Parece que quase todos os dias surge um novo artigo otimista exaltando o potencial do hidrogênio como combustível para combater as mudanças climáticas. O que é conhecido como “hidrogênio verde” — que utiliza energia renovável para sua produção — é recebendo a maior parte dessa atenção.
Em dezembro, abc O jornal publicou um artigo com a seguinte manchete: “Por que o hidrogênio verde é a fonte de energia renovável a ser observada em 2021”E, como relatado pela Bloomberg, Airbus está apostando alto no hidrogênio como combustível para seus aviões. Enquanto isso, a Coreia do Sul SK Cobertura acabado de anunciar um investimento em NOS produtor de células de combustível de hidrogênio Poder da tomada
Mas entre os que mais nutrem esperança no futuro da economia do hidrogênio estão a indústria de combustíveis fósseis e seus aliados. Conselho de Hidrogênio — um importante grupo de lobby cujos membros incluem grandes empresas petrolíferas e automobilísticas — prevê que o hidrogênio representará 18% da demanda total de energia até 2050. E como DeSmog relataram recentemente, uma importante PR Uma empresa do setor de combustíveis fósseis está por trás de um grande impulso para o hidrogênio na Europa.
No entanto, neste momento da maioria do hidrogênio Na verdade, é produzido a partir de combustíveis fósseis: nomeadamente, metano (gás natural) e carvão.
Análise mostra que o hidrogênio também está atualmente ineficiente e custo proibitivo quando comparado à abordagem de descarbonização da economia conhecida como eletrificação de tudo, o que implicaria substituir a maior parte dos transportes e do aquecimento, passando da queima de combustíveis fósseis para a eletricidade produzida cada vez mais por fontes renováveis.
Toda essa empolgação em torno do hidrogênio levanta muitas questões. Então, desde "o que é energia de hidrogênio" até "podemos acreditar em toda essa propaganda?", o DeSmog analisa criticamente esse novo combustível em ascensão — e desmistifica alguns dos mitos que o cercam.
1/ Primeiro, este desabafo promovido por este artigo em E&E Notícias desta manhã. A resposta à pergunta deles é não.https://t.co/OsV5hbwzEQ
-Sean Casten (@SeanCasten) 6 de agosto de 2020
O que é energia de hidrogênio?
O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo e pode ser usado para armazenar e transportar energia — de forma semelhante a uma bateria — razão pela qual é atraente como forma de substituir a queima de combustíveis fósseis para transporte, aquecimento e geração de energia.
Existem diversas maneiras de produzir hidrogênio, mas quase toda a produção atual utiliza metano (gás natural) como matéria-prima, com energia não renovável alimentando essa produção. Esse processo é chamado de hidrogênio. reforma a vapor, e decompõe o metano em hidrogênio e dióxido de carbono. O resultado é o que se conhece como “hidrogênio cinza” ou, se for utilizada tecnologia para capturar as emissões de dióxido de carbono liberadas durante a produção, passa a ser conhecido como “hidrogênio azul”.
A maioria dos projetos de hidrogênio atualmente promovidos por petróleo e gás, auto, e empresas de turbinas industriais e países — que acreditam que o hidrogênio deve ser implantado em larga escala para ajudar o mundo a descarbonizar — dependem principalmente on azul derivado de combustíveis fósseis e hidrogênio cinza.
O hidrogênio também pode ser produzido a partir da água com energia renovável — isso é conhecido como “hidrogênio verde”.
O hidrogênio verde é produzido através de processo de eletrólise para Converter água em hidrogênioAtualmente, representa menos de um por cento do hidrogênio consumido globalmente, o que significa mais de 99% do hidrogênio atual consumo — usado principalmente para processos industriais incluindo o refino de petróleo — é derivado de combustíveis fósseis (hidrogênio azul e cinza).
Células a combustível de hidrogênio O fornecimento de hidrogênio verde provavelmente será parte integrante de um economia totalmente descarbonizada. As células de combustível funcionam utilizando hidrogênio para produzir eletricidade, que por sua vez pode alimentar um motor em vez de usar a energia da bateria, como acontece com os veículos elétricos.
O hidrogênio verde pode armazenar energia sem a pegada climática dos combustíveis fósseis e representa uma possível solução para situações em que a eletrificação e as baterias não são viáveis, como no transporte de longa distância, na aviação e em algumas aplicações industriais, como a produção de aço.
