Hidrogênio verde

A Alemanha inaugura a primeira linha ferroviária do mundo exclusivamente movida a hidrogênio,  passo à descarbonização das ferrovias, com 14 vagões construídos pela Alstom circulando na Baixa Saxônia. A tecnologia em questão substituirá o diesel que alimenta 20% das viagens de trem na Alemanha, sendo que a nova frota que custou 93 milhões de euros, evitará a geração de "4.400 toneladas de CO2/ano, segundo o operador de rede regional. A ferrovia está em testes desde de 2018 com a circulação de dois trens a hidrogênio,aguardando inauguração de outras ligações ferroviárias através da assinatura pela Alstom de contratos na Alemanha, França e Itália. Só na Alemanha "entre 2.500 e 3 mil trens a diesel devem ser substituídos por hidrogênio", segundo o gestor de projeto na Alstom, particularmente relevantes à pequenas linhas regionais, onde o custo de transição à energia elétrica é elevado comparado a rentabilidade da ligação.O plano é que a frota tenha 14 trens de hidrogênio substituindo 15 trens atuais movidos a diesel, segundo a operadora, as locomotivas usadas atualmente lançam na atmosfera 4.400 toneladas de CO2/ano.

Em paralelo, o governo alemão se acerta com o Canadá no fornecimento de hidrogênio ao assinar acordo na província de Terra Nova e Labrador, de onde partirão navios com hidrogênio em 2025. O Canadá está na primeira linha na produção do  "hidrogênio verde", além de Portugal com a proposta alemã de  construção do gasoduto com origem no Porto de Sines atravessando a Europa Ocidental. Além disso o Japão também aposta com hidrogênio verde na transição energética, produzindo em Kobe calor e eletricidade à um hospital, um centro desportivo e ferrovia, iniciativa à chamada 'sociedade do hidrogênio'. Foi o primeiro país com estratégia ao hidrogênio iniciado em 2017, visando reduzir emissões em 46% até 2030 e alcançar a neutralidade de carbono em 2050.

Moral da Nota:  a conta, no entanto, não parece simples pois o hidrogênio emite apenas vapor de água quando queimado, mas o estatuto de "energia verde" depende da como é produzido, por exemplo, se for produzido com carvão ou gás natural, emite CO2. O Centro de investigação em Hidrogénio de Fukushima, produz o chamado hidrogénio verde com eletricidade de fontes renováveis usada à eletrólise da água, ou seja, separar o oxigênio do hidrogênio sem utilizar e emitir CO2. A cadeia de abastecimento energético em Kobe usa hidrogênio produzido na Austrália com a Kawasaki Heavy Industries  pioneira no transporte de hidrogênio via marítima, sendo congelado a -253 ºC e comprimido num líquido.  Outro aspecto no terminal de hidrogênio japonês é o reforço da capacidade de armazenamento, buscando reduzir custos graças ao uso de tanques especiais desenvolvido pela Kawasak.

Hidrogênio verde

O Brasil não produz hidrogênio verde em escala, mas  espera  tornar-se player mundial nesse mercado, com destaque à região Noroeste, formada por nove estados.O Ceará lançou projeto HUB de hidrogênio verde envolvendo o governo estadual e a Federação das Indústrias do estado buscando captação de investidores e a UFC, Universidade Federal do Ceará, no desenvolvimento tecnológico e o Complexo Industrial e Portuário do Pecém. A Secretaria de Desenvolvimento Econômico e Trabalho do Ceará assinou 12 memorandos de entendimento, com empresas de países interessadas em instalar usinas de eletrólise com produção de H2V para exportação. 

A eletrólise  submete a água a corrente elétrica,  separando moléculas de hidrogênio  e oxigênio, gerando gás e, caso a eletricidade usada para converter água em hidrogênio vier de fonte limpa como vento e sol,  o processo origina o hidrogênio verde. Entre as empresas que assinaram memorandos está a australiana Enegix, com US$ 5,4 bilhões para converter sua planta, chamada Base One, na maior planta de H2V do mundo prevendo  produção anual de 600 mil toneladas de gás. O mercado de carros movidos a hidrogênio aponta que um quilo de H2 dá  autonomia de 100 kms, de modo que a produção em escala da Base One  abasteceria seis milhões de veículos/ano, se cada um viajar dez mil kms em média. Outro fator a favor do HUB cearense é que o porto de Rotterdam,  maior terminal marítimo da Europa, detém 30% do porto do Pecém com os holandeses desenvolvendo projeto de produção, importação e distribuição de H2V, facilitando exportação à Europa do hidrogênio produzido no Ceará.

