O hidrogênio verde pode ser a chave para nossa demanda futura de energia

Uma população crescente precisa de novas soluções de energia

A população global está crescendo rapidamente. As estimativas prevêem que até 2050, alcançaremos quase dez bilhões de pessoas. Uma população crescente também significa uma demanda crescente por energia para abastecer nossas casas, negócios, transporte e muito mais.

Um dos maiores desafios que enfrentamos como sociedade é como atender a essa demanda e, ao mesmo tempo, reduzir as emissões globais de CO 2 .

A solução? Não é nenhuma surpresa que precisamos expandir rapidamente nosso uso de fontes de energia renováveis. O que muitas vezes não está claro são os obstáculos que ainda precisamos superar para chegar lá. Alguns dos maiores desafios que enfrentamos são:

A infraestrutura

Enquanto estamos acelerando a coleta de energia renovável com fazendas eólicas e solares em grande escala, uma das mudanças de longo prazo que precisaremos nos concentrar é na criação da infraestrutura para realmente colocar essa energia em uso. Um dos exemplos mais conhecidos é a expansão dos pontos de carregamento elétrico para VEs, mas não vamos nos esquecer das instalações para linhas de transmissão e distribuição de energia, armazenamento e gerenciamento de energia.

Sustentabilidade

Para realmente reduzir as emissões, precisamos olhar para todos os lados de nosso sistema de energia, desde a forma como a energia é produzida, até como ela é usada e distribuída. Como já cobrimos nossa sub-marca Shift, os EVs são melhores para o meio ambiente em geral, mas apenas os EVs carregados com eletricidade verde são realmente livres de emissões.

Custo

Muitas soluções de energia renovável permanecem significativamente mais caras. Por exemplo, o hidrogênio verde pode custar cerca de $ 3- $ 6 / kg , enquanto o hidrogênio feito de combustíveis fósseis custa entre $ 1- $ 1,8 / kg. Para incentivar os consumidores e as empresas a fazerem a mudança, os governos têm usado uma abordagem de bastão e incentivo, na forma de subsídios e impostos sobre o carbono. Mas o que realmente precisamos são de novas soluções que tornem a transição clara e fácil para todos.

Todos os anos, o New Energy Challenge está em busca de startups e scaleups com ideias de ponta que podem ajudar as empresas a reduzir suas emissões de gases de efeito estufa de uma forma acessível e sustentável. Este ano, eles procuram soluções que se enquadrem nos seguintes temas: Nova Mobilidade, Armazenamento de Energia, Gestão de Energia e Hidrogênio.

Se você é uma startup ou scaleup com sede na Europa ou Israel e tem uma ótima solução, inscreva-se até 1º de junho de 2021 .

Conversamos com os vencedores do ano passado, scaleup H2Pro e startup Finno Exergy , para descobrir como suas tecnologias estão ajudando a acelerar a transição para o hidrogênio verde e como vencer o New Energy Challenge os ajudou a desenvolver ainda mais suas soluções.

Estamos caminhando para uma ‘economia verde do hidrogênio’?

O hidrogênio verde há muito é aclamado como “o combustível do futuro” e a alternativa que pode revolucionar nosso sistema de energia. Na tentativa de se tornarem os futuros líderes na produção de hidrogênio verde, órgãos governamentais do Chile à Austrália e a Comissão Europeia anunciaram nos últimos anos novas estratégias ambiciosas de energia centrada no hidrogênio verde.

Na verdade, em uma tentativa de se tornar o líder global da transição do hidrogênio, a UE está pressionando para tornar o euro o padrão global para o comércio internacional de hidrogênio.

E, de fato, no papel, o hidrogênio atinge todas as marcas. Ao contrário dos combustíveis fósseis, é o elemento mais abundante do universo. Como os combustíveis fósseis, pode ser queimado para gerar energia ou convertido em eletricidade, mas quando produzido com energia renovável, não produz emissões de gases de efeito estufa.

Agora já está sendo usado no refino de petróleo e na produção de fertilizantes, mas tem uma gama muito mais ampla de aplicações potenciais. Imagine poder embarcar em um vôo movido a hidrogênio verde ao redor do mundo, sem ter que se preocupar em aumentar sua pegada de carbono. Desde o fornecimento de energia a grandes fábricas até o aquecimento de nossas casas, o hidrogênio verde pode se tornar firmemente enraizado em nosso futuro sistema de energia.