A perspectiva do hidrogênio verde também rende ótimos textos publicitários e histórias inspiradoras sobre soluções de energia verde. Empresas de energia como Shell, Equinor e RWE Estão todos promovendo isso em sites corporativos e por meio de mídias sociais. Mas seu uso provavelmente décadas de distância pelo seu potencial para contribuir significativamente para a descarbonização da economia.
Dando o pontapé inicial no movimento verde #hidrogênio economia ⚡ @Shell_Nederland e seus parceiros dão as boas-vindas @Equinor & @RWE_AG ao #NorteH2 consórcio.
Juntos podemos desenvolver o maior projeto de hidrogênio verde da Europa. Saiba mais: https://t.co/nNhcAaF7vy pic.twitter.com/18o0dnxEnC
— Shell (@Shell) 7 de dezembro de 2020
Mesmo com seus esforços para promover o hidrogênio verde, a Shell próprio site A descrição da situação atual do hidrogênio é precisa, afirmando: “Embora o hidrogênio verde seja a aspiração ideal para um futuro energético com baixas emissões de carbono, essa tecnologia ainda levará alguns anos para atingir um preço competitivo. Nesse ínterim, o hidrogênio azul pode ajudar a criar a demanda e as redes de transporte necessárias para o hidrogênio, enquanto os custos do hidrogênio verde diminuem.”
Um 2021 de janeiro artigo Bloomberg Sobre os esforços da Siemens para produzir hidrogênio verde usando energia eólica offshore, observa-se que "qualquer implementação desse tipo em grande escala ainda está muito longe de ser concretizada".
A produção de grandes quantidades de hidrogênio verde também exige quantidades massivas de energia renovável. De acordo com o UK Comitê independente do governo sobre mudanças climáticasPor exemplo, o país precisaria de 30 vezes a sua capacidade atual de energia eólica offshore para produzir hidrogênio verde suficiente para substituir todas as caldeiras a gás do país. UK.
A Grã-Bretanha precisaria de *trinta vezes* mais capacidade de energia eólica offshore do que hoje para produzir hidrogênio "verde" suficiente para substituir todas as caldeiras a gás.
Estatística incrível de@ChiefExecCCCPara explicar por que converter todo o aquecimento doméstico para hidrogênio seria “impraticável”.https://t.co/extensão LXfsJCWNi
— Emily Gosden (@emilygosden) 7 de dezembro de 2020
Uma tábua de salvação para a indústria do gás.
O conceito de gás natural como um “combustível de ponte” até um ponto no futuro em que a energia renovável seja economicamente viável é combustível excessivamente sujo, subindo pressão sobre a indústriaAgora, a Eurogas, associação europeia do setor de gás, começou a promover o hidrogênio azul — derivado do metano e que depende de uma tecnologia de captura de carbono cara e em grande parte ainda não desenvolvida — como a solução ideal para o problema do hidrogênio. novo combustível de ponte.
A indústria do gás natural tem sido vítima do seu próprio sucesso. produzindo quantidades recordes de gás, mas perdendo enormes quantias de dinheiro no processo. O fraturamento hidráulico ajudou a liberar enormes quantidades de metano, e as empresas de petróleo e gás continuam a... Descubra mais sobre gás natural que precisam vender — porque sua sobrevivência depende da descoberta e venda de mais petróleo e gás. Mas a realidade é que grande parte desse gás natural permanecerá no subsolo como ativos obsoletos, porque não haverá compradores dispostos a adquiri-lo. a menos que a indústria consiga converter sua infraestrutura atual para usar hidrogênio derivado do metano, criando assim um novo mercado para o metano.
Exatamente. Embora o hidrogênio possa ter um papel limitado no futuro energético mundial, o impulso atual é impulsionado pelo petróleo. & A indústria do gás como forma de justificar o desenvolvimento contínuo do gás natural. https://t.co/JDAxbUTBPe
— Robert Howarth (@howarth_cornell) 13 de janeiro de 2021
Ao mesmo tempo em que a indústria do gás natural produz quantidades recordes de metano, enfrenta a concorrência das energias renováveis. seus dois maiores mercados — geração de energia e aquecimento de edifícios. Nos Estados Unidos, os municípios começaram proibir o uso de gás natural para aquecimento e cozinha em novas construções devido a preocupações climáticas, e no ano passado o gás natural foi ultrapassado por energias renováveis na construção de nova capacidade de geração de energia.
Em 2020 de agosto artigo na Nature explicou: “…a indústria do gás está recorrendo ao hidrogênio em busca de uma nova oportunidade.”
