8 fatos sobre hidrogênio que você deveria saber

Nós entrevistamos Richard Dyson, CEO  da io consulting uma joint venture da Baker Hughes, e Mary Snowdon, consultura principal da io, sobre fatos que deve-se considerar antes de qualquer pessoa ingressar na revolução do hidrôgenio.

1. Nem todo hidrogênio é criado igual: qual é a cor do seu hidrogênio?

Existem quatro cores que caracterizam o hidrogênio “feito pelo homem”, com base no processo de fabricação.

O hidrogênio marrom foi criado a partir do carvão usando água e calor - o carvão pode sofrer gaseificação por centenas de anos. Neste processo, os produtos químicos reagem para produzir gás da cidade, agora mais conhecido como syngas, que contém uma mistura de gases que são destilados quimicamente para produzir hidrogênio.

O hidrogênio cinza ou preto foi obtido a partir de combustíveis fósseis, com a maior parte produzida usando reforma de vapor-metano (SMR) de gás natural. Este é o hidrogênio menos caro produzido, com emissões quase sempre liberadas sem captura de carbono no local.

O hidrogênio azul também é produzido a partir de combustíveis fósseis, mas com captura e armazenamento de carbono (CCS) para descartar o CO2 gerado na produção. O azul também se aplica ao hidrogênio produzido a partir de combustíveis fósseis com emissões de carbono “compensadas” em qualquer outra parte do processo, ou com Energia Renovável Variável (ERV), por exemplo.

O hidrogênio verde é normalmente produzido por eletrólise, alimentado por energia renovável. Essa abordagem é tanto o método de produção de custo mais alto, com emissões mais baixas, como aquele com o maior potencial de redução de custos.

Para descobrir qual é a cor do seu hidrogênio, clique aqui.

2. O hidrogênio não é novo: então por que está sendo falado agora?

O hidrogênio é um tema quente em energia hoje, mas pode ser bastante complicado de produzir, usar e armazenar.

“O hidrogênio surgiu como transportador de energia há cerca de 10 anos, mas o mundo ainda não estava pronto para isso. O reconhecimento mais recente nos governos e na sociedade como um todo de que a mudança climática é real e de que a transição energética deve acelerar é agora a maior crise existencial que estamos enfrentando como humanos, não obstante a pandemia. ‘’, diz Richard Dyson, CEO da consultoria io.

“Agora também sabemos que o caminho para atingir o chamado “net-zero” não é eletrificar tudo ou capturar todas as emissões: temos que descarbonizar o uso onde faz sentido, e o hidrogênio é claramente o favorito neste espaço”, ele adiciona.

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3. A infraestrutura é a chave.

Uma das grandes vantagens e elemento mais atrativo da conversão para hidrogênio para descarbonizar a rede de gás é a reutilização da infraestrutura existente. Em vez de construir toda uma nova infraestrutura de hidrogênio, o objetivo dos projetos atuais é entender os limites técnicos e comerciais para fazer uma conversão funcionar.

A quebra induzida por hidrogênio (HIC) em linhas de fluxo de aço, por exemplo, pode ser um problema. As redes de gás têm muita experiência em lidar com 20%, às vezes até 60% de hidrogênio do antigo método de gaseificação do óleo transportado com hidrogênio. No Reino Unido, toda a rede está sendo substituída por tubos de plástico, e o plástico também tem problemas com o transporte de hidrogênio. Portanto, a indústria deve realizar questões de viabilidade técnica genuínas relacionadas a essa conversão.

A quebra induzida por hidrogênio (HIC) em linhas de fluxo de aço, por exemplo, pode ser um problema. As redes de gás têm muita experiência em lidar com 20% ou às vezes até 60% de hidrogênio do antigo método de gaseificação do óleo transportado com hidrogênio. No Reino Unido, toda a rede está sendo substituída por tubos de plástico - e o plástico também tem problemas com o transporte de hidrogênio. Portanto, a indústria deve lidar com questões de viabilidade técnica relacionadas a essa conversão.

“Por exemplo, o governo do Reino Unido lançou duas iniciativas avaliando a adequação da conversão da rede de gás para hidrogênio: H21 está analisando se a rede existente pode chegar a 100% e H100 está analisando os requisitos para um novo sistema de construção. '' explica Mary Snowdon.

4. Localização, localização, localização!

O processo de usar o hidrogênio para uma instalação de produção de energia hoje apresenta desafios relacionados a onde ela está localizada no mundo.

O primeiro desafio é que para ter um processo de hidrogênio “verde”, é essencial ter uma fonte renovável de energia próxima à instalação de conversão ou produção: portanto, os projetos precisam ser muito específicos para o local. Por exemplo, a equipe io começou a trabalhar em um projeto de cliente em Trinidad e Tobago, onde cerca de 25% do hidrogênio do projeto vem de fontes renováveis, o restante é de um processo neutro em carbono.

O segundo desafio pode ser mais complexo de resolver: os processos de eletrólise usados ​​para produzir hidrogênio podem diferir em eficiência e quão bem ele suporta a natureza variável da energia renovável. As trocas precisam ser pesadas.

Terceiro, este processo é muito intensivo em água. A água utilizada no processo precisa ser desmineralizada e, portanto, precisa incorporar tanto uma fonte de água quanto um processo de tratamento de água.

Com base nesses principais desafios, a avaliação da localização é o primeiro passo para um estudo de viabilidade do hidrogênio: um operador precisa considerar todos esses elementos antes de tomar a decisão de seguir em frente, sabendo que nem sempre isso é viável. É aqui que uma abordagem de engenharia de sistemas é essencial para entender todas as interdependências ao longo do processo.

