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Por que o hidrogênio é o futuro do combustível automotivo PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Thursday, 04 April 2024 00:52

Olá pessoal que acompanha o site dos Nobres do Grid,

 

Conforme me comprometi, volto a abordar o assunto iniciado na coluna do último mês, onde o foco foi o uso do hidrogênio como

 

Apoiado por uma mudança global no sentido da descarbonização, o hidrogênio está ganhando importância como vetor energético, especialmente para setores com elevadas emissões que não utilizam eletricidade diretamente. A nossa investigação (Relatório do Capgemini Research Institute – Hidrogénio de Baixo Carbono: Um Caminho para um Futuro Mais Verde) sugere que a maioria (64%) das organizações da E&U planeia investir em iniciativas de hidrogênio de baixo carbono (ou hidrogênio verde) até 2030; e 9 em cada 10 planejam fazê-lo até 2050.

 

Em média, 0,4% da receita anual total é destinado ao hidrogênio de baixo carbono pelas organizações de E&U. Os investimentos estão fluindo em toda a cadeia de valor do hidrogênio – especialmente no desenvolvimento de tecnologia de produção econômica (52% das organizações que investem), eletrolisadores e células de combustível (45%) e infraestrutura de hidrogênio (53%) para ajudar a criar receitas alternativas fluxos e ajuda nos esforços de descarbonização.

 

 

Para que a produção de hidrogênio seja considerada de baixo carbono, deve estar abaixo do limite de emissões proposto pela União Europeia de 3,38 kg de equivalente CO2 por kg de hidrogênio 5, que é 70% inferior ao do comparador de combustíveis fósseis predefinido, incluindo transportes e outros serviços que não produzam emissões.

 

Adoção do hidrogênio na indústria automotiva

Há uma discussão acalorada sobre a adoção do hidrogênio na indústria automotiva hoje. As questões começam com a própria geração de hidrogênio (fonte de geração, custo de geração, densidade de energia, transporte) até questões relacionadas à transformação de energia (elétrica em potencial (hidrogênio) em elétrica (FCV), perdas durante essas conversões, etc.).

 

O custo atual da geração de hidrogênio é de 0,5 a 8 dólares/kg (dependendo do processo) e as fontes primárias de geração incluem carvão (preto), petróleo bruto (azul) e eletrólise (verde). Hoje, a maior parte da produção é do tipo B2 (quadrado), que é derivado do carbono ou do petróleo bruto.

 

Atualmente, esse tipo de hidrogênio é geralmente utilizado como agente redutor na fabricação industrial. A procura é limitada e, portanto, a produção e os custos associados permanecem elevados. Além disso, as emissões de CO2 por kg de hidrogénio são muito elevadas e, embora isto possa provavelmente ser justificado em casos que exigem a utilização especializada do hidrogénio, a história muda quando este é considerado como combustível.

 

O carvão é queimado para gerar metano e a partir daí é gerado hidrogênio. Alternativamente, pode ser o produto da destilação fracionada do petróleo bruto. Em qualquer dos casos, consumir combustível para gerar outro combustível pouco contribui para resolver o problema das emissões de CO2. Gerar emissões para criar um combustível livre de emissões que não terá emissões anula todo o propósito de um combustível alternativo.

 

 

Assim, como combustível automóvel, apenas o hidrogênio verde pode ser útil na redução de emissões e na obtenção da neutralidade carbônica. No entanto, este hidrogênio verde deve ser gerado utilizando eletricidade de fontes alternativas/renováveis (solar, eólica, hídrica, biomassa). Se quisermos que o hidrogênio seja um combustível viável na indústria automóvel, precisamos de garantir uma disponibilidade ininterrupta e amplas capacidades de distribuição.

 

Mas vamos primeiro revisitar o conceito de transformação (transmutação) de energia num automóvel. Um automóvel transporta energia como energia potencial. Ele se move quando a energia potencial é transformada por combustão (gasolina, gás natural, Diesel ou outro combustível) ou indução magnética (carga elétrica armazenada nas baterias EV), em energia cinética. Assim, um bom combustível carrega mais energia potencial por kg de seu peso. Vamos ver onde está o hidrogênio neste aspecto.

