O caminho do hidrogênio verde

O hidrogênio é o elemento que ocorre mais frequentemente no nosso universo. Ele está à nossa volta e pode ser usado como fonte de energia climaticamente neutra. Com isso, a molécula H2 leve poderia ser o fator fundamental para a transição energética bem sucedida. Mas isso só vai ser possível se usarmos o hidrogênio ’verde’.

A tendência é abandonar os combustíveis fósseis e usar formas de produção e armazenamento de energia renovável. A população mundial cresce continuamente e precisa de mais e mais energia – particularmente devido à urbanização e digitalização contínua da nossa vida.

A consciência ambiental dos consumidores e das empresas também mudou: Hoje, mais pessoas preocupam-se com os efeitos da mudança climática e exprimem o desejo de alternativas climaticamente neutras para o abastecimento energético. Neste contexto, fala-se frequentemente do ‘hidrogênio verde‘. Dizem que é ecológico e um fator fundamental para a transição energética bem sucedida. Mas, o que deixa o hidrogênio ser ‘verde‘?

Muitos elogiam o hidrogênio como portador de energia do futuro.

Hidrogênio verde como armazém de energia

O pressuposto para o hidrogênio verde é a produção com eletricidade de fontes sustentáveis. Para assegurar uma alimentação elétrica constante e confiável de fontes de energia verdes, a energia excedente de centrais eólicas e plantas solares tem de ser armazenada para o uso futuro.

A eletricidade das fontes verdes é usada para a eletrólise da água, para separar as moléculas de água e obter hidrogênio. Este hidrogênio pode ser usado como armazém de energia, ser armazenado em tanques ou cavernas subterrâneas e ser transportado através de gasodutos, navios-tanque ou caminhões. Devido à tecnologia do hidrogênio, as usinas de energia verde podem ser usadas independente das condições ambientais, assim ficando mais confiáveis. A tecnologia do hidrogênio permite que usinas de energia renovável armazenem a energia excedente produzida em condições meteorológicas favoráveis. Por isso, as energias renováveis e a tecnologia do hidrogênio são mutuamente benéficas.

Com isso, a tecnologia do hidrogênio moderna pode dar uma contribuição significante para uma transição energética bem sucedida. Mas, como funciona a eletrólise da água e como a energia pode ser armazenada em forma de hidrogênio para liberá-la mais tarde e injetá-la na rede elétrica?

Com ajuda do hidrogênio como armazém de energia, instalações de energia como parques eólicos podem assegurar um abastecimento energético constante.

Eletrólise da água – é assim que funciona

Em uma instalação de eletrólise da água uma corrente elétrica passa pela água e inicia a separação das moléculas de água em seus dois componentes, água e oxigênio. O oxigênio se acumula no polo positivo, sobe e escapa para a atmosfera. No polo negativo acumula-se o hidrogênio que pode ser capturado lá e armazenado. A energia armazenada do processo da eletrólise, que agora se encontra nas moléculas de hidrogênio, pode ser liberada novamente através da reação reversa de hidrogênio com oxigênio. A energia é necessária, por exemplo, na produção de metanol de emissões da siderurgia para a indústria química.

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Quando água é abastecida com corrente elétrica, as moléculas de água são decompostas e migram para o ânodo ou o cátodo, dependendo do componente.

Carbon2Chem – Eletrólise da água em escala industrial

Uma vez que as fontes verdes como o sol e o vento nem sempre produzem energia na mesma intensidade, um armazenamento eficiente é necessário para o abastecimento com eletricidade verde. O excedente produzido em tempos favoráveis pode ser armazenado com ajuda do hidrogênio, assim disponibilizando a eletricidade das fontes renováveis a qualquer tempo – sem poluir a atmosfera com CO2.

Graças à eletrólise da água, a thyssenkrupp também está no caminho para obter um menor balanço de emissões de CO2. Sob o nome Carbon2Chem os especialistas da thyssenkrupp em Duisburg trabalham na tecnologia da água moderna e ‘reciclam‘ os gases residuais da produção de aço em produtos químicos de base valiosos. Pois a tecnologia da água pode ser usada para produzir matérias-primas para vários setores da indústria.

Na planta piloto Carbon2Chem em Duisburg, os assim chamados gases metalúrgicos são processados com ajuda de hidrogênio para produzir assim chamados gases de síntese. Estes gases de síntese são matérias-primas químicas valiosas que servem como precursores para a produção de metanol, amoníaco ou polímeros. Substâncias com as quais podem ser produzidos combustíveis, fertilizantes ou plástico. O resultado: O CO2 não é emitido para a atmosfera, nem na produção de aço, nem nos processos químicos. Em vez disso, ele é transformado em algo valioso.

Do frasco de xampu até à roda dentada em plástico duro – o plástico é onipresente e anteriormente era produzido de óleo mineral – isso é – de petróleo. Neste contexto, o hidrogênio seria uma alternativa mais ecológica para a indústria química.

Como o hidrogênio torna a indústria química um pouco mais verde

Os especialistas na thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers desenvolveram a eletrólise alcalina, que agora também é adequada para o abastecimento energético flutuante de fontes verdes. Isso é um passo importante no desenvolvimento, uma vez que as instalações convencionais para a eletrólise alcalina requerem um abastecimento energético constante, 24 horas por dia.

A planta inovadora alcança um grau de eficiência do sistema de até 80%. Isso significa que 80% da energia abastecida durante a eletrólise pode ser transformada em hidrogênio. Com isso, a planta foi projetada para uma produção de hidrogênio particularmente grande e eficiente. Junta-se a isso a construção modular da planta que permite uma ampliação mais simples do que nas plantas tradicionais.

O Dr. Lukas Lüke da thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers nos dá uma visão da planta inovadora que pode ser usada para explorar o potencial do hidrogênio:

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Pressupostos para uma transição energética bem sucedida

Com base no acordo sobre o clima de Paris de 2015 a thyssenkrupp fixou o objetivo de reduzir as suas próprias emissões 30 por cento até 2030 e de ficar climaticamente neutral até 2050. Para tal, queremos reduzir as emissões ou alcançar a neutralidade climática na nossa produção, no nosso consumo de energia e no ciclo de vida dos nossos produtos. A iniciativa Science Based Initiative (SBTi) classificou estes objetivos climáticos da thyssenkrupp como baseados na ciência e realizáveis. Com isso, somos uma de apenas dez empresas alemãs, cujos objetivos climáticos foram confirmados cientificamente pela SBTi.

Mas para alcançar a neutralidade climática – não só na nossa empresa, mas em toda a Alemanha – nós precisamos de muito mais fontes de energia renovável. A capacidade atual de energia verde na Alemanha não é suficiente para satisfazer a procura atual e futura. Assim, todas as energias renováveis atualmente disponíveis na Alemanha seriam necessárias somente para operar a nossa usina siderúrgica em Duisburg durante 12 meses. Por isso, também precisamos de regulamentos políticos que promovam fontes de energia renovável e tornem uma mudança para cadeias de produção climaticamente neutras atraente para mais empresas. Por exemplo, seria possível produzir hidrogênio nas regiões do mundo com muito sol e transportá-lo para a Europa em navios-tanque. Já existem primeiras iniciativas nesse sentido.

Ainda há muito espaço para o desenvolvimento na economia do hidrogênio e uma grande necessidade de fontes de energia renovável – hoje, mas particularmente no futuro. É por isso que nós na thyssenkrupp trabalhamos para desenvolver continuamente as nossas tecnologias .