“Países como o Japão têm metas agressivas de redução de emissões, entretanto, sua localização não é adequada às grandes demandas de energia renovável para hidrogênio verde. Portanto, mercados de exportação de hidrogênio semelhantes aos usados ​​no GNL (Gás Natural Liquefeito) precisam ser estabelecidos.”, diz Snowdon.

A AIE estimou que concluir toda a produção de hidrogênio usada hoje a partir de energia verde resultaria em uma demanda de eletricidade de 3.600 TWh, mais do que a geração anual total de eletricidade da União Europeia.

“Teremos que usar hidrogênio verde e azul. E também precisamos considerar quais projetos e locais permitiriam o uso do hidrogênio azul e quais requerem o verde, já que o hidrogênio azul requer um meio de armazenar o carbono capturado. Nossa equipe na consultoria io pode ajudar os clientes a determinar qual tipo de produção de hidrogênio é viável para uma região e projeto. '' Mary Snowdon acrescenta.

5. Concentre-se em indústrias e transportes difíceis de abater

 hidrogênio não é a solução para a transição energética: é parte dela. Quando integrado com energia renovável nos sistemas atuais, o hidrogênio tem um papel significativo a desempenhar, se descarbonizado.

Existem oportunidades reais para descarbonizar o calor doméstico, ou transporte pesado (ônibus, caminhões, trens, transporte marítimo) e indústrias pesadas (siderurgia, mineração).

O hidrogênio também pode ser usado para descarbonizar energia. A mistura de quantidades cada vez maiores de hidrogênio é possível com a tecnologia de turbomáquinas que existe hoje, e empresas como a Baker Hughes estão ultrapassando os limites para alcançar o que é atualmente a opção mais segura e limpa. Leia mais sobre isso aqui.

6. Os aprendizados de petróleo e gás são transferíveis.

As habilidades levadas em consideração no cenário de conversão de hidrogênio são a oportunidade real para a indústria de petróleo e gás. “Somos uma indústria de processo e a produção e gestão de hidrogênio são complementares. Tanto a Baker Hughes, com tecnologia de processo, quanto a McDermott, com experiência no domínio EPC (empresas-mãe da consultoria io), estão envolvidas em projetos de hidrogênio há muitos anos. Não é novo, principalmente no refino'', menciona Dyson.

Muitos dos usos de curto e médio prazo do hidrogênio serão em aplicações industriais, porque esses setores têm as habilidades que são diretamente transferíveis: os profissionais de petróleo e gás estão acostumados a padrões de segurança e entendem as dificuldades técnicas do processamento de hidrocarbonetos. O uso de hidrogênio para reduzir as emissões de CO2 nas indústrias pesadas e difíceis de mitigar faz sentido, pois as habilidades técnicas já estão lá.

Engenheiros químicos experientes já possuem as habilidades e ferramentas necessárias, além daquilo que aprenderam na universidade e no trabalho para projetar toda a instalação de produção de hidrogênio. ''É aqui que a experiência do domínio de compressão da Baker Hughes faz sentido'', enfatiza Mary Snowdon, ''quase todos os processos nas instalações de produção de hidrogênio têm sido amplamente utilizados na indústria de petróleo e gás, seja no tratamento de água, desidratação e compressão de gás, tratamento e liquefação com oxigênio, projeto de tubulação... etc. o único aspecto novo para um engenheiro com experiência em petróleo e gás é o processo de eletrólise. ‘’ Com a colaboração das pessoas certas e a fidelidade técnica envolvida, projetos muito complexos serão gerenciados com sucesso.

7. Digitalização e o seu papel

O perigo de transferir habilidades da indústria de petróleo e gás é trazer, junto com as boas, todas as más práticas e hábitos.

“Não deveria ser ‘negócios como sempre’: precisamos de uma maneira diferente de executar projetos que remontam à digitalização da indústria”, insiste Dyson.

Definir o papel do cientista de dados na entrega de projetos de transição energética e como a indústria percebe o “dólar digital” é primordial. ''Devemos transformar a forma como projetamos, planejamos e entregamos projetos, em um espaço onde o potencial de mercado vale bilhões de dólares'', acrescenta.

Saiba mais sobre o futuro do digital e do talento na indústria aqui.

8.  Quebre as barreiras para adoção.

As barreiras para a adoção do hidrogênio no sistema de energia podem ser múltiplas.

Primeiramente, em um complexo industrial que já fabrica hidrogênio, a principal preocupação da operadora será aumentar o uso de fontes renováveis ​​para converter hidrogênio cinza em verde - e a localização pode ser o verdadeiro obstáculo aqui.

Em segundo lugar, existem algumas das barreiras à conversão para redes de gás. Existem desafios reais apresentados pelo atual regime regulatório em cada país. No Reino Unido, por exemplo, as redes de gás legislam a quantidade máxima de hidrogênio que se pode misturar no gás natural em 1,4%. As nações enfrentam agora o processo assustador de mudança de legislação. Grupos como o Conselho do Hidrogênio estão educando os legisladores e pressionando por mudanças nos regulamentos para superar as barreiras atuais à adoção do hidrogênio.

Por último, a percepção do público também é um problema para a adoção do hidrogênio. Apesar da opinião geral, o hidrogênio não é menos seguro que os hidrocarbonetos. É diferente em seu comportamento, mas não é mais perigoso para o público do que gasolina nos carros ou o gás natural em um gasoduto. “Temos que estar cientes de que a solução de hidrogênio não é toda verde. Será uma mistura de hidrogênio azul e verde para atender aos requisitos”, alerta Dyson.