Hidrogênio verde conectado a redes de baixo carbono: um conceito em construção 1u6853

O mundo necessita urgentemente de soluções para redução de suas emissões de gases de efeito estufa que causam as mudanças climáticas. O hidrogênio verde é elemento-chave para setores de difícil descarbonização, como siderurgia, fertilizantes, indústria química e combustíveis para transporte de longa distância. Esses setores requerem grandes volumes de energia na forma química e atualmente são dependentes de combustíveis fósseis. 15445q

O hidrogênio verde é produzido pela eletrólise da água, um processo que usa eletricidade de fontes renováveis (como solar, eólica ou hidrelétrica) para quebrar a molécula de água em hidrogênio e oxigênio. Tornar essa tecnologia viável em larga escala e a baixo custo ainda é um desafio. O Brasil tem uma infraestrutura única para alavancar essa indústria e liderar esse vetor da transição energética. Além disso, a Lei do hidrogênio de baixa emissão de carbono (de agosto de 2024) juntamente com os seus futuros desdobramentos infralegais estão formalizando o posicionamento do Brasil nesse campo.

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Singularidade brasileira 2283f

A produção em larga escala de hidrogênio verde demanda eletricidade renovável barata e abundante. Como o Brasil se posiciona em uma comparação global? Se olharmos para os atlas de energia solar e energia eólica, percebemos que o Brasil possui recursos muito bons, porém não extraordinários.

Esse cenário muda quando avaliamos as redes elétricas de diferentes países. Nesse quesito, o Brasil lidera, apresentando o maior percentual de energia renovável entre as maiores economias do mundo. Considerando sua extensão espacial e percentual de energia renovável (cerca de 90%), o Sistema Interligado Nacional (SIN) do Brasil é único no mundo. O SIN conecta o país de norte a sul, aproveita as complementaridades entre as energias hidrelétrica, solar, eólica e biomassa e utiliza os reservatórios hídricos para armazenar energia e trazer flexibilidade ao sistema. Resultado de muito trabalho e inventividade, o SIN é a singularidade brasileira para integração do hidrogênio verde.

Conexão à rede e integridade de carbono 656w5s

As redes elétricas são reconhecidas por promoverem sinergias. Geram eficiências econômicas ao aproveitar as complementaridades entre os múltiplos geradores e consumidores e ao compartilhar as infraestruturas da rede. É por essa vantagem econômica que conectamos à rede nossas casas, escritórios e indústrias. Com a produção de hidrogênio verde não é diferente. Há vantagens em conectá-lo à rede.

Mas a conexão traz desafios. Dado que a mesma rede também conecta as termelétricas movidas a combustíveis fósseis, como garantir que a eletricidade é renovável? Essa garantia tem sido avaliada sob a denominação de integridade de carbono, que visa assegurar que a conexão do hidrogênio verde não induz emissões de carbono em outros pontos da rede elétrica. Emissões induzidas comprometeriam seu atributo verde. Trata-se de um tópico atual de pesquisa, e nosso grupo no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) analisou o caso brasileiro em um recente artigo científico publicado no periódico Applied Energy.

Requisitos de fornecimento de eletricidade 283w5p

A integridade de carbono tem sido endereçada por meio de requisitos de fornecimento de eletricidade. Vem se difundindo internacionalmente a abordagem da União Europeia, que consiste em lastrear o hidrogênio verde em capacidade adicional de energia renovável. Para isso, um trio de requisitos foi concebido:

1- Adicionalidade, que busca garantir que a energia elétrica seja fornecida por uma nova capacidade instalada de energia renovável;

2 - Entregabilidade, que busca garantir que essa capacidade adicional esteja conectada com a produção de hidrogênio;

3 - Casamento temporal, que busca implementar a simultaneidade (na prática, casamento em escala horária) entre a geração renovável adicional e seu consumo na produção de hidrogênio. Assim, empregando instrumentos contratuais e regulatórios para associar o hidrogênio verde à adição de capacidade renovável, ficaria assegurada a sua integridade de carbono.

A conceitualização difundida internacionalmente enfatiza o adicional (novos empreendimentos) e ignora as sinergias oferecidas pelas infraestruturas de baixo carbono já existentes. O diferencial de redes como a brasileira não é considerado nessa abordagem que orienta a produção de hidrogênio verde e, sob essa perspectiva de integridade de carbono, o diferencial brasileiro desaparece.

Fóssil residual, mas ainda presente 3i6m2h

Se, por um lado, é inadequada a ênfase estrita no adicional, por outro lado, também é problemática a ausência total de requisitos. Vejamos dois cenários. Se uma planta de hidrogênio verde operar no início de uma noite de pouco vento, de onde virá a energia? Se o sistema despachar eletricidade fóssil para atender a demanda, fica comprometida a integridade de carbono. O outro cenário é o de escassez hídrica. O sistema despachará energia fóssil para garantir a segurança da rede. A produção de hidrogênio nessa circunstância poderá ser considerada 100% verde?

O sistema brasileiro tem cerca de 90% de energia renovável. Nossos riscos de indução de emissões de carbono na rede são muito menores no comparativo internacional. No entanto, embora menores, os riscos ainda estão presentes. A integridade de carbono precisa constar nas discussões do hidrogênio verde no Brasil. Precisamos de uma conceitualização da integridade de carbono que seja adequada às nossas circunstâncias.

Há trabalho a fazer pr6p

A integridade de carbono baseada nos requisitos de adicionalidade, entregabilidade e simultaneidade tem limitações que vêm sendo expostas pela pesquisa. Portanto, há espaço para abordagens alternativas, principalmente para redes como a brasileira, que já alcançaram estágios avançados de descarbonização. Uma construção alternativa de requisitos precisaria contemplar:

1- Clareza para contribuir ao desenvolvimento da indústria do hidrogênio verde;

2 - Eficácia na garantia da integridade de carbono;

3 - Valorização da infraestrutura de baixo carbono já existente;

4 - Aplicabilidade e reconhecimento internacional.

Se o Brasil formalizar sua visão de integridade de carbono, terá as credenciais para ser protagonista nessa discussão. Por outro lado, se optar por ignorar o tema, ficará na dependência de conceitos importados, sob risco de desperdiçar seu diferencial.

A pesquisa para este artigo foi financiada pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) via projeto 408016/2024-8 vinculado à Rede Brasileira de Pesquisa em Combustível Sustentável para Aviação (RBPSAF).

Giovana Chinaglia Tonon não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.