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Hidrogênio verde como vetor energético para o desenvolvimento sustentável: conheça iniciativas no Brasil e no mundo  

Com o tema da sustentabilidade cada vez mais em evidência, o hidrogênio verde gerado a partir de fontes renováveis através da eletrólise da água, tem sido visto como um promissor vetor energético, inclusive naqueles setores de mais difícil transição. 

Neste artigo, trazemos o panorama do uso do hidrogênio verde no Brasil e no mundo, além dos seus benefícios como vetor energético. 

Como o hidrogênio verde é obtido? 

O hidrogênio verde pode ser obtido via eletrólise da água com energia de fontes renováveis, como eólica, solar e hidráulica. 

Benefícios da utilização de hidrogênio verde como vetor energético 

A utilização do hidrogênio verde como vetor energético apresenta alguns benefícios que o colocam em posição de destaque quando comparado a outros combustíveis. Conheça alguns: 

Ampliação de opções para geração de energia renovável

O hidrogênio verde tem sido amplamente utilizado como uma alternativa de vetor para geração de energia renovável com emissões nulas de gases.

Armazenamento de energia

Como o hidrogênio verde é um vetor energético gerado como um gás, é possível armazená-lo para utilização futura em tanques, por exemplo. Combinado aos recursos de energia solar e eólica, o hidrogênio renovável também pode apoiar o setor elétrico fornecendo armazenamento de longo prazo e em grande escala. 

Isso significa que o hidrogênio pode ajudar a melhorar a flexibilidade dos sistemas de energia, com o potencial de equilibrar a oferta e a demanda quando há geração de energia em excesso ou insuficiente.

Diversidade de uso 

Outra vantagem é que o hidrogênio verde é um vetor de energia altamente diversificado, podendo ser utilizado para geração de eletricidade, como biocombustível e para fins industriais.

O Plano Nacional de Hidrogênio Verde, elaborado pelo Ministério de Minas e Energia, prevê os usos em diferentes áreas: veículos a combustão interna, geração de eletricidade, turbogeradores, geração de calor e pilhas a combustível.

Leia mais em: Por que produzir hidrogênio verde?

Aplicações do hidrogênio verde em diferentes setores 

Avião de hidrogênio da Embraer 

A Embraer divulgou que está desenvolvendo aviões que utilizam o hidrogênio líquido como combustível. O esforço vai gerar benefícios para o meio ambiente pela redução da emissão de gases de efeito estufa e também trazer mais conforto e benefícios aos passageiros devido também às mudanças na estrutura da aeronave.  

A Embraer afirma que o custo das viagens para os passageiros pode ser reduzido em 15% e os trajetos podem ficar mais rápidos.  

Carros movidos a hidrogênio 

A BMW – uma das maiores fabricantes de carros no mundo – já tem ciência do valor do hidrogênio verde para a indústria automobilística. A empresa alemã tem investido milhões de dólares em pesquisas para desenvolver carros que utilizam o produto como combustível. Os resultados ainda precisam ser refinados para a obtenção de carros tão eficientes quanto os convencionais, entretanto, a meta é conseguir igualar o número de carros movidos a hidrogênio aos demais até 2030. 

Hidrogênio verde no mundo: conheça algumas iniciativas e números 

Cerca de 520 projetos de usinas de hidrogênio estão sendo desenvolvidos no mundo, conforme o Hydrogen Council – conselho que reúne os maiores investidores na produção do gás. 

Até 2050, a associação estima a possibilidade do hidrogênio verde atender 22% da demanda energética do mundo. Um dos motivos para essa expectativa de crescimento no número de usinas para produção de hidrogênio de baixo carbono é o seu potencial ambiental frente a outros vetores de energia.

O hidrogênio verde pode ser amplamente utilizado nas indústrias como matéria-prima para siderúrgicas e refinarias de petróleo, combustível para transporte (veículos automotivos, frete ferroviário, navios e aviões). Além disso, centros de pesquisa no mundo todo investem no H2V para auxiliar a descarbonizar os setores de difícil transição, como petróleo, aço e cimento.