Moral da Nota:  a Universidade  do Ceará assinou ainda acordo com a empresa chinesa MingYang Smart Energy, fabricante de equipamentos para geração de energia renovável, como painéis fotovoltaicos e turbinas eólicas, incluindo tecnologia para plantas marinhas. Além de intercâmbio entre professores e alunos da UFC e técnicos do MingYang, criando programa de pesquisa conjunto e projeto piloto no Mar do Pecém. No Rio Grande do Norte, líder nacional na produção de energia eólica, esta energia pode abastecer usinas de H2V, sendo que no estado, três empresas assinaram memorandos para implantar usinas de H2V que utilizarão energia de futuros parques eólicos offshore. Há ainda duas empresas planejando instalar usinas de H2V no Porto de Suape, em Pernambuco, além da australiana Fortescue planejar fábrica no Porto do Açu, no Rio de Janeiro. Por fim, em 2020, a estatal chinesa Energy Investment Corporation e seu braço brasileiro, SPIC Brasil, assinaram memorando envolvendo o instituto de pesquisa energética Cepel, com investimento de US$ 3,5 milhões em pesquisas sobre hidrogênio verde e energia inteligente, conceito que preconiza o uso racional da energia. O Brasil possui matriz energética composta por 48% de fontes renováveis,  acima da média mundial, no entanto,  emitiu mais gases efeito estufa que o resto do mundo em 2021, grande parte,  decorrente o aumento do desmatamento na Amazônia.

Hidrogênio offshore

Usinas offshore de hidrogênio utilizam água em abundância se conectando a turbinas eólicas offshore, sendo que uma planta de produção de hidrogênio offshore está programada para começar a operar em 2022 na costa da França. O projeto é desenvolvido pela empresa de hidrogênio verde Lhyfe e pela escola de engenharia francesa Centrale Nantes, sendo a planta alimentada por eletricidade de turbina eólica flutuante chamada Floatgen, instalada no local de teste de demonstração SEM-REV offshore da Centrale Nantes na costa de Le Croisic na França e, operacional, será a primeira unidade de produção de hidrogênio verde offshore do mundo. Lhyfe e os Chantiers de l'Atlantique têm trabalhado em estreita colaboração desde 2020 no projeto da plataforma de produção de hidrogênio offshore a ser construída em Saint Nazaire, variando de dez MW a várias centenas de MW, conceitos que devem ser implantados já em 2024. A idéia da Centrale Nantes de criar um local de teste offshore em 2007 tornou-se realidade quando foi conectado à rede elétrica em 2012, desde então, a SEM-REV hospedou 2 protótipos, a FLOATGEN de 2018 e WAVEGEM de 2019, assim, cumpre papel de atender necessidades de P&D, pesquisa e desenvolvimento, de tecnologias de energia renovável marinha. O local de demonstração SEM-REV tem "condições ambientais adversas", segundo o comunicado de imprensa da Centrale Nantes, é ideal para validar a tecnologia de produção de hidrogênio offshore, conforme explica a CEO e fundador da Lhyfe, "estamos convencidos que a produção offshore de hidrogênio renovável é solução adequada à implantação massiva de hidrogênio no horizonte" com "grandes avanços no desenvolvimento como os primeiros no mundo implantar solução à produção de hidrogênio renovável offshore". O local SEM-REV está definido para hospedar em 2022 nova turbina eólica flutuante de 5 MW desenvolvida pela EOLINK, com grandes atualizações na rede elétrica do local de teste em andamento e acomodando projetos de desenvolvimento de MRE.