A visão que a indústria do gás está promovendo é a de que o hidrogênio como combustível substituirá o metano na geração de energia e no aquecimento residencial, apesar de uma série de barreiras técnicas e econômicas. Tudo isso com a promessa de que, um dia, o hidrogênio verde substituirá o hidrogênio azul em uma economia de baixo carbono.
Um ator importante na iniciativa europeia para uma economia de hidrogênio é o Reino Unido. No entanto, o UKO Comitê de Mudanças Climáticas estima que, até 2050, 80% do hidrogênio O consumo de energia no Reino Unido seria proveniente do hidrogênio azul, com apenas 20% esperados do hidrogênio verde.
E em dezembro, o Canadá anunciou uma nova estratégia nacional para o hidrogênio. Ao cobrir o anúncio, a Reuters descrito Por que isso interessa à indústria canadense de petróleo e gás: "O chamado hidrogênio 'azul', derivado do gás natural, com as emissões de carbono resultantes capturadas e armazenadas, é uma alternativa potencialmente útil para empresas no setor petrolífero em dificuldades."
O novo Canadá #hidrogênio Essa estratégia – que se baseia fortemente no chamado hidrogênio “azul” – perpetua a narrativa falsa de que podemos manter uma indústria de combustíveis fósseis próspera e, ao mesmo tempo, reduzir significativamente as emissões.#cndpoli https://t.co/YPwmZvCuHC
-Julia Levin (@lev_jf) 4 de janeiro de 2021
Os EUA, por sua vez, não é um líder nos esforços para promover o hidrogênio. O Departamento de Energia, no entanto, divulgou um “Plano do Programa de Hidrogênio” em novembro, após o lançamento do “Roteiro para um NOS Economia do Hidrogênioemitido e financiado por “uma coligação das principais empresas petrolíferas & empresas de gás, energia, automotivas, de células de combustível e de hidrogênio.”
Mídia de tecnologia verde relatado que “O Roteiro para um NOS A "Economia do Hidrogênio" foi descrita como "agnóstica" por Jack Brouwer, professor da Universidade da Califórnia em Irvine e diretor associado do Centro Nacional de Pesquisa de Células de Combustível, no que diz respeito à fonte de hidrogênio (metano ou água). O plano menciona o uso de hidrogênio derivado do metano em todo o seu desenvolvimento e também promove a ideia de usar hidrogênio para "mistura na rede de gás" — onde seria queimado com uma mistura de metano.
A economia dispendiosa do hidrogênio
Em julho de 2020, a revista Power Magazine publicou um artigo escrito por um executivo da Siemens Energy intitulado, “No alvorecer da economia do hidrogênio.” Como afirma o artigo: "É evidente que a próxima transformação significativa na transição energética será baseada na economia do hidrogênio."
Essa ideia de que o mundo está prestes a migrar para uma economia de hidrogênio, no entanto, ignora o fato de que a eletricidade produzida por energia eólica e solar já está fazendo o que a economia de hidrogênio espera realizar um dia: fornecer produção de energia barata e aquecimento e resfriamento residencial.
Entretanto, os veículos elétricos a bateria são mais barato e muito mais eficiente do que os veículos movidos a células de combustível de hidrogênio. Além disso, os veículos elétricos a bateria podem ser carregados usando a energia residencial existente, e a indústria de veículos elétricos a bateria tem uma enorme vantagem. na infraestrutura de recarga Em comparação com o hidrogênio — existem 46 postos de abastecimento de hidrogênio no país. NOS em comparação com aproximadamente 29,000 estações de carregamento elétrico.
Isso aponta para um grande desafio enfrentado pelo hidrogênio verde: o custo. O hidrogênio verde é atualmente o custo é proibitivo sendo a reforma a vapor do metano para produzir hidrogênio o baratosmétodo t.
O principal custo para a produção de hidrogênio verde é o preço da eletricidade renovável — que alimenta o processo de eletrólise que cria o hidrogênio. Um novo estudo De acordo com a consultoria do setor energético Wood Mackenzie, o hidrogênio verde deverá ser capaz de atingir escala suficiente e reduzir os custos de produção em até 64% até 2040, mas também prevê que o hidrogênio cinza permanecerá em uso. o tipo mais barato no NOS até 2040. Outros estudos afirmam que o hidrogênio verde pode ser competitivo em termos de custo para substituir o diesel. no setor de transportes até 2030.
