O sonho do hidrogênio verde tomará forma?

Da edição 03/25 da pv magazine

A economia do hidrogênio é complexa. Com a energia fotovoltaica amplamente dedicada à descarbonização direta das redes elétricas, o hidrogênio alimentado por energia solar é geralmente planejado em áreas remotas com excesso de energia renovável. Para superar o exagero, é preciso entender onde o hidrogênio é essencial para a transição energética. As estratégias governamentais de hidrogênio geralmente identificam o hidrogênio verde como crucial para a descarbonização do transporte marítimo, da aviação, de alguns transportes rodoviários de longa distância, da produção de amônia e aço e de outros processos industriais. A China também vê o hidrogênio como essencial para o armazenamento de energia de longa duração (LDES).

Hipérbole de hidrogênio

Os últimos seis anos trouxeram o que a associação europeia de hidrogênio H2UB chama de “pico de expectativas infladas” e o “vale da desilusão”. A H2UB diz que a Europa está agora entrando numa “ladeira de esclarecimento”, antes de atingir um “platô de produtividade”.

O hidrogênio faz contribuições diferentes para indústrias de “difícil redução”. Embora essencial para a descarbonização do aço ou da amônia usada em fertilizantes, ele desempenha um papel menor, embora crucial, na ecologização de outros setores. Isso pode confundir e polarizar o debate sobre o hidrogênio verde.

A China e, mais recentemente, a Índia estão avançando rapidamente com o hidrogênio em suas políticas energéticas. Além da mitigação das mudanças climáticas, elas visam reduzir a poluição do ar e seguem uma estratégia geopolítica que se afasta dos voláteis mercados globais de petróleo. A Europa e outras regiões também são vulneráveis ​​aos estressores geopolíticos dos combustíveis fósseis. A Rússia tem recursos petrolíferos abundantes e facilmente extraíveis e está entre os maiores exportadores de petróleo do mundo.

Como demonstrou o Instituto de Pesquisa Energética da Academia Chinesa de Pesquisa Macroeconômica (veja o gráfico abaixo), espera-se que o hidrogênio desempenhe um papel menor, mas crucial, na demanda de energia final até 2060.

Forças motrizes

Juntos, o transporte marítimo e a aviação são os principais impulsionadores dos derivados de hidrogênio nos chamados combustíveis de baixo carbono.

O transporte marítimo está pronto para aumentar em grande parte graças aos requisitos de combustível verde da União Europeia. Assim como acontece com as aeronaves, as células de combustível podem alimentar navios diretamente ou por meio de combustíveis eletrônicos, como células de combustível de metanol. A maioria dos pedidos hoje são de motores de combustão movidos a combustíveis verdes, como combustíveis derivados de hidrogênio.

Vitalii Protasov, da empresa finlandesa de análise de combustíveis renováveis ​​Gena Solutions, disse que a União Europeia está impulsionando a regulamentação para a descarbonização do transporte marítimo, mas observou que a Organização Marítima Internacional (OMI) também deve introduzir medidas de médio prazo em 2025, definindo o ritmo internacional para aumentar a proporção de combustíveis de baixo carbono.

Protasov disse que o metanol verde para uso direto, diferentemente do hidrogênio, pode ser transportado tão facilmente quanto o metanol produzido a partir de combustíveis fósseis atualmente. A diferença está na intensidade de carbono – e no preço. “O problema do metanol [verde] é que há um enorme potencial de demanda, particularmente da indústria marítima, mas o volume de contratos vinculativos de compra de longo prazo é muito pequeno”, disse ele. “Há também outros problemas, como altos custos em comparação ao combustível convencional. Então, você precisa de uma regulamentação que estimule o uso de combustível renovável, ou alguma regulamentação que proíba ou puna o uso de combustíveis convencionais.”

A aviação é sem dúvida o maior desafio de descarbonização do transporte. As baterias não têm densidade de energia suficiente para alimentar aeronaves além de aeronaves pequenas e muito locais.

