O Hidrogénio Verde é uma forma de energia renovável que pode ser produzida a partir da água e da energia solar e pode ser utilizada para alimentar diversas aplicações, como transportes, indústria e eletricidade
Prof. Aécio D’Silva, Ph.D
AquaUniversity
O hidrogénio verde é o hidrogénio obtido pela divisão da água por eletrólise, utilizando eletricidade gerada através de fontes de energia renováveis, como a energia solar ou eólica. Este processo produz apenas hidrogênio e oxigênio e não emite gases de efeito estufa ou poluentes. O hidrogênio verde pode ser usado para alimentar diversas aplicações, como transporte, indústria e eletricidade, usando células de combustível, turbinas ou caldeiras. O hidrogénio verde também pode ser armazenado, transportado e distribuído através de tanques, oleodutos ou camiões. O hidrogénio verde pode ajudar a reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e contribuir para a descarbonização e a sustentabilidade do sistema energético.
O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e a molécula mais simples e leve. O hidrogênio tem alta densidade energética, o que significa que pode armazenar e liberar muita energia por unidade de massa. O hidrogênio também pode ser usado para produzir eletricidade, calor ou movimento, usando diferentes dispositivos, como células de combustível, turbinas ou caldeiras. O hidrogênio também pode ser combinado com outros elementos, como carbono ou nitrogênio, para produzir combustíveis sintéticos, como amônia ou metanol.
No entanto, o hidrogénio não é uma fonte de energia primária, mas sim um portador de energia, o que significa que tem de ser produzido a partir de outras fontes de energia, como combustíveis fósseis, biomassa ou eletricidade. Dependendo da fonte e do método de produção, o hidrogênio pode ter cores diferentes, como cinza, azul ou verde. A cor indica o impacto ambiental e a pegada de carbono da produção de hidrogénio.
O hidrogénio cinzento é a forma mais comum e mais barata de hidrogénio, mas também a mais poluente. O hidrogênio cinza é produzido pela reforma a vapor do gás natural, que é um processo que utiliza alta temperatura e pressão para decompor o metano em hidrogênio e dióxido de carbono. O dióxido de carbono é então liberado na atmosfera, contribuindo para a poluição global. O hidrogénio cinzento é responsável por cerca de 95% da produção global de hidrogénio e emite cerca de 9,3 quilogramas de dióxido de carbono por quilograma de hidrogénio. [2]
O hidrogénio azul é uma forma mais limpa de hidrogénio, mas ainda depende de combustíveis fósseis. O hidrogénio azul é produzido pelo mesmo processo do hidrogénio cinzento, mas com uma etapa adicional de captura e armazenamento de carbono (CCS), que é uma tecnologia que captura o dióxido de carbono e o armazena no subsolo ou no fundo do mar, impedindo-o de atingir a atmosfera. . O hidrogénio azul pode reduzir as emissões de carbono em cerca de 90%, mas ainda consome muita energia e água e apresenta alguns riscos de fuga ou infiltração de dióxido de carbono. [3]
O hidrogénio verde é a forma de hidrogénio mais limpa e sustentável, mas também a mais cara e a mais difícil de produzir. O hidrogénio verde é produzido pela divisão da água em hidrogénio e oxigénio por eletrólise, utilizando eletricidade gerada através de fontes de energia renováveis, como a energia solar ou eólica. Este processo não produz gases de efeito estufa ou poluentes e requer apenas água e luz solar como insumos. O hidrogénio verde pode reduzir as emissões de carbono em 100% e também pode utilizar eletricidade renovável excedente que, de outra forma, seria desperdiçada ou reduzida. [4]
Nesta postagem de Inteligência Colaborativa do MyBeloJarfdim, explicaremos o que é o hidrogênio verde, como é produzido e por que é importante para um futuro meio ambiente limpo.
O que é hidrogênio verde
O hidrogénio verde é o hidrogénio produzido pela divisão da água por eletrólise, utilizando eletricidade gerada através de fontes de energia renováveis, como a energia solar ou eólica. Este processo produz apenas hidrogênio e oxigênio e não emite gases de efeito estufa ou poluentes.
O hidrogênio é um gás que consiste em dois átomos de hidrogênio ligados entre si, formando uma molécula com a fórmula química H2. O hidrogênio é incolor, inodoro e insípido e pode ser comprimido ou liquefeito para armazenamento e transporte. O hidrogênio também pode ser convertido em outras formas de energia, como eletricidade, calor ou movimento, usando diferentes dispositivos, como:
- Células de combustível: As células de combustível são dispositivos que convertem a energia química do hidrogénio e do oxigénio em energia eléctrica e água, através de uma reacção electroquímica. As células de combustível são eficientes, silenciosas e confiáveis e podem ser usadas para alimentar diversas aplicações, como veículos, edifícios ou dispositivos portáteis.
