Na transição energética, o Hidrogênio Verde – H2V poderá vir a ter um papel importante como insumo em processos industriais, especialmente em aplicações estacionárias nos setores de difícil abatimento de emissões de gases de efeito estufa e como matéria prima para produção de combustíveis sintéticos renováveis (os chamados e-fuels). Já na mobilidade, a transição via H2V teria que se mostrar mais vantajosa que os biocombustíveis ou mesmo que os e-fuels, que apresentam o grande mérito de serem facilmente armazenados e transportados. Nessas aplicações de mobilidade, bem como no uso do H2V para armazenamento de energia elétrica, as etapas de armazenamento do H2V e de reconversão via células a combustível (Fuel Cells), caras e de baixo rendimento, oneram demasiadamente a opção por essa rota.
O armazenamento de energia elétrica via H2V a 700 atm apresenta uma elevada densidade volumétrica de energia (em kWh/m3), cerca de duas vezes maior que os modernos Sistemas de Armazenamento em Baterias – BESS e três vezes maior quando o H2V é armazenado no estado líquido. Essa densidade volumétrica de energia, bem como a densidade mássica de energia (em kWh/kg), tem relevância maior em aplicações de mobilidade de pequeno porte. Tal como em aplicações estacionárias, no transporte de massa e de carga em grande escala a vantagem de uma elevada densidade de energia não é muito relevante, uma vez que o peso e o volume destinado à energia de propulsão são proporcionalmente pequenos quando comparado aos da carga transportada. Nessas aplicações, como nos modais ferroviário e naval, a eficiência se faz mais relevante e torna os BESS mais promissores que o armazenamento via H2V. Cabe ainda lembrar que a mobilidade utilizando o H2V compete com as rotas via biocombustível e e-fuels, ambas também renováveis.
Os modernos BESS, além de não demandarem água como insumo apresentam uma eficiência global entre 80% e 90%, bem maior que no armazenamento via H2V, cuja eficiência se encontra de 25% a 30%. Além disso, a evolução tecnológica, dos BESS têm apresentado uma redução acentuada de custo e um aumento de vida bem maior do que ocorre com o eletrolisador e com as Fuel Cells. Isso sem mencionar as promissoras Baterias de Fluxo, cuja tecnologia vem se desenvolvendo rapidamente e se adaptando muito bem ao armazenamento estacionário de grande porte.
Além das desvantagens mencionadas para o armazenamento via H2V, o seu uso através de Motores de Combustão Interna apresenta, uma eficiência pior que via Fuel Cells, degradando ainda mais a eficiência global dessa rota para a faixa de 16% a 20%.
Finalmente, a aplicação do H2V, puro ou em mistura com o GN, como combustível no aquecimento é muito cara e apresenta eficiência da ordem de 70%. Melhor seria o uso direto da energia elétrica que daria origem a esse H2V através da eletrólise. Por essa via poder-se-ia alcançar uma eficiência superior a 95%, ou ainda, no caso de aquecimento a baixa e média temperatura, o uso direto da energia elétrica através de uma Bomba de Calor que poderia tornar o processo como um todo muito mais eficiente ainda chegando-se a um Coeficiente de Desempenho – COP de 300% ou mais. Ou seja, entregando uma potência térmica até três vezes superior à potência elétrica gasta no processo.
Professor Mario Olavo Magno de Carvalho | Consultor da SER
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