E isso não é de forma alguma algo novo. A ideia de construir uma “Economia do Hidrogênio” existe desde os anos 1970.

Então, por que não aproveitamos ao máximo esse elemento versátil?

O problema é:

É extremamente caro de produzir. O Bank of America estima que os custos atuais teriam que cair 85% para torná-lo competitivo com o hidrogênio derivado de combustível fóssil.
É propenso a variabilidade com base na quantidade de energia verde disponível. Sem vento ou sol? Sem energia para você.
O potencial de mistura explosiva de trabalhar com hidrogênio e oxigênio apresenta preocupações de segurança significativas.
Finalmente, uma nova infraestrutura precisaria ser construída para distribuir hidrogênio verde em uma escala maior.

Isso significa que os projetos para uma “Economia do Hidrogênio Verde” não passam de uma quimera?

Tornando a produção de hidrogênio verde acessível e segura

Embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante na Terra, ele só pode ser encontrado na forma composta, como no H 2 O. Isso significa que ele precisa ser extraído e separado de outras partículas para ser usado.

Muito parecido com os EVs, o hidrogênio é tão neutro em carbono quanto o processo que leva para produzi-lo e o tipo de energia usado para alimentá-lo.

Embora o hidrogênio já seja amplamente utilizado hoje, a grande maioria é produzida com carvão ou gás natural. Este “hidrogênio cinza”, como é chamado, emite emissões de CO 2 quando é produzido. Já o hidrogênio verde, que é produzido com fontes alternativas de energia, como a eólica e a solar, é neutro em carbono.

Mas, como mencionado anteriormente, um dos maiores obstáculos na mudança para o hidrogênio verde são os enormes custos de produção envolvidos. Um relatório da Agência Internacional de Energia Renovável descobriu que o hidrogênio verde é duas a três vezes mais caro do que o hidrogênio azul, que é produzido usando combustíveis fósseis e captura e armazenamento de carbono. Para recapitular, o hidrogênio feito de combustíveis fósseis custa entre US $ 1 a US $ 1,8 / kg, enquanto o hidrogênio verde pode custar cerca de US $ 3 a US $ 6 / kg .

Até que o hidrogênio verde seja competitivo em termos de custo com o hidrogênio cinza, será difícil expandir seu uso em uma base mais ampla.

Mas o scaleup H2Pro surgiu com um novo processo para desenvolvê-lo que pode ajudar a tornar a produção de hidrogênio não apenas mais barata, mas também mais eficiente e segura.

O hidrogênio verde é normalmente desenvolvido por meio de um processo chamado eletrólise, que usa eletricidade para separar a água em hidrogênio e oxigênio.

H2Pro’s E-TAC (Electrochemical, Thermally Activated Chemical), também faz isso, exceto que usa duas etapas diferentes: uma etapa Eletroquímica (E) e uma etapa Química Termicamente Ativada (TAC), para separar a geração de hidrogênio e oxigênio.

Ao dividir esses dois, eles podem eliminar a necessidade da parte mais cara dos sistemas baseados em eletrólise: a membrana. O uso de energia térmica para gerar oxigênio durante o processo também aumenta a eficiência, garantindo que nenhuma energia seja perdida durante o processo de produção (ao contrário da eletrólise que resulta em até 25% de perda de energia).

Finalmente, o fato de que o oxigênio e o hidrogênio são produzidos em duas etapas diferentes (em vez de simultaneamente) reduz o risco de mistura dos dois elementos, tornando-o muito mais seguro.

O objetivo deles é aumentar o uso de hidrogênio reduzindo o preço para apenas US $ 1 / kg.

Resolvendo a lacuna de combustível

Mesmo se resolvermos o problema de acessibilidade da produção, o hidrogênio verde ainda está sujeito à disponibilidade de energia renovável.

Uma das coisas que você deve saber sobre o hidrogênio é que ele não é uma fonte de energia, é um portador de energia. O hidrogênio verde pode ser usado para fornecer e armazenar a energia gerada por alternativas de combustíveis fósseis, como eólica e solar. Isso significa que a energia gerada por painéis solares em um dia particularmente ensolarado pode ser armazenada e usada posteriormente. Ele também pode ser enviado e comercializado no exterior.

