Hidrogênio aumentando na transição energética, mas pode ser vendido demais

O que sabíamos antes.

Os seguintes aspectos do hidrogênio foram explorados antes.

A Rystad Energy previu há dois anos que o hidrogênio líquido encontrará um lugar na mesa de 2050, mas representará apenas 7% do total de energia limpa necessária. Esses 7% são um nicho de combustível limpo para aviação, embarcações oceânicas e indústrias de cimento e aço de difícil redução.

O hidrogênio líquido tem duas grandes vantagens: uma, a energia está contida em uma forma densa. Dois, ele queima no ar para a água sem emissões de carbono.

O hidrogênio é adequado para a produção de grandes empresas de petróleo e gás porque elas já sabem como produzir e distribuir outro gás – o gás natural – e têm bolsos fundos.

O que sabemos agora.

DNV em seu relatório anual¹ no final de 2022 estimou que o hidrogênio líquido preencherá apenas 5% (não 7%) das necessidades de energia limpa até 2050.

Como Bloomberg Green escreveu, há razões pelas quais o hidrogênio ainda não se tornou popular, como o vento e a energia solar. Um é o custo: a produção verde por eletrólise da água é cara e a eletrólise é uma tecnologia ineficiente.

Dois, o hidrogênio azul não é favorável ao clima. Embora seja mais barato que o hidrogênio verde, o hidrogênio azul requer energia para produzir e quebrar o metano em hidrogênio mais CO2, e o CO2 precisa ser descartado, geralmente por CCS (captura e armazenamento de carbono). Ambas as pontas da cadeia de produção de hidrogênio prejudicam o “limpo” nessa alternativa de hidrogênio.

Terceiro, a maioria das máquinas e indústrias não está adaptada para usar hidrogênio. É um custo extra equipar um carro convencional para queimar hidrogênio em vez de gasolina, ou adaptar máquinas em uma oficina industrial para queimar hidrogênio em vez de gás natural.

O hidrogênio é um ajuste natural para empresas de petróleo e gás por causa de sua vasta experiência em gás natural, mas também porque obtiveram lucros enormes em 2022 e podem se arriscar em novos empreendimentos.

Previsões sombrias de custo para o hidrogênio.

Um artigo recente fornece trechos do Energy Transition Outlook da DNV¹ 2023. Os pontos principais são:

· Alcançar 5% da demanda global de energia limpa até 2050 custará mais de US$ 7 trilhões para produção, incluindo novos terminais de amônia e oleodutos.

· A maior parte do hidrogênio será usada na fabricação.

· Juntos, o hidrogênio e a amônia representarão cerca de metade dos combustíveis marítimos globais, uma das categorias de difícil redução.

· Mais de 50% dos gasodutos globais de hidrogênio serão reaproveitados de gasodutos naturais.

· América Latina, Oriente Médio e Norte da África se tornarão exportadores de hidrogênio ou amônia, pois possuem grandes territórios disponíveis para energias renováveis ​​como eólica e solar para produzir hidrogênio por eletrólise.

· Na Europa, grandes países como Alemanha, França e Espanha terão metas para 2030 de 4-6.5 Gw de produção doméstica de hidrogênio.

· O Reino Unido, com sua grande rede de gasodutos, poderá mudar do gás natural para o hidrogênio.

· Os planos da UE incluem 6 Gw de capacidade de eletrolisador até 2024, subindo para 40 Gw até 2030.

O hidrogênio está sendo vendido demais?

Então, o hidrogênio está sendo vendido demais? Embora o combustível de hidrogênio crie mais empolgação do que o solar ou o vento, 7% da previsão total de energia limpa para o hidrogênio em 2050 é uma porcentagem bem pequena do total. Acrescente a isso os custos excessivos previstos para colocar o hidrogênio on-line, tornando tentador admitir que o hidrogênio está sendo vendido demais como uma bala de prata para combustível limpo para 2050.

Vamos dar uma olhada nas atividades de hidrogênio em alguns países, alguns dos quais estão envolvidos na indústria de petróleo e gás.

Planos de hidrogênio na União Européia (UE) versus EUA

A produção global total de hidrogênio é de cerca de 90 milhões de toneladas por ano agora. A AIE (Agência Internacional de Energia) prevê que isso precisará aumentar para 180 milhões de toneladas por ano até 2030 para atingir emissões líquidas de carbono zero até 2050.

Quase todos os cerca de 10 milhões de toneladas por ano de hidrogênio produzidos agora nos EUA são usados ​​pela indústria para refinar petróleo, tratar metais, produzir fertilizantes e processar alimentos.

Mas a maior parte da produção atual, 99%, é de hidrogênio azul que não é isento de carbono, conforme descrito anteriormente. O hidrogênio verde é produzido pela eletrólise da água e é amplamente livre de carbono, se alimentado por eletricidade renovável.

A UE foi rápida em se adaptar à eletrólise para o hidrogênio verde, em grande parte livre de carbono. Mas a UE tem demorado a responder aos maciços investimentos em hidrogênio fornecidos pela Lei de Redução da Inflação (IRA) dos EUA, que direciona US$ 369 bilhões para programas de energia verde.