O hidrogênio pode ser usado diretamente, por exemplo, em aeronaves de curta distância movidas a células de combustível, ou pode alimentar os e-combustíveis usados ​​em combustíveis de aviação sustentáveis ​​(SAFs) e outros combustíveis, como um substituto para matéria orgânica limitada. A maioria das companhias aéreas começou a investir em voos com tecnologia SAF para cumprir com as regulamentações recentes. Muitas também investiram em aeronaves com células de combustível, como KLM, American Airlines, entre outras.

Nos Estados Unidos, as transportadoras regionais recém-fundidas Alaska Airlines e Hawaiian Airlines se uniram à empresa de aeronaves elétricas a hidrogênio ZeroAvia para desenvolver aviões para rotas de curta distância. Diana Birkett Rakkow, vice-presidente sênior de sustentabilidade da Alaska Airlines, explicou que cerca de 15% das rotas na rede da transportadora têm menos de 500 milhas náuticas, o que significa que podem ser atendidas por aviões movidos a hidrogênio.

Marina Hritsyshyna, especialista em regulamentação de hidrogênio que trabalha com direito de energia renovável desde 2016, disse à pv magazine que “a estrutura regulatória é crucial, pois estabelece um caminho claro para o desenvolvimento do setor de energia”.

Os regulamentos ReFuelEU Aviation e FuelEU Maritime desempenham um papel significativo, disse Hritsyshyna, que também cita as metas da UE estabelecidas na RED III, a terceira Diretiva de Energia Renovável do bloco, para combustíveis renováveis. Isso exigirá que os estados-membros cumpram cotas específicas, “o que facilitará o crescimento do mercado de hidrogênio”, disse Hritsyshyna. “Simultaneamente, espera-se que a implementação do EU ETS [Sistema de Comércio de Emissões] reduza o uso de combustíveis fósseis, impulsionado pelo aumento dos preços do carbono nos setores da aviação e marítimo.”

metas estabelecidas na RED III, a terceira Diretiva de Energia Renovável do bloco, para combustíveis renováveis. Isso exigirá que os estados-membros cumpram cotas específicas, “o que facilitará o crescimento do mercado de hidrogênio”, disse Hritsyshyna. “Simultaneamente, espera-se que a implementação do EU ETS [Sistema de Comércio de Emissões] reduza o uso de combustíveis fósseis, impulsionado pelo aumento dos preços do carbono nos setores da aviação e marítimo.”

Transporte rodoviário

As células de combustível de hidrogênio têm maior densidade de energia do que as baterias, mas menor eficiência energética em veículos menores.

As estratégias de hidrogênio dos Estados Unidos, Europa e China veem alguns caminhões e ônibus como casos de uso para veículos com células de combustível. A infraestrutura desempenha um papel aqui, pois os pontos de parada de caminhões elétricos que usam baterias consomem tanta energia para recarregar quanto uma cidade pequena. Os corredores de transporte rodoviário criam demanda imediata de centros industriais conectados baseados em hidrogênio, que já apresentam casos de negócios viáveis.

Reinhold Wurster, gestor sénior de projetos da consultora alemã Ludwig-Bölkow Systemtechnik (LBST), explicou até que ponto a China progrediu. Com o último plano quinquenal da China visando 50.000 veículos com célula de combustível até 2025, Wurster disse que a maioria dos 20.000 a 21.000 veículos com célula de combustível nas estradas chinesas são caminhões e ônibus.

“A China precisa introduzir mais 30.000 veículos movidos a célula de combustível este ano”, disse Wurster. “Os números que vi para os diferentes centros de cluster parecem prometer que isso será alcançado. Eles querem ter um sistema de inovação de tecnologia de hidrogênio mais completo em funcionamento, com sistemas de produção e fornecimento de hidrogênio limpo a serem formados e esse sistema deve estar amadurecido até 2035.”