- Turbinas: Turbinas são dispositivos que convertem a energia cinética de um fluido, como ar ou vapor, em energia mecânica e eletricidade, por meio de uma lâmina giratória ou roda. As turbinas podem ser movidas a hidrogênio, seja queimando-o com oxigênio ou misturando-o com gás natural, para produzir um gás de alta pressão e alta temperatura que aciona a turbina.
- Caldeiras: Caldeiras são dispositivos que convertem a energia térmica de um fluido, como água ou vapor, em calor e eletricidade, por meio de combustão ou processo de aquecimento. As caldeiras podem ser movidas a hidrogênio, seja queimando-o com oxigênio ou misturando-o com gás natural, para produzir um fluido quente e pressurizado que aquece a caldeira.
O hidrogênio verde pode ser usado para alimentar diversas aplicações, como transporte, indústria e eletricidade, usando células de combustível, turbinas ou caldeiras. O hidrogénio verde também pode ser armazenado, transportado e distribuído através de tanques, oleodutos ou camiões. O hidrogénio verde pode ajudar a reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e contribuir para a descarbonização e a sustentabilidade do sistema energético.
Como o hidrogênio verde é produzido
O hidrogénio verde é produzido pela divisão da água em hidrogénio e oxigénio por eletrólise, utilizando eletricidade gerada através de fontes de energia renováveis, como a energia solar ou eólica. Esse processo requer um dispositivo denominado eletrolisador, que consiste em dois eletrodos, um ânodo e um cátodo, separados por um eletrólito, que é uma substância que conduz eletricidade. O eletrolisador pode ser conectado a uma fonte de energia renovável, como um painel solar ou uma turbina eólica, ou à rede, se a eletricidade for proveniente de fontes renováveis.
O processo de produção de hidrogênio verde por eletrólise pode ser dividido nas seguintes etapas:
- Abastecimento de água: O primeiro passo é fornecer água ao eletrolisador, que pode ser de diversas fontes, como água da torneira, água da chuva ou água do mar. A qualidade e a pureza da água podem afetar a eficiência e a vida útil do eletrolisador, portanto, a água pode precisar ser filtrada, purificada ou dessalinizada antes de entrar no eletrolisador.
- Eletrólise: O segundo passo é dividir a água em hidrogênio e oxigênio por eletrólise, que é um processo que utiliza eletricidade para quebrar as moléculas de água em seus elementos constituintes. A eletricidade é aplicada aos eletrodos, criando uma carga positiva no ânodo e uma carga negativa no cátodo. As moléculas de água são atraídas pela carga oposta e são divididas em íons hidrogênio (H+) e íons hidróxido (OH-). Os íons hidrogênio migram para o cátodo, onde recebem elétrons e formam gás hidrogênio (H2). Os íons hidróxido migram para o ânodo, onde perdem elétrons e formam gás oxigênio (O2).
- Separação de gases: A terceira etapa é separar os gases hidrogênio e oxigênio do eletrólito e entre si, usando uma membrana, um separador ou um separador gás-líquido. A membrana ou separador é uma fina camada de material que permite a passagem apenas de certos íons ou moléculas, enquanto bloqueia outros. O separador gás-líquido é um dispositivo que separa as fases gasosa e líquida de uma mistura, por meio da gravidade, força centrífuga ou diferença de pressão.[ 2, 4, 5]
- Purificação de gás: A quarta etapa é purificar os gases hidrogênio e oxigênio de quaisquer impurezas, como água, poeira ou outros gases, usando um secador, um filtro ou um purificador. O secador é um dispositivo que remove a umidade do gás, por meio de um dessecante, refrigerante ou membrana. O filtro é um dispositivo que remove as partículas sólidas do gás, por meio de uma tela, um pano ou papel. O purificador é um dispositivo que remove os gases indesejados do gás, por meio de um processo químico, biológico ou físico.
- Compressão de gás: O quinto passo é comprimir os gases hidrogênio e oxigênio para aumentar sua pressão e densidade, usando um compressor, uma bomba ou um pistão. O compressor é um dispositivo que reduz o volume e aumenta a pressão do gás, por meio de um impulsor giratório, um parafuso ou um diafragma. A bomba é um dispositivo que transfere o gás de uma região de baixa pressão para uma região de alta pressão, usando um pistão, um êmbolo ou uma palheta. O pistão é um dispositivo que comprime o gás aplicando uma força, por meio de um cilindro, uma haste ou uma mola.
- Armazenamento de gás: O sexto passo é armazenar os gases hidrogênio e oxigênio para uso posterior, utilizando um tanque, um cilindro ou uma caverna. O tanque é um recipiente que mantém o gás sob pressão, utilizando um metal, um plástico ou um material compósito. O cilindro é um recipiente em forma de tubo que mantém o gás sob pressão, usando um material de aço, alumínio ou fibra de carbono. A caverna é um espaço subterrâneo natural ou artificial que mantém o gás sob pressão, por meio de um sal, uma rocha ou uma formação de água.
