Hidrogénio como fonte de energia
As metas previstas para muitos países de remoção do carbono da economia e os vários apoios que estão a ser criados para isso, levam a que surjam muitas alternativas energéticas com ausência de carbono. Uma das fontes de energia que está a ser bastante apoiada e aprofundada é o hidrogénio, o que poderá fazer sentido visto ser o elemento mais abundante no planeta terra. Um dos grandes problemas do hidrogénio é que não se encontra no seu estado puro e para o desagregarmos dos elementos que normalmente estão ligados necessitamos de energia. Essa energia pode vir de várias fontes, mas para termos o hidrogénio como fonte de energia carbono zero, necessitamos que essa energia seja proveniente de fontes limpas e renováveis. O hidrogénio assim criado chama-se de hidrogénio verde.
Na produção de hidrogénio atual, a energia utilizada vem 96% de combustíveis fosseis sendo o gás natural o líder na produção de hidrogénio. O processo ideal para a obtenção do hidrogénio é através da água, por meio de eletrolisadores. Neste processo a água é dividida através da introdução de energia, levando a dissociação em hidrogénio e H2 e iões de hidróxido OH. Os elementos portadores de carga dirigem-se para um ânodo, onde são oxidados formando água e oxigénio. Uma membrana separa os iões de hidróxido do hidrogénio, para que não se associem novamente.
O problema da obtenção do hidrogénio por electrolisadores é o custo que ainda está associado. Os custos das energias renováveis para alimentar os electrolisadores têm vindo continuamente a descer nos últimos anos, mas o custo dos mesmos continua ainda bastante alto. Apesar disso a redução de preços que ocorreu entre 2014 e 2019 mostrou que com economias de escala e mais desenvolvimento, os custos de produção de hidrogénio por esta via poderão descer abaixo dos custos da tecnologia por gás natural, antes de 2050. Mesmo já existindo vários tipos de eletrolisadores, como são os de electrolise alcalina, membrana de troca de protões ou membrana de troca de aniões, a grande maioria das tecnologias ainda necessita de mais desenvolvimento e maturidade para que se possa tornar uma alternativa energética global.
Depois de produzido o hidrogénio necessita de ser armazenado para que se possa posicionar como alternativa aos combustíveis fósseis. Neste ponto o hidrogénio também se torna mais difícil de armazenar do que os combustíveis fósseis. Depois de produzido, o hidrogénio necessita de estar sob uma grande pressão, entre 250 e 700bar, para se conservar no seu estado gasoso ou a uma temperatura entre os -240ºC e os -260ºC para se conservar no seu estado líquido. Uma análise económica entre as possibilidades de armazenamento, leva à opção de uma reserva de hidrogénio gasosa sob pressão, que poderá ser feita por elementos a criar, como é o caso de vasos de pressão, contentores pressurizados ou mesmo em espaços na natureza como são as grutas rochosas ou as cavernas de sal.
O transporte de hidrogénio também é algo mais difícil que o transporte de combustíveis fósseis. O hidrogénio pode ser transportado por camiões ou por gasodutos. A solução de gasodutos é uma solução bastante económica e mesmo em transportes urbanos de pouca distancia pode ter custos de metade do transporte de hidrogénio por camião. O problema é que as redes de gasodutos existentes para o transporte de gás natural não funcionam para hidrogénio e como tal, toda uma nova rede necessita de ser criada o que representa um enorme investimento. Para contornar este grande investimento em infraestruturas, uma das hipóteses que existe é a união do gás natural ao hidrogénio e utilização dos mesmos gasodutos para o transporte deste novo gás. Este tipo de transporte iria reduzir os custos em gasodutos mas aumentaria os custos à chegada, com a necessidade de criar pequenas estações de separação entre o hidrogénio e o gás natural.
A conversão do hidrogénio em energia é realizada por meio de células de combustível. Apesar de estas serem menos eficientes que as baterias de iões lítio, com o seu estado de desenvolvimento atual, são bastante mais eficientes que motores de combustão. O processo de criação de energia é bastante exotérmico e enquanto não se aproveitar esse calor, o rendimento do processo será sempre inferior às baterias. Uma célula de combustível tem um funcionamento muito semelhante a uma bateria de um carro tradicional, convertendo a energia de movimento dos iões de hidrogénio carregados pelo eletrólito, em energia elétrica. No processo o hidrogénio volta-se a associar ao oxigénio formando água.
A energia produzida pelo hidrogénio poderá servir para diversas aplicações. A produção de materiais de construção como é o caso do cimento e do aço, são atividades com bastantes emissões de CO2 e onde o hidrogénio poderia entrar com benefícios ambientais de longo-prazo. Para além de processos de produção com grande peso nas emissões de CO2, o hidrogénio pode entrar nos transportes de mercadorias e no aquecimento de água e do ambiente. Os automóveis, como muitos têm falado, apesar de também poderem utilizar hidrogénio para a sua alimentação energética, dificilmente esta fonte de energia será competitiva face às baterias de iões lítio tradicionais. O tempo de utilização e potência necessária nos veículos utilitários fazem com que as baterias de iões lítio se posicionem economicamente à frente das soluções de hidrogénio, mesmo após uma possível massificação do mercado do hidrogénio no futuro.
A tecnologia associada ao hidrogénio como fonte energética ainda têm um longo caminho a percorrer. Dados os elevados custos das soluções nos dias de hoje, uma continuação do desenvolvimento deste mercado e uma conversão das fontes de energia dos principais emissores de CO2, só acontecerá se o setor for fortemente apoiado e limitações à utilização dos combustíveis fósseis sejam legisladas. Ter uma fonte energética limpa é algo que a sociedade pretende, mas dado serem necessários processos de transformação da fonte de energia, algo que não acontece nos combustíveis fósseis, os custos são superiores. O hidrogénio é assim mais uma fonte de energia que deve de ser adequada a algumas utilizações e indústrias específicas. Na Europa são vários os investimentos que estão a ser realizados nesta tecnologia com o objetivo de avaliar e validar processos de produção e de utilização do hidrogénio. Para tornar o hidrogénio viável, todos os pontos dos processos devem de ser analisados com o maior detalhe possível e no campo das infraestruturas a Slefty encontra-se capaz de analisar e otimizar as soluções a serem desenvolvidas.
Fontes:
Hydrogen Economy Outlook, BloomberNEF
Power Technology: https://www.power-technology.com/comment/standing-at-the-precipice-of-the-hydrogen-economy/