tecnologias já estão no mercado ou serão comercializadas ainda nesta década; e porque há dados de energia suficientes na literatura científica existente para uma avaliação robusta.   

Em geral, os resultados mostram que a eletrificação direta é a opção muito melhor para a descarbonização. A eletrificação direta pode maximizar o número de veículos que se beneficiam da energia limpa; alcançar uma descarbonização mais rápida; e economizar dinheiro em comparação com o hidrogênio verde, dada a nossa ainda limitada capacidade de energia renovável.

Transporte rodoviário de hidrogênio: 3-4x mais energia renovável necessária em média

Hidrogênio verde e eletrificação direta

Há muito ouvimos falar de carros, caminhões e outros veículos que usam células de combustível de hidrogênio que convertem o hidrogênio a bordo em energia elétrica para acionar o veículo. As células de combustível podem ser usadas em uma variedade de modos de transporte, incluindo veículos leves, caminhões pesados ​​e frotas de trânsito. Existe até uma locomotiva movida a célula de combustível.

Essas aplicações também podem ser eletrificadas diretamente usando baterias ou para trens (os cabos aéreos já usados ​​em muitos lugares). Com base nos dados da literatura científica disponível e nos modelos da cadeia de suprimentos de hidrogênio, o estudo conclui que requer em média três a quatro vezes (e até nove vezes) a energia para alimentar um veículo de célula de combustível de hidrogênio verde do que um elétrico de bateria. (Isso pressupõe que o hidrogênio é transportado da produção para os locais de reabastecimento como um líquido. Mover o hidrogênio como um gás ainda exigiria mais energia em geral do que a eletrificação direta.) 

Veja também: Pesquisadores australianos produzem combustível de hidrogênio da atmosfera

Além da energia necessária para converter eletricidade renovável em combustível de hidrogênio – e depois novamente no caso de células de combustível – também pode envolver processos adicionais com uso intensivo de energia, como compressão e/ou liquefação de hidrogênio para transporte e armazenamento. 

A eletricidade renovável, por outro lado, não requer conversões para um estado diferente e consome menos energia para transmissão, distribuição e uso final. 

O próprio poder de aquecimento do hidrogênio

Além do mais, o próprio hidrogênio tem poderosos efeitos indiretos de aquecimento quando liberado na atmosfera – um fato crucial que até mesmo os especialistas subestimam. Com base na ciência mais recente, o poder de aquecimento real do hidrogênio na atmosfera é de duas a seis vezes maior do que as estimativas padrão (dependendo do período de tempo). 

Isso significa que, quando comparado libra por libra em um período de 20 anos, o hidrogênio tem 30 vezes o poder de aquecimento do dióxido de carbono, o que pode prejudicar gravemente os benefícios climáticos pretendidos do hidrogênio no curto prazo. 

Esse poderoso efeito de aquecimento acontece independentemente de como o hidrogênio é produzido. E como as moléculas de hidrogênio são tão pequenas, elas são altamente propensas a vazamentos. Se os sistemas de produção e distribuição não forem gerenciados adequadamente, mesmo o hidrogênio “limpo” pode aumentar o aquecimento por décadas em relação ao combustível fóssil que ele substitui. 

Resumindo 

O fornecimento global de energia renovável continua a crescer a um ritmo notável, mas ainda estamos muito longe de substituir os combustíveis fósseis. Em um mundo onde a capacidade renovável é limitada e a demanda está aumentando, precisamos maximizar o benefício climático de cada elétron.  

A história é diferente quando se trata de usos industriais e aplicações desafiadoras de transporte onde a eletrificação direta ou outras alternativas são inviáveis. Aqui, o hidrogênio verde pode ser exatamente o que precisamos. Porém, pode ser uma má ideia a produção de hidrogênio verde competir com a eletrificação nos casos em que a eletrificação direta está prontamente disponível.   

Tendo em conta a análise e o potencial do hidrogênio verde, o estudo sugere:  

  • Avaliar como produzir hidrogênio verde usando o excesso de energia elétrica que, de outra forma, seria reduzido, ou com nova energia solar ou eólica, para que não desvie a energia limpa de outras aplicações. 
  • Controlar as emissões de hidrogênio de vazamentos e ventilação e purga operacional. O desenvolvimento de tecnologias de detecção e a implementação de melhores práticas e esforços de mitigação requerem mais pesquisas. 
  • Usar práticas que melhorem a intensidade energética do hidrogênio colocando a produção de hidrogênio perto dos usos finais  para reduzir as perdas de energia de distribuição e conversão. O agrupamento também pode ajudar a minimizar o vazamento de hidrogênio. 

Fonte – Fundo de Defesa Ambiental