A Lhyfe e a Centrale Nantes tornam realidade o hidrogênio renovável offshore, demonstrando a confiabilidade de um eletrolisador offshore representando inovação mundial em momento que iniciativas à produção de H2 offshore surgem na Europa. A energia eólica offshore é relevante pois apresenta disponibilidade, ou, factor de capacidade superior a 50%, tem potencial de desenvolvimento de 130 GW instalados até 2040 e potencial técnico 18 vezes superior à procura de eletricidade na Europa. A primeira unidade de produção de h2 offshore, montada por Lhyfe em colaboração com Chantiers de l'Atlantique, operacional na unidade SEM-REV a partir de 2022 atende aos critérios de MRE, Energia Renovável Marinha, além de condições ambientais adversas validando a tecnologia de produção antes de passar à implantação industrial em grande escala em 2024. O projeto promove desenvolvimento do setor industrial de produção de hidrogênio, apoiado pela região do Loire, cluster de inovação do Mar Pôle Mer Bretagne Atlantique e Comitê Estratégico da Indústria Marítima. O eletrolisador será instalado na plataforma flutuante do GEPS Techno e conectado às várias fontes de Energia Renovável Marinha, MRE, disponíveis no local de teste offshore, incluindo a turbina eólica flutuante Floatgen, sendo que o processo de produção emite apenas 02, sem CO2. A Centrale Nantes também disponibiliza meios de investigação e apoia as várias fases regulamentares, experimentais e logísticas garantindo bom resultado, com Bouin como primeiro local na Europa conectado a turbinas eólicas onshore produzindo hidrogênio offshore a partir da água do mar conectada a aerogeradores e validado a partir de julho de 2021.

Moral da Nota: turbinas eólicas offshore e tecnologias de hidrogênio têm potencial de ajudar os países alcançarem metas de mudança climática, em particular, carros verdes a H2, ao lado dos veículos elétricos, EVs, reduziriam a dependência de motores de combustão interna consumidores de gás. Empresas como a GE desenvolvem tecnologias de turbinas offshore permitindo que parques eólicos possam ir mais longe no mar através do hidrogênio e energia eólica como combinação perfeita. O debate sobre a validade dos veículos a hidrogênio até agora dominada pela eletrificação e, com Elon Musk, CEO da Tesla, rotulando carros a hidrogênio como "forma burra de armazenamento de energia para carros" e, apesar da sua afirmação, outras montadoras incluindo BMW apóiam tecnologias de hidrogênio e, com a Toyota estabelecendo recorde mundial ao dirigir seu carro a hidrogênio Mirai mil km em um único abastecimento. 

Setor automotivo

O automobilismo é o setor para colocar à prova carros mais rápidos e confiáveis e o Rally Dakar foca até 2030 tornar-se totalmente ecológico, portanto, pede aos partícipes implementar motores com emissões mais baixas de gases efeito estufa a partir do evento de 2022 na Arábia Saudita que percorrerá 7 mil kms, dos quais, 4 mil em etapas especiais. Atendendo este chamado, a startup francesa Gaussin construiu seu caminhão H2 para a corrida de 2022, como o primeiro veículo na história da competição utilizando hidrogênio como combustível. O H2 não é um dos caminhões da empresa movido a hidrogênio, na verdade, é parte da linha de oito modelos de caminhões da próxima geração pela parceria da startup francesa com designers do escritório italiano Pininfarina, conhecido por criar exteriores de carros esportivos, com o H2 projetando potência e capacidade graças ao design.

A produção do hidrogênio combustível limpo é a chave à reativação econômica da América Latina, segundo o especialista argentino em energia renovável, Ariel González, reduzindo emissões de CO2 no mundo e, segundo relatório do Banco Mundial impulsionará a reativação da economia regional. O hidrogênio é elemento químico encontrado na água e a separação das moléculas de H2 e O2 obtida por eletrólise, ou, aplicação de eletricidade através do uso de energias renováveis, eólica, fotovoltaica, marés e hidráulica é denominado verde, daí, “o hidrogênio produzido por essas fontes é chamado de hidrogênio verde, única forma de gerar um combustível que não emita poluição atmosférica” emanando vapor d'água onde são utilizadas energias renováveis”. O hidrogênio verde abastece a indústria siderúrgica e química de alta complexidade gerando amônia e derivados, “duas indústrias que sustentam o hidrogênio ou indústrias pesadas na busca por H2 como combustível”. Especialistas argumentam que indústrias de petróleo serão empresas de energia verde no futuro, sendo que "empresas de petróleo e consórcios internacionais de energia precisam desse tempo para pagar o custo da descarbonização". Ao contrário do hidrogênio verde, o hidrogênio convencional ou azul pode ser obtido por eletrólise por combustão a partir de fósseis gerando emissões poluentes.