Grandes indústrias da China

O estudo “Melhorando um Sistema Financeiro de Transição Justa para Indústrias Intensivas em Carbono” se concentra nos esforços em andamento para descarbonizar os setores de aço e transporte marítimo da China. Encomendados pela fundação política alemã Friedrich Ebert Stiftung, pesquisadores da Universidade Duke Kunshan da China revelaram que o hidrogênio já está enraizado nos esforços para descarbonizar as indústrias chinesas, que produzem cerca de metade do aço do mundo e um terço do volume global de transporte. O estudo dá o exemplo de uma empresa siderúrgica em Xangai que “reduziu efetivamente suas emissões de carbono em 20% e cortou o consumo de combustível sólido em 30% por meio da substituição de energia, otimização de processos e adoção de tecnologias inovadoras, como altos-fornos de reciclagem de carbono enriquecidos com hidrogênio”.

Caminhos internacionais

Existem limitações para o hidrogênio. O relatório “Global Energy Outlook 2024” da gigante dos combustíveis fósseis BP descobriu que o “custo relativamente alto do transporte de hidrogênio, especialmente em sua forma pura, significa que o comércio de hidrogênio de baixo carbono está concentrado em mercados regionais relativamente localizados”.

Por exemplo, a produção de hidrogênio é alimentada pela energia eólica nos países nórdicos e pela energia solar no sul da Europa e no Oriente Médio.

Os Estados Unidos, por exemplo, têm a vantagem de ter uma indústria com uso intensivo de energia e um potencial abundante de geração de energias renováveis. Poderia se tornar um exportador de hidrogênio.

Dutos e armazenamento

As estratégias de hidrogênio geralmente preveem gasodutos para transporte direto de hidrogênio entre regiões vizinhas. As estruturas existentes de combustíveis fósseis são frequentemente reutilizáveis ​​para diferentes aspectos da economia do hidrogênio. Os governos esperam utilizar a infraestrutura de gasodutos existente ou construir novos. Wurster explicou a incursão da China no armazenamento direto de hidrogênio e oleodutos. “Nenhum país sabe melhor onde estão as limitações das baterias”, disse ele. “Dez anos atrás, da Mongólia Interior, eles construíram uma linha de transmissão de corrente contínua de alta tensão de 1.800 km em 18 meses, com 67.000 torres dando suporte às linhas. Então, a China é definitivamente um país que pode construir linhas de transmissão de corrente contínua de alta tensão rapidamente. Mas um único gasoduto, de 1.200 mm de diâmetro, pode transportar 40 GW [de hidrogênio]. Isso é 10 vezes o que os fios aéreos de linhas de transmissão de corrente contínua de alta tensão transportam hoje, que é 4 GW… ninguém pode garantir que a eletricidade que está sendo produzida estará disponível no momento em que os consumidores precisarem, e vice-versa, e acima de um certo limite você não poderá mais armazená-la em baterias porque será muito caro e muito intensivo em material.”

A infraestrutura de gasodutos de hidrogênio da China ainda está em sua infância, disse o meio de comunicação chinês Sohu.com em janeiro de 2025. Mas o plano de desenvolvimento da indústria do país tem como meta 3.000 km de gasodutos de hidrogênio de longa distância até 2030.

A China não está necessariamente à frente da União Europeia, dos Estados Unidos ou do Reino Unido. Vários estudos mostraram que a Europa tem potencial para se destacar em diferentes tecnologias de hidrogênio, mas a China é rápida. Se o Ocidente concentrar muita atenção em preocupações políticas de curto prazo, perderá sua vantagem competitiva.

O especialista em regulamentação Hritsyshyna salienta: “Também se prevê que a Comissão Europeia adopte o Acordo Industrial Limpo e o Plano de Acção para a Energia Acessível, em Fevereiro [2025]. Além disso, “finalmente, a Comissão Europeia apresentou uma lista de iniciativas planejadas na Bússola de Competitividade, que visa acelerar a implantação de tecnologias limpas para alcançar a neutralidade climática na UE”, acrescentou Hritsyshyna.

O que tudo isso significa? Isso significa que as economias de hidrogênio estão se desenvolvendo internacionalmente. O pensamento de curto prazo será uma desvantagem no cenário internacional.

Conteúdo popular

Governo cancela primeiro leilão de reserva de capacidade

04 abril 2025 Ministério de Minas e Energia revogou portarias que estabeleciam as diretrizes para a concorrência inicialmente programada para junho, que contrataria...