Conheça algumas iniciativas do uso do hidrogênio verde no mundo 

  • China: A Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma da China anunciou, em 2022, a meta de produzir até 200.000 toneladas por ano de hidrogênio verde até 2025. Além disso, o país mais populoso do mundo tem por objetivo incluir 50.000 veículos movidos a hidrogênio nos próximos 3 anos.
  • Estados Unidos: Na esfera privada, uma startup norte-americana (Green Hydrogen International) anunciou, em março de 2022, um projeto de H₂ renovável de 60 GW ao sul do estado do Texas. O projeto prevê ainda a utilização da energia eólica e solar, visando produzir combustível limpo para o foguete da empresa SpaceX, de Elon Musk.
  • Índia: Seguindo o movimento global, o país tem realizado diversos esforços para  aumentar a produção de energia limpa. A organização industrial India Hydrogen Alliance (IH₂A) planeja criar 25 projetos nacionais de hidrogênio verde e cinco centros nacionais de hidrogênio até 2025. A IH₂A irá receber US$ 360 milhões em financiamento público nos próximos três anos. 
  • Alemanha: O país é um dos que mais investem na tecnologia do hidrogênio verde na Europa. Prova disso é que eles inauguraram a primeira frota de trens com passageiros movida com hidrogênio. Além disso, a ministra do Meio Ambiente da Alemanha abriu leilões em 2021 para garantir a produção de hidrogênio verde no país, deixando uma cota de ao menos 2% para utilização da matéria para combustível de aviação até 2030. 
  • Austrália: O governo federal do país prevê a aprovação de um projeto de AU$ 53 bilhões para produção de hidrogênio verde no país. Além disso, durante o encontro ambiental internacional CEM 12/MI6, o país fez acordo com Chile, Reino Unido e União Europeia para tornar o hidrogênio verde mais competitivo e acessível no mundo. 
  • Chile: O país é um dos maiores representantes do hidrogênio verde na América do Sul. De acordo com o ministro de Minas e Energia do país, a meta é ter 5 GW de capacidade de eletrólise em desenvolvimento até 2025, ser o produtor do hidrogênio mais barato do mundo até 2030 e, até 2040, figurar entre os principais exportadores da matéria no mundo. 

Hidrogênio verde no Brasil 

O Brasil tem altíssimo potencial para geração de hidrogênio verde, assim como os seus complementares, por já ter experiência e resultados positivos com fontes renováveis, eólica e solar.

Com isso, hoje é possível encontrar diversas iniciativas para utilização do hidrogênio verde no Brasil, principalmente para atender os setores elétrico, automotivo e industrial. 

Uma delas é conduzida pela empresa EDP Brasil, que está construindo uma unidade de produção de H₂V por eletrólise da água no interior do Ceará. A energia para dar “combustível” ao processo será obtida por painéis fotovoltaicos e a empresa está investindo cerca de R$ 41,9 milhões neste projeto-piloto, que terá capacidade de produção de 250 Nm3/h do gás. A finalidade do projeto é substituir o carvão mineral utilizado pela Usina Termelétrica de Pecém. 

Além disso, mais recentemente a multinacional Unigel anunciou a criação de uma fábrica de hidrogênio em Camaçari, na Bahia. O investimento inicial será de US$ 120 milhões (cerca de R$ 650 milhões) e as atividades têm previsão de início para o final de 2023.A capacidade de produção é estimada em 10 mil toneladas anuais de H2V, que devem ser convertidas para produção de amônia verde (60 mil toneladas/ano). 

Como o Parque Tecnológico Itaipu tem contribuído com o desenvolvimento de soluções em hidrogênio verde no Brasil 

O Parque Tecnológico Itaipu tem mais de 10 anos de experiência no desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio para o mercado.