Como demonstrou o rápido declínio do carvão durante o governo Trump, a transição energética será impulsionada por fatores econômicos. Nos EUA, a indústria do carvão está morrendo simplesmente porque é inviável. mais caro do que a energia renovável e metano para geração de energia.
Para ser economicamente viável, o hidrogênio verde requer eletricidade renovável mais barata. No entanto, essa energia renovável mais barata também é uma solução melhor para grande parte do que a indústria do hidrogênio planeja realizar com o hidrogênio verde (geração de energia, aquecimento residencial, transporte individual). Assim, à medida que os fatores econômicos continuam a impulsionar a transição energética, o hidrogênio verde já se encontra em desvantagem para muitas das aplicações que seus defensores estão promovendo.
Os desafios técnicos
O hidrogênio não enfrenta apenas barreiras econômicas; também existem desafios técnicos.
abc Notícias (parafraseia a opinião de Julio Friedmann, pesquisador sênior do Centro de Política Energética Global)CGEP) na Universidade de Columbia: “Uma das razões pelas quais existe tanto interesse e entusiasmo em torno do hidrogênio verde é que a infraestrutura para ele já existe.” (CGEP é conhecido por Promovendo argumentos da indústria de petróleo e gás e depois de se recusar a divulgar seus financiadores Durante anos, isso revelou que É financiado. por muitas das principais empresas do setor de petróleo e gás, incluindo a Exxon, BPe a Saudi Aramco.)
O argumento de Friedmann é que o hidrogênio pode simplesmente substituir o metano na infraestrutura de gás natural. Mas existem dois problemas com isso.
A primeira é que o hidrogênio torna os tubos de aço quebradiços. Como a DeSmog tem anotado anteriormente papel 2018 publicado na revista Procedia Integridade Estrutural, descobriram que "usar gasodutos projetados para a condução de gás natural para transportar hidrogênio é uma escolha arriscada", pois isso "pode causar fadiga e danificar a estrutura".
A conversão da infraestrutura de gasodutos existente para transportar e distribuir hidrogênio em vez de metano acarretaria o risco de danificar os gasodutos, levando a vazamentos, falhas e explosões. Além disso, o hidrogênio pode representar mais de um risco de explosão maior que o do metano.
O hidrogênio também é uma molécula muito menor que o metano, o que significa que é muito provável que vaze mais do que o metano, que já apresenta alguns problemas. vazamento significativo em gasodutos existentes. Um estudo sugere que o hidrogênio vazaria a uma taxa três vezes maior do que metano.
"O hidrogênio vaza com muito mais facilidade. "Nos canos que transportam metano, a taxa de vazamento é de cerca de um por cento", disse Mark Jacobson, professor de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Stanford, ao DeSmog. "A taxa de vazamento de hidrogênio nos mesmos canos será muito maior, porque é uma molécula muito menor. Não entendo como eles conseguem usar esses canos sem taxas de vazamento enormes."
A queima de hidrogênio é ineficiente.
A ideia de usar a infraestrutura existente de gasodutos para hidrogênio baseia-se no objetivo de queimar esse hidrogênio para aquecer residências e gerar eletricidade.
Essa abordagem é uma parte importante do plano para a economia europeia do hidrogênio e os atuais fabricantes de turbinas a gás estão todos trabalhando no projeto turbinas a gás compatíveis com hidrogênio que também queimará hidrogênio para gerar eletricidade.
Por exemplo, uma apresentação de slides produzida pela Siemens — membro de um consórcio que trabalha na produção de energia de hidrogênio — mostra hidrogênio verde sendo combinado com metano para produzir eletricidade e, em seguida, rotulando o produto final como “energia verde para a rede”.
Fonte: Siemens
Embora este processo seja apelativo para a indústria de gás existente, É ineficiente.
Jacobson, que recentemente escreveu o novo livro “Energia e armazenamento 100% limpos e renováveis para tudo.”Jacobson descartou os esforços atuais da indústria de petróleo e gás para vender hidrogênio como uma fonte de energia limpa que substitui o gás metano. "Ninguém deveria usar hidrogênio em uma usina para gerar eletricidade", afirma Jacobson. "É ineficiente eletrolisar hidrogênio e depois queimá-lo."
O papel do hidrogênio verde em uma economia descarbonizada
Apesar dos esforços enganosos da indústria do gás para vender o hidrogênio azul e o hidrogênio cinza como solução climática, o hidrogênio verde pode desempenhar um papel importante em um futuro descarbonizado em determinadas situações.