Embora o uso de energia renovável esteja crescendo significativamente, ainda não temos infraestrutura suficiente para capturar a quantidade necessária para cobrir a demanda atual de energia. E com uma população crescente, a necessidade de energia só aumentará. Como tal, precisamos encontrar novas soluções tanto para usar a energia que temos de forma mais eficiente, quanto para equilibrar o fornecimento.

É aqui que entra Finno Exergy , vencedor da competição de startups do New Energy Challenge.

Por décadas, os engenheiros têm aprimorado as turbinas a gás tornando-as mais eficientes ou criando novos materiais que podem, por exemplo, aumentar a temperatura dentro da turbina. Mas o que ficou quase intocado é o processo de combustão e, em particular, os avanços que o ganho de pressão na combustão (PGC) pode trazer.

Finno Exergy desenvolveu a primeira solução que pode produzir o ganho de pressão necessário para aumentar significativamente a eficiência da turbina a gás. Com sua tecnologia, as turbinas usam 20% menos combustível.

Embora isso nos ajude a usar hidrogênio verde com mais eficiência, outro aspecto de sua solução que ajudará na transição para um uso mais amplo de energias renováveis é a capacidade de usar hidrogênio verde e misturas de hidrogênio e gás natural quando o primeiro estiver em falta .

Tero Ijäs, Gerente de Desenvolvimento de Produto da Finno Exergy explicou:

A quantidade de hidrogênio irá variar durante a transição e nas próximas décadas. Isso significa que você precisa ter um sistema realmente flexível que possa usar hidrogênio verde quando estiver disponível e mudar suavemente o sistema para que ele possa usar gás natural ou algum tipo de combustível sintético quando não estiver. Então, nesse sentido, podemos ver que essa inovação terá um grande papel na fase de transição e além.

O primeiro produto da Finno Exergy será uma pequena unidade de microturbina que pode produzir eletricidade e vapor de média pressão. Mas, como Ijäs compartilhou, o maior impacto, e em sua opinião a razão pela qual eles ganharam o New Energy Challenge, é que seu sistema pode ser adaptado a turbinas a gás maiores, por exemplo, aquelas usadas em grandes usinas de energia ou na marinha e indústria da aviação.

Foi um grande aprendizado para nós, pois somos mais caras de tecnologia e não temos tanta experiência no lado comercial. Durante o período intensivo de três semanas que antecedeu o desafio, recebemos muitos conselhos e treinamento excelentes. Eles realmente desafiaram nossos modelos de negócios e o pensamento por trás deles, e nos ajudaram a criar nosso argumento de venda vencedor. Agora fazemos parte do Programa GameChanger, que nos deu mais credibilidade e prova de que nossa solução realmente funciona.

E Ijäs tem muitos motivos para acreditar que seu produto será capaz de atingir o próximo nível.

Estes últimos seis meses parecem bastante brilhantes. Muitas grandes empresas lançaram suas estratégias de hidrogênio. A UE já tinha o Acordo Verde, mas, como o hidrogênio é um assunto muito importante no momento, há muito mais oportunidades de financiamento futuras.

Embora essas tecnologias inovadoras possam nos ajudar a nos aproximar de uma nova era do hidrogênio verde, como explicou Ijäs, ainda será necessário tempo e investimento para tornar isso uma realidade.

Inovações em pequena escala podem ser feitas, mas se você quiser ter um impacto mais significativo, é claro que precisa de uma infraestrutura maior para realmente fazer isso acontecer.

Embora o hidrogênio verde nos ajude a reduzir as emissões de CO 2 significativamente a longo prazo, não é uma solução mágica para o nosso quebra-cabeça climático. Será necessária uma colcha de retalhos de novas tecnologias e descobertas em áreas como eólica, geotérmica, biomassa e muito mais para fazer a transição de nosso sistema de energia a tempo de cumprir as metas de redução de emissões.

Você tem uma solução pronta para causar impacto no desenvolvimento de energias renováveis? O New Energy Challenge estará de volta em outubro de 2021 e agora está aberto para startups e scaleups da Europa e Israel. Inscreva-se até 1º de junho de 2021 .