Globalmente, diz o artigo, apenas 1% dos projetos de hidrogênio planejados, no valor de 1 Tw (Terrawatt), começaram a ser construídos. Cerca de um quarto disso, 269 Gw (Gigawatts) estará online até 2030. O crescimento parecerá uma revolução, já que a produção atual de hidrogênio é de apenas 0.45 Gw.

Ele também prevê que o custo do hidrogênio verde cairá de 6-8 euros/kg hoje para menos de 3 euros/kg até 2050.

Centros de hidrogênio nos EUA

Além das vantagens habituais da concentração de infraestrutura, o conceito de hubs de hidrogênio visa compensar o perigo e os custos incorridos no transporte de hidrogênio, altamente combustível, por grandes distâncias.

O Congresso dos EUA destinou US$ 8 bilhões da Lei de Infraestrutura de 2021 para o DOE (Departamento de Energia) para apoiar pelo menos quatro projetos de demonstração envolvendo produtores de hidrogênio, usuários finais e a infraestrutura que os conecta. O DOE já financiou impressionantes 400 projetos em hidrogênio por universidades, laboratórios nacionais e indústria, e os novos centros se apoiarão nessas informações.

As inscrições para o financiamento total venceram em abril de 2023. Quatro alianças privadas, bem como muitos governos estaduais aliados à indústria e alguns aliados a outros estados, se inscreveram. O financiamento inicial do DOE não deve exceder US$ 1.25 bilhão por hub, o que é uma quantia enorme de dinheiro. Eles esperam selecionar de 6 a 10 centros regionais com financiamento combinado de US$ 6 a 7 bilhões.

Um hub é chamado de Hub HyVelocity centrado ao longo da costa do Golfo dos EUA e organizado pela Chevron
CVX
e vários parceiros de empresas privadas, incluindo a ExxonMobil
XOM
e Mitsubishi. Eles estariam aproveitando uma rede de 48 centros de produção de hidrogênio (o maior do mundo), além de 1,000 quilômetros de oleodutos dedicados ao longo das costas da Louisiana e do Texas.

Um dos objetivos é resolver o desafio do DOE, chamado Hydrogen Shot, de produzir 1 kg de hidrogênio emitindo menos de 2 kg de dióxido de carbono. Outra meta é reduzir o custo do hidrogênio em 80% – para US$ 1/kg em 10 anos.

Programas como o acima chamaram a atenção da indústria nos Estados Unidos. Os créditos fiscais oferecidos pelo IRA poderiam gerar US$ 100 bilhões em produção limpa de hidrogênio – além dos US$ 8 bilhões que o Congresso se apropriou da Lei de Infraestrutura.

Outros centros de hidrogênio que precisam ser observados foram resumidos brevemente pela Reuters Events². A lista deles inclui:

O Trans Permian e o Horizons Clean Hydrogen Hub: tem forte ligação com o petróleo e gás do oeste do Texas.

HyBuild Los Angeles

O Projeto HyGrid

O Hub de Hidrogênio HALO: Os estados de Arkansas, Louisiana e Oklahoma têm uma longa história de produção e transporte de petróleo e gás líquido.

O hub de armazenamento avançado de energia limpa

A Rede de Inovação de Hidrogênio Limpo da Southwest

O Centro de Hidrogênio do Sudeste

A maioria desses projetos envolve concessionárias de energia ou projetos patrocinados por cidades ou estados sem fins lucrativos e muitos contam com o apoio de universidades.

Chamada de projetos do DOE recebeu 79 inscrições², mas apenas 33 deles foram convidados a se candidatar formalmente até abril de 2023. A seleção final de menos de 10 hubs será no segundo semestre de 2023.

Está claro que as partes interessadas em todo o país captaram a visão do hidrogênio. Os EUA se comprometeram com um futuro de hidrogênio e querem liderar o mundo nessa transição.

Em um artigo futuro, descreveremos as atividades de determinadas empresas de petróleo e gás na produção de hidrogênio.

Takeaways

A visão do hidrogênio é ambiciosa - porque é difícil de produzir, perigoso de armazenar e transportar e caro.

A versão de baixo carbono do hidrogênio é chamada de hidrogênio verde, que é cara, porque é um processo ineficiente baseado na eletrólise da água. Essencialmente, toda a produção atual de hidrogênio é hidrogênio azul, mas isso tem desvantagens de alto carbono no início e no final do processo de geração.

Mas o hidrogênio não é uma bala de prata. Uma indústria de hidrogênio pode dar uma grande mordida nos 5-7% das emissões difíceis de reduzir da energia mundial até 2050, mas a maior parte das emissões totais ainda permanece: 93-95%.

Referências.

1.DNV, Perspectivas de Transição Energética 2022, Outubro 13, 2022.

2. Eventos da Reuters: Os estados de hidrogênio da América, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 de abril de 2023.pd