"Existe um ponto de inflexão em que o hidrogênio se torna mais eficiente do que os veículos elétricos a bateria. É um ponto de inflexão relacionado ao peso e à autonomia”, explicou Jacobson.
As células de combustível de hidrogênio são atualmente mais adequadas do que as baterias para viagens de longa distância e para transportar cargas pesadas, que posiciona o hidrogênio verde como a provável solução climática para o transporte rodoviário de longa distância, o transporte marítimo e aviação.
O hidrogênio verde também poderia substituir os combustíveis fósseis em aplicações industriais, como a produção de aço, embora a Agência Internacional de Energia tenha previsto recentemente que apenas 10% do aço será produzido com hidrogênio verde. Hidrogênio verde até 2050.
Além disso, o hidrogênio pode armazenar energia, utilizando o excesso de energia renovável para eletrólise, produzindo... hidrogênio verde para uso posterior.
Soluções mais imediatas
O hidrogênio é atualmente uma distração, segundo alguns especialistas, em relação às tecnologias comprovadas que são mais baratas e escaláveis agora — não em 2040. A energia solar e eólica, juntamente com o armazenamento de energia, geram eletricidade limpa e barata que pode ser usada hoje para aquecimento, geração de energia e grande parte do transporte terrestre.
"“Essa é a ideia [com o hidrogênio], é de alguma forma desacelerar a eletrificação”, explicou David DiCarlo, professor associado do Departamento de Engenharia de Petróleo e Geossistemas da Universidade do Texas em Austin, ao DeSmog. “Tudo isso visa gerar um pouco de ruído por um tempo, e depois tudo se acalmará.”
O hidrogênio é uma distração | Notícias Ferroviárias #Trilho #hidrogênio #Eletrificação #Descarbonização #EletrifiqueTudo #HidrogênioÉUmaDistração @Railway_News https://t.co/ChDj0eivwp
— Hydrogen Gazette (@H2Gazette) 18 de novembro de 2020
E quando se trata de aquecimento residencial, as bombas de calor movidas a eletricidade limpa são uma solução muito melhor do que a conversão para hidrogênio. BNEF'S série sobre hidrogênio Observa-se que há uma “economia de energia de 80% ao usar uma bomba de calor” em comparação com o hidrogênio para aquecimento doméstico, quando se consideram as “perdas por eletrólise, compressão e transporte de hidrogênio”.
Veículos elétricos movidos a baterias são uma solução muito melhor Para viagens de veículos de passageiros, as células de combustível de hidrogênio são mais vantajosas do que as de hidrogênio por diversos motivos, incluindo preço, desempenho e disponibilidade de opções de recarga. A adoção generalizada de veículos elétricos movidos a bateria também contribui para esse cenário. em comparação com veículos a hidrogênio está comprovando esse argumento.
Este gráfico impressionante mostra por que os veículos elétricos a bateria estão vencendo. https://t.co/UfLlPsE6Az
- Campo Kyle (@mrkylefield) 11 de Junho de 2020
A eletrificação de tudo também elimina o risco de explosões fatais causadas pelo metano e pelo hidrogênio.
""Quanto mais conseguirmos eletrificar, evitando a conversão de eletricidade em hidrogênio e depois de volta para eletricidade, melhor", disse Jacobson.
A indústria dos combustíveis fósseis prejudicou efetivamente o mercado de veículos elétricos ao eliminar a dependência dos combustíveis fósseis. primeiros veículos elétricos viáveisO hidrogênio azul é o esforço da indústria para, da mesma forma, atrasar a eletrificação de tudo em décadas.
A indústria de petróleo e gás fará todo o possível para tornar o hidrogênio azul uma realidade. Mas, assim como o carvão e o gás natural, o hidrogênio tem pouco sentido econômico. Isso, claro, exceto para as aplicações limitadas onde a eletrificação não funciona — como na aviação.
O hidrogênio verde será economicamente competitivo com as aplicações de energia renovável em 2040? Talvez. Mas isso pode não ser rápido o suficiente para acompanhar o ritmo da descarbonização. dizem os cientistas Precisamos evitar mudanças climáticas catastróficas.
O mundo já dispõe de uma solução acessível para descarbonizar rapidamente grande parte da economia: energia solar e eólica, além de armazenamento em baterias, que continuam a crescer em larga escala globalmente. Enquanto isso, a indústria de petróleo e gás tenta mais uma vez interromper esse processo, desta vez com hidrogênio derivado do metano.