Moral da Nota: o governo chileno investirá US$ 200 bilhões em hidrogênio verde em 20 anos, produzindo aproximadamente 1m³ de H2 variando de 3,6 quilowatts a 6 quilowatts, dependendo da tecnologia utilizada, sendo "questão a quantidade de energia necessária para produzir esse m³ de hidrogênio verde." O Chile projeta  produção de hidrogênio verde a partir da energia fotovoltaica com base na mineração e projetos desenvolvidos a partir da energia eólica no extremo sul, sendo que o "Paraguai, México, Brasil, Bolívia, Colômbia e Argentina querem trabalhar com o hidrogênio, ao separá-lo, gerando amônia e, a partir disso, fertilizantes." O hidrogênio verde não é novo, “na Argentina, há 30 anos, tentaram promovê-lo sem tempo e oportunidade” e na "América Latina em 2002 falava-se sobre esse processo”. "Os países nórdicos começaram desenvolver frotas navais, caminhões e trens movidos a hidrogênio enfrentando o custo operacional", com os cálculos indicando que "25% da frota naval mundial em 2035 ou 2040 será movida a hidrogênio com a Noruega implementando postos de gasolina produzindo hidrogênio offshore para abastecer navios." “Desde 1910 já existem hidrodutos para transportar hidrogênio com tecnologia e indústria já desenvolvidas, a questão é que energia renovável custa o dobro de um quilowatt em relação ao petróleo, uma questão de custo ou lucratividade, não de tecnologia”.

Hidrogênio automotivo

Iniciativas de Célula de Combustível de Hidrogênio são foco da Hyundai, Daimler e Toyota, sendo que a Daimler associada a Lide, desenvolve na Alemanha estações piloto de reabastecimento. As células a combustível de hidrogênio consideradas combustível de grande potencial, apesar de obstáculos técnicos são alternativa viável à aplicações em caminhões de longa distância, cujos três dos principais fabricantes globais de automóveis, caminhões e ônibus fazem movimentos ao transporte movido a hidrogênio.

A Hyundai, lança caminhão-conceito cabover HDC-6 Neptune Classe 8 com célula a combustível de hidrogênio Classe 8, marca de sistema de célula de combustível a hidrogênio dedicado HTwo, dizendo que 'HTwo é nova marca do sistema de célula de combustível de hidrogênio, "líder mundial" do grupo na tecnologia. O HTwo significa "H2", molécula de hidrogênio, cujo lançamento facilitam negócios globais de célula de combustível aumentando ecossistema de hidrogênio, intensificando esforços no seu desenvolvimento de próxima geração. Oferecerá linha de veículos a hidrogênio, navios, carros, caminhões, trens e drones com desempenho e durabilidade aprimorados a preço acessível em arquitetura leve com densidade de energia aprimorada e foco inicial nas principais regiões centrais da Coréia, EUA, Europa e China. A produtora de gás industrial Linde e a Daimler Truck são parceiras no desenvolvimento da tecnologia de reabastecimento de hidrogênio líquido de próxima geração à caminhões movidos a célula de combustível H2, tornando o reabastecimento com hidrogênio mais fácil e prático. O hidrogênio líquido, “sub-resfriado”, “tecnologia sLH2”, permite maior alcance e densidade de armazenamento, reabastecimento rápido e eficiência energética superior em relação ao hidrogênio gasoso usado por outros fabricantes. O processo usa níveis de pressão acima do ambiente e controle de temperatura especial, evitando efeitos de fervura e "retorno do gás" do tanque do veículo ao do posto de abastecimento no reabastecimento, além de não exigir complexas comunicação de dados entre o posto e o caminhão no reabastecimento. O primeiro reabastecimento de protótipo na estação piloto será na Alemanha em 2023, sendo permitido a outras empresas desenvolverem suas tecnologias de reabastecimento e veículos com o novo padrão de hidrogênio líquido estabelecido em mercado de massa global. A Toyota Motor Europe estabeleceu Grupo de Negócios de Célula de Combustível para supervisionar atividades de hidrogênio, apresenta o Mirai, sedã elétrico de célula a combustível de hidrogênio comercializado no mundo em 2014, daí, o desenvolvimento da célula de combustível mais compacto, leve e mais denso em energia. A tecnologia de hidrogênio tem flexibilidade à carros, caminhões, ônibus, empilhadeiras e geradores, barcos e trens, sendo que o Grupo de Negócios de Célula de Combustível da Toyota trabalhará com parceiros da indústria, governos nacionais, regionais e organizações estimulando desenvolvimento de ecossistemas de hidrogênio e permitindo direção ao hidrogênio estabelecido como combustível líder de transporte no mundo.