Em 2011, o PTI-BR, em parceria com a Itaipu Binacional e a Eletrobras, iniciou a construção de uma Planta Experimental para a produção de hidrogênio verde por meio da eletrólise da água utilizando energia produzida na hidrelétrica. Atualmente, a planta está passando por um processo de modernização, com a criação de uma microrrede que integra energia fotovoltaica e sistemas de armazenamento de energia por baterias para a geração do hidrogênio verde.  

“A Planta Piloto de produção de hidrogênio foi pensada, inicialmente, para atender uma iniciativa da Itaipu Binacional, sendo que esta oportunidade trouxe ao PTI-BR a experiência técnica para hoje apoiar nacionalmente as pesquisas e projetos nos temas de descarbonização e sustentabilidade, empregando hidrogênio”, comenta o gestor do Centro de Gestão Energética do PTI-BR, Tales Gottlieb Jahn.

Contribuições no Plano Nacional de Energia 2050 

O Plano Nacional de Energia 2050 também teve contribuições técnicas do Parque Tecnológico Itaipu. Conheça os pontos principais do plano: 

  • A importância do papel da Economia do Hidrogênio Verde na transição energética e a relevância do papel do Brasil como grande player nesse novo cenário.
  • A necessidade de estimular o uso do hidrogênio para a descarbonização de setores como: transportes, indústria química, residencial, bem como de geração de matéria-prima “limpa” para a indústria. 
  • O uso de tecnologias para o armazenamento de hidrogênio, principalmente na forma de hidretos metálicos, ou captura de  CO₂ o para reagir com hidrogênio, produzindo os chamados combustíveis sintéticos ou e-fuels, entre outras contribuições. 

Plano Decenal de Expansão de Energia 2031

O Plano Decenal de Expansão de Energia tem o objetivo de indicar as possibilidades de  expansão do setor de energia sob a ótica do Governo nos próximos 10 anos. De acordo com o relatório, “o hidrogênio tem potencial para iniciar uma mudança de paradigma no setor de energia, trazendo oportunidades substanciais para a América Latina. A região pode se tornar uma líder mundial principalmente em hidrogênio com baixa emissão de carbono.”

Nesse sentido, o trabalho do Centro de Competência em Energias Renováveis do Parque Tecnológico de Itaipu – PTI foi reconhecido como um dos mais relevantes centros de pesquisas sobre hidrogênio estabelecidos no Brasil. As contribuições do PTI chegam às instituições influentes no Brasil, como o Ministério de Minas e Energia e a Empresa de Pesquisa em Energia.

Diálogo de Alto Nível da ONU 

A Organização das Nações Unidas busca contribuições de vários países para os melhores rumos da utilização do hidrogênio verde. Inclusive, o PTI-BR participou da última edição do evento Diálogo de Alto Nível da ONU, em 2021, mostrando os esforços e conquistas para a produção de hidrogênio verde no Brasil e as alternativas para diminuir as emissões  de dióxido de carbono.  

Norma ISO: Green Hydrogen 

A produção de hidrogênio verde também precisa de normas para que os produtos tenham a melhor qualidade e o Parque Tecnológico de Itaipu também contribuiu para a formulação de requisitos de produção, por exemplo participando do desenvolvimento da Norma ISO: Green Hydrogen – production requirements.  

Estudo de viabilidade de plantas de hidrogênio no Brasil 

Atuando em tecnologias do hidrogênio há mais de 10 anos, hoje, o Parque Tecnológico Itaipu está à frente do desenvolvimento de tecnologias de energia à base de hidrogênio. 

A Planta Experimental contempla um conjunto de equipamentos, incluindo a unidade de eletrólise, de compressão e armazenamento do hidrogênio e ambiente de aplicação com célula a combustível. 

Além disso, estamos atualizando constantemente a Planta Experimental por meio das unidades de geração de energia com painéis fotovoltaicos e do sistema de armazenamento de energia usando baterias de sódio. 

Desse modo, o PTI-BR adquiriu expertise para a elaboração de projetos e arranjos técnico-comerciais que vão desde a produção até a aplicação do hidrogênio, incluindo operacionalização de plantas pilotos, manutenção e instrução em segurança. 

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