- Transporte de gás: A sétima e última etapa da produção de hidrogénio verde a partir da energia solar é transportar os gases hidrogénio e oxigénio até ao ponto de utilização, utilizando um gasoduto, um caminhão ou um navio. O gasoduto é uma rede de tubos que transporta o gás sob pressão, utilizando aço, plástico ou material composto. O caminhão é um veículo que transporta o gás em tanques ou cilindros, utilizando um metal, um plástico ou um material composto. O navio é uma embarcação que transporta o gás em tanques ou cilindros, utilizando um metal, um plástico ou um material composto. A escolha do modo de transporte depende da distância, do volume, do custo e da segurança da entrega do gás. O transporte de hidrogénio verde pode ajudar a distribuir a energia renovável da energia solar para diversas aplicações, tais como transporte, indústria e eletricidade, através da utilização de células de combustível, turbinas ou caldeiras. O transporte de hidrogénio verde também pode ajudar a criar um mercado regional ou global de hidrogénio, ligando os produtores e consumidores de hidrogénio em diferentes países e continentes. O transporte de hidrogénio verde é uma componente essencial da cadeia de valor do hidrogénio verde e requer mais investigação e desenvolvimento para melhorar a eficiência, a fiabilidade e a acessibilidade do fornecimento de gás.
Polo Eólico Offshore do Nordeste Pode tornar o Brasil um líder mundial de hidrogênio verde
A chegada do polo eólico offshore do Nordeste do Brasil, anunciado na gestão passada do presidente brasileiro Jair Bolsonaro, será revolucionário em todos os meios e sentidos. Será um polo de moinho de vento offshore equivalente a 50 hidrelétricas de Itaipu. Itaipu está no rio Paraguai nas fronteiras do Brasil com o Paraguai. De acordo com o site binacional da Itaipu ( https://www.itaipu.gov.br) capacidade instalada (potência) da Itaipu é de 14 mil megawatts (MW). Sendo assim, 50 Itaipus podem gerar (50 x 14 = 700) 700 Gigawatts. Em 2021, a usina de Itaipu produziu 66.369 gigawatts-hora (GWh), acumulando 2.830.952 GWh. Ela fornece 10,8% da energia consumida no Brasil e 88,5% do consumo paraguaio. Isto significa que 10 Itaipus podem abastecer todo o Brasil. Imaginem o que 40 Itaipus podem produzir!
Se a actual gestão der continuidade a este Polo Eólico Offshore do Nordeste, a nação brasileira dará um salto quântico na produção de energia sustentável e renovável e se tornará uma potencia mundial na geração de hidrogênio verde.
Concluindo, nesta postagem de Inteligência Colaborativa do MyBeloJarfdim, explicamos o que é o hidrogênio verde, como ele é produzido e por que é importante para um futuro ambiente limpo. Mostrámos que o hidrogénio verde é o hidrogénio produzido pela divisão da água por eletrólise, utilizando eletricidade gerada através de fontes de energia renováveis, como a energia solar ou eólica. Este processo produz apenas hidrogênio e oxigênio e não emite gases de efeito estufa ou poluentes. O hidrogênio verde pode ser usado para alimentar diversas aplicações, como transporte, indústria e eletricidade, usando células de combustível, turbinas ou caldeiras. O hidrogénio verde também pode ser armazenado, transportado e distribuído através de tanques, oleodutos ou camiões. O hidrogénio verde pode ajudar a reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e contribuir para a descarbonização e a sustentabilidade do sistema energético. O hidrogénio verde é uma forma de energia renovável que pode ser produzida a partir da água e da luz solar e pode ser utilizada para alimentar diversas aplicações, como transportes, indústria e eletricidade. O Brasil com a implementaçao do Polo Eólico Offshore do Nordeste pode se tornar um líder mundial neste combústivel verde. O hidrogénio verde é uma fonte de energia limpa e sustentável que pode fazer uma diferença positiva para o planeta e para as pessoas.
Referencias:
[1] Knidt, J., D’Silva, Aecio. (2021) Coloring the Future Green. Moura Enterprises Publishing House. Amazon books.
[2] Purtill, J. (2021). What is green hydrogen, how is it made and will it be the fuel of the future? ABC Science. https://www.abc.net.au/news/science/2021-01-23/green-hydrogen-renewable-energy-climate-emissions-explainer/13081872.
[3] Malayil, J. (2023). This MIT system can harness solar energy to produce green hydrogen. Interesting Engineering. https://interestingengineering.com/innovation/this-mit-system-can-harness-solar-energy-to-produce-green-hydrogen.
[4] Paleja, A. (2023). Green hydrogen: the future of clean energy?. Interesting Engineering. https://interestingengineering.com/innovation/green-hydrogen-future-clean-energy.