Moral da Nota: a primeira balsa elétrica a bateria na Noruega construída no estaleiro Fjellstrand com a Siemens, instalou sistema de propulsão elétrica e equipou as estações de carregamento com baterias de íon-lítio por energia hidrelétrica, reduzindo custos com combustível em até 60%. A Siemens e a Norled instalaram três baterias, uma de íon-lítio a bordo da balsa e uma em cada cais, como reserva com unidades de 260 kWh fornecendo eletricidade à balsa enquanto atracada. A bordo, a Siemens instalou sistema de propulsão elétrica BlueDrive PlusC incluindo bateria e direção, controle de propulsão da hélice, sistema de gerenciamento de energia e de alarme integrado. A balsa, de 80 metros de comprimento e 20 metros de largura movida por dois motores elétricos com potência de 450 quilowatts, desenvolvida em alumínio levando o navio pesar metade da balsa convencional apesar das baterias de dez toneladas e capacidade de carga de 360 ​​passageiros e 120 veículos, sendo que o casco tem o dobro da vida útil do casco de aço reduzindo custos de manutenção.

Hidrogênio verde

Bill Gates no livro intitulado "Como evitar um desastre climático", destacou o hidrogênio renovável ou e-Hydrogen ou hidrogênio verde como a melhor inovação dos últimos anos no combate ao efeito estufa, dizendo no podcast Armchair Expert, "não sei se teremos sucesso para produzir hidrogênio verde a preço acessível, mas se tivéssemos isso, resolveria muitos problemas". A história se inicia com o hidrogênio como elemento químico mais abundante do universo com três vezes mais energia que a gasolina, além do fato de ser energia limpa, pois libera água na forma de vapor, não produz CO2 e só usado em ocasiões especiais como alimentar espaçonaves da NASA. Várias razões limitaram seu uso pois é considerado perigoso por ser altamente inflamável, transportá-lo e armazená-lo com segurança é desafio. Dificuldades em produzi-lo separando de moléculas para ser usado como combustível é, até agora, caro. 

A Repsol, BP e Shell estão entre as que lançaram projetos de hidrogênio verde com nações publicando planos de produção nacional ao combustível renovável, incluindo a UE com sua "Estratégia do Hidrogênio para uma Europa Neutra do Clima", publicada 2020, comprometendo investir US$ 430 bilhões em hidrogênio verde até 2030, instalando eletrolisadores de hidrogênio renovável de 40GW na próxima década para atingir a meta de se tornar neutra ao clima até 2050. A coalizão formada pelo grupo saudita de energia limpa ACWA Power, a australiana CWP Renewables, a fabricante chinesa de turbinas eólicas Envision, as européias de energia Iberdrola e Orsted, o grupo italiano de gás Snam e a produtora norueguesa de fertilizantes Yara, desenvolvem projetos de hidrogênio verde na iniciativa Hidrogênio Verde como parte da campanha Corrida à Zero da Convenção da ONU sobre Mudança Climática. O objetivo é multiplicar por 50 a produção nos próximos seis anos e cortar o custo atual do hidrogênio renovável pela metade para menos de US$ 2,00/kg. Relatório da consultoria de energia Wood Mackenzie sugere que estão no caminho certo, estimando que os custos cairão até 64% na próxima década, enquanto o banco de investimento Goldman Sachs estimou que o mercado de hidrogênio verde ultrapassará US$ 11 trilhões em 2050. Há alguns anos o hidrogênio começou ser produzido a partir de energias renováveis com sol e vento por processo de eletrólise, que usa corrente elétrica para dividir água em hidrogênio e oxigênio em dispositivo chamado eletrolisador, resultando no hidrogênio verde, 100% sustentável, mais caro de se produzir que o hidrogênio tradicional. Atualmente, segundo a Agência Internacional de Energia, 99% do hidrogênio usado como combustível é produzido a partir de fontes não renováveis e menos de 0,1% é produzido pela eletrólise da água. 

