Nos últimos anos, países de todo o mundo têm promovido o desenvolvimento da indústria de energia de hidrogênio a uma velocidade sem precedentes. De acordo com um relatório divulgado em conjunto pela Comissão Internacional de Energia de Hidrogênio e pela McKinsey, mais de 30 países e regiões já divulgaram seus planos para o desenvolvimento da energia de hidrogênio, e o investimento global em projetos de energia de hidrogênio deverá atingir 300 bilhões de dólares americanos até 2030.
A energia do hidrogênio é a energia liberada pelo hidrogênio em processos de transformação físico-química. O hidrogênio e o oxigênio podem ser queimados para gerar energia térmica e também podem ser convertidos em eletricidade por células a combustível. O hidrogênio não só possui uma ampla gama de fontes, como também apresenta vantagens como boa condutividade térmica, limpeza, não toxicidade e alto poder calorífico por unidade de massa. O poder calorífico do hidrogênio, para a mesma massa, é cerca de três vezes maior que o da gasolina. É uma importante matéria-prima para a indústria petroquímica e combustível para foguetes aeroespaciais. Com a crescente preocupação com as mudanças climáticas e a busca pela neutralidade de carbono, espera-se que a energia do hidrogênio transforme o sistema energético da humanidade.
A energia do hidrogênio é favorecida não apenas por sua emissão zero de carbono no processo de liberação, mas também porque o hidrogênio pode ser usado como um vetor de armazenamento de energia para compensar a volatilidade e a intermitência das energias renováveis e promover o desenvolvimento em larga escala destas. Por exemplo, a tecnologia de "eletricidade para gás", promovida pelo governo alemão, visa produzir hidrogênio para armazenar eletricidade limpa, como a energia eólica e solar, que não pode ser usada imediatamente, e transportar o hidrogênio por longas distâncias para posterior utilização eficiente. Além do estado gasoso, o hidrogênio também pode se apresentar como hidreto líquido ou sólido, o que permite diversas formas de armazenamento e transporte. Como uma rara fonte de energia "acoplante", o hidrogênio não só possibilita a conversão flexível entre eletricidade e hidrogênio, como também constrói uma "ponte" para a interconexão de eletricidade, calor, frio e até mesmo combustíveis sólidos, gasosos e líquidos, de modo a construir um sistema energético mais limpo e eficiente.
As diversas formas de energia do hidrogênio possuem múltiplos cenários de aplicação. Até o final de 2020, a frota global de veículos movidos a células de combustível de hidrogênio deverá aumentar em 38% em comparação com o ano anterior. A aplicação em larga escala da energia do hidrogênio está se expandindo gradualmente do setor automotivo para outros setores, como transporte, construção e indústria. Quando aplicada ao transporte ferroviário e marítimo, a energia do hidrogênio pode reduzir a dependência do transporte de longa distância e alta carga em combustíveis tradicionais como petróleo e gás. Por exemplo, no início do ano passado, a Toyota desenvolveu e entregou o primeiro lote de sistemas de células de combustível de hidrogênio para navios. Aplicada à geração distribuída, a energia do hidrogênio pode fornecer energia elétrica e térmica para edifícios residenciais e comerciais. A energia do hidrogênio também pode fornecer diretamente matérias-primas eficientes, agentes redutores e fontes de calor de alta qualidade para as indústrias petroquímica, siderúrgica, metalúrgica e outras indústrias químicas, reduzindo efetivamente as emissões de carbono.
No entanto, como uma fonte de energia secundária, o hidrogênio não é fácil de obter. Ele existe principalmente na água e em combustíveis fósseis, na forma de compostos presentes na Terra. A maioria das tecnologias de produção de hidrogênio existentes depende de energia fóssil e não consegue evitar as emissões de carbono. Atualmente, a tecnologia de produção de hidrogênio a partir de energias renováveis está gradualmente amadurecendo, e hidrogênio com emissão zero de carbono pode ser produzido a partir da geração de energia renovável e da eletrólise da água. Cientistas também estão explorando novas tecnologias de produção de hidrogênio, como a fotólise solar da água e a produção de hidrogênio a partir de biomassa. A tecnologia de produção de hidrogênio nuclear desenvolvida pelo Instituto de Energia Nuclear e Novas Tecnologias Energéticas da Universidade de Tsinghua deverá iniciar a demonstração em 10 anos. Além disso, a cadeia produtiva do hidrogênio também inclui armazenamento, transporte, envase, aplicação e outras etapas, que também enfrentam desafios técnicos e restrições de custos. Tomando o armazenamento e o transporte como exemplo, o hidrogênio tem baixa densidade e é propenso a vazamentos em condições normais de temperatura e pressão. O contato prolongado com o aço causa fragilização por hidrogênio e danos a este último. O armazenamento e o transporte são muito mais complexos do que os de carvão, petróleo e gás natural.
Atualmente, muitos países estão em pleno andamento com pesquisas sobre o novo hidrogênio em todas as suas vertentes, buscando superar as dificuldades técnicas. Com a expansão contínua da produção, armazenamento e infraestrutura de transporte de hidrogênio, o custo dessa energia também tem um grande potencial de queda. Pesquisas indicam que o custo total da cadeia produtiva do hidrogênio deverá cair pela metade até 2030. Esperamos que a transição para uma sociedade baseada no hidrogênio se acelere.
Data da publicação: 30 de março de 2021