 

Existem quatro pontos de entrada de custos e pontos de geração de emissões. Para tornar o hidrogênio rentável e utilizável como combustível e, ao mesmo tempo, alcançar a neutralidade em termos de emissões, precisamos de analisar os inputs e os resultados nestas quatro fases.

 

Conforme discutido anteriormente, o hidrogênio do tipo B2 (quadrado) não é viável nem do ponto de vista dos custos nem das emissões. O hidrogênio verdadeiramente verde, contudo, é outra questão.

 

O hidrogênio verde é gerado a partir da hidrólise, que requer dois componentes importantes: água e eletricidade 

Água – Não há necessidade de usar água doce. Podem ser utilizadas água reciclada, água rica em metano (esgoto, resíduos industriais) ou mesmo água do mar, servindo o duplo propósito de obter hidrogênio e reutilizar água. Além disso, se for utilizada água do mar, são criados numerosos subprodutos minerais (Na, K, etc.).

 

 

Eletricidade – A ideia de utilizar a eletricidade gerada a partir de combustíveis fósseis (carvão, gás) para criar hidrogênio verde é inútil. Apenas a eletricidade renovável (solar, eólica, hídrica, biomassa – esta é muito relevante para sociedades agrárias como a Índia, Ásia Oriental, África, América Latina, partes dos EUA e Austrália) deve ser utilizada. Isto aumentará o bem-estar dos agricultores, aumentando os seus rendimentos e, ao mesmo tempo, permitindo a extração de toda a energia dos produtos agrícolas, reduzindo assim a pegada de carbono e alcançando a plena circularidade – sustentabilidade.

 

Para a eletricidade verde, grandes parques solares podem ser estabelecidos em locais costeiros ou desérticos com zonas de elevada radiação solar e parques eólicos podem ser construídos em áreas montanhosas. Além do deserto, em qualquer lugar onde haja sol e vento, também haverá água. Portanto, para gerar hidrogênio verde bastaria estabelecer hidrolisadores.

 

O hidrogênio verde produzido pode ser transportado através de gasodutos e distribuído tal como o GNL. Os agricultores têm biomassa, água e painéis solares para gerar eletricidade; utilizam eletricidade para gerar H2 por eletrólise; eles o comprimem em compressores que funcionam com eletricidade verde; e fornecer H2 para transporte.

 

Tendo estabelecido que o H2 é um combustível melhor devido ao seu elevado poder calorífico e discutido como o hidrogênio verde pode ser gerado, a próxima questão é que tecnologia deve ser usada para converter este hidrogênio novamente em energia cinética para impulsionar os automóveis.

 

 

Qual será o custo de tais tecnologias e onde serão eficazes – ou seja, o enigma custo-benefício? Dada a melhor capacidade de combustível do hidrogênio, seria mais eficaz no transporte comercial, que utiliza equipamento pesado, como veículos pesados, comboios, transportadores pesados de terra, navios, etc. Neste contexto, seria geralmente seguro considerar o hidrogênio como um substituto para o diesel/ Motores a GNV.

 

Existem duas tecnologias para fazer isso:

Célula de combustível: Uma célula de combustível atua como um motor que converte H2 em eletricidade e essa eletricidade aciona o motor elétrico para alcançar a locomoção. A tecnologia de célula de combustível utiliza polímero e platina, o que a torna cara; no entanto, pesquisas para o desenvolvimento de membranas cerâmicas estão em andamento.

 

ICE de hidrogênio: Motores de combustão interna seriam usados para queimar H2 em vez de gasolina ou GNV e produzir vapor de água e NO2 como emissões. Esses motores são fáceis de modificar e operar porque já existem redes de distribuição em várias regiões, como a Índia.

 

Concluindo, potencialmente o H2 não está longe em áreas espalhadas até 15⁰ em ambos os lados do equador, onde o hidrogênio verde pode ser facilmente aproveitado devido às condições climáticas favoráveis e a tecnologia de células de combustível pode ser usada para conduzir automóveis devido às condições climáticas prevalecentes. Como existem meios de estocagem e transporte deste combustível este recurso pode atingir facilmente todas as regiões do planeta.

 

Muito axé pra todo mundo,

 

Maria da Graça

    
Last Updated ( Thursday, 04 April 2024 20:02 )