Moral da Nota: a Forbes chamou de "a energia do futuro" projetos ao redor do mundo, em fase de planejamento, ampliando a capacidade atual de cerca de 80 GW para mais de 140 GW. Seis países lideram a produção de hidrogênio verde com a Austrália com propostas de 5 megaprojetos relacionados a energia eólica e solar. O maior projeto, no país e no mundo, é o Asian Renewable Energy Hub em Pilbara, com previsão de construir usinas com eletrolisadores de capacidade total de 14 GW a custo de US$ 36 bilhões devendo estar pronto até 2027-28. Outros quatro projetos estão na fase de planejamento acrescentando 13,1 GW, se aprovados. A Shell lidera o projeto NortH2 no Porto de Ems, norte da Holanda, prevendo a construção de 10 GW de eletrolisadores com meta de 1GW até 2027 e 4GW até 2030, com energia eólica offshore, sendo que o hidrogênio gerado está planejado para utilização na indústria pesada na Holanda e Alemanha. O maior projeto alemão é o AquaVentus na ilha de Heligoland no Mar do Norte, para construir 10 GW até 2035 sendo que um consórcio de 27 empresas, instituições de pesquisa e organizações incluindo a Shell que promove o projeto, usando ventos da região como fonte de energia. Em Rostock, na costa norte da Alemanha, um consórcio liderado pela empresa de energia local RWE planeja construir outro 1 GW de energia verde. A China, maior produtor mundial de hidrogênio, planeja entrar no mercado de hidrogênio verde com a construção de projeto na região autônoma da Mongólia Interior, no norte do país, liderado pela concessionária estatal Beijing Jingneng, que investirá US$ 3 bilhões para gerar 5 GW a partir de energia eólica e solar. A Arábia Saudita planeja entrar no mercado de hidrogênio verde com o chamado Projeto Helios Green Fuels, localizado na "cidade inteligente" do NEOM às margens do Mar Vermelho na província de Tabuk no noroeste do país, projeto de US$ 5 bilhões que instalará até 2025, 4 GW de eletrolisadores. O Chile, considerado meca da energia solar, apresentou a "Estratégia Nacional do Hidrogênio Verde" possuindo em desenvolvimento o HyEx da empresa francesa de energia Engie e a empresa chilena de serviços de mineração Enaex e Highly Innovative Fuels, HIF, da AME, Enap, Enel Green Power, Porsche e Siemens Energy. O primeiro, sediado em Antofagasta usará energia solar para alimentar eletrolisadores de 1,6 GW com o hidrogênio verde, usado na mineração, com teste piloto inicial planejando instalar 16 MW até 2024. Na ponta oposta do Chile, O projeto HIF em Magalhães e região antártica chilena, usará energia eólica para gerar combustíveis verdes à base de hidrogênio, sendo que “o piloto usará um eletrolisador de 1,25 MW e nas fases comerciais superior a 1 GW”. O ministro da Energia do Chile disse que o país não busca apenas gerar hidrogênio verde para cumprir sua meta de atingir a neutralidade de carbono até 2050, mas exportar o combustível limpo no futuro, dizendo na revista Electricidad “se fizermos as coisas certas, a indústria do hidrogênio verde no Chile pode ser tão importante quanto mineração, silvicultura ou salmão".