Podemos melhorar a economia da nova tecnologia limpa - como fizemos com as energias renováveis

Por Mitsubishi Power Americas

Hoje, um consenso global está se formando em torno da necessidade de descarbonizar. Mas há um ponto de discórdia: custo.

O cumprimento das metas climáticas exigirá soluções sustentáveis, o que significa que elas devem fornecer uma economia sólida, juntamente com baixas ou nenhumas emissões. Para garantir uma adoção ampla e oportuna, opções como o hidrogênio limpo devem ser acessíveis, confiáveis ​​e acessíveis.

A indústria de energia tem as ferramentas à sua disposição para que isso aconteça.

O setor tem um histórico mais longo e bem-sucedido de desenvolvimento e comercialização de tecnologias limpas, diz Michael Ducker, vice-presidente sênior de infraestrutura de hidrogênio da Mitsubishi Power Americas e presidente do Advanced Clean Energy Storage I, um hub de hidrogênio em andamento em Delta, Utá. Ele destaca que a história do atual setor de energia renovável conta a história de indústrias trabalhando juntas para resolver questões de escala, eficiência e custo, o que possibilitou um mercado crescente para a tão necessária inovação.

É uma história que vale a pena repetir.

Reduzindo o custo

Entre 2005 e 2020, a taxa anual de emissões no setor de energia dos EUA caiu drasticamente – um Melhoria de 40%. As tecnologias que impulsionaram as reduções seguiram um padrão semelhante: quando o preço de uma nova tecnologia se torna baixo o suficiente para justificar a adoção, a demanda aumenta e a tecnologia decola.

“Se tivermos que chegar a zero líquido no prazo de 2050 no setor de energia, é factível. Mas não podemos ser complacentes de forma alguma.” – Drummi Bhatt, vice-presidente de inteligência de mercado e estratégia da Mitsubishi Power Americas

Considere a energia solar. Desde 2010, o custo dos sistemas fotovoltaicos em escala de utilidade caiu 82%, elevando a capacidade solar instalada global de aproximadamente 40 gigawatts naquele ano para mais de 700 gigawatts em 2020.

O preço e a adoção das baterias de íon-lítio apresentam uma relação inversa semelhante. Os preços das baterias caíram 85% entre 2010 e 2018, enquanto a produção global de carros elétricos aumentou drasticamente, de números insignificantes para um total de mais de sete milhões de carros nas estradas em 2019.

Essa dinâmica também ocorreu com as usinas de ciclo combinado com turbina a gás, pois o preço do gás natural diminuiu. Entre 2005 e 2020, o preço caiu 80%.

A lição para hoje é esta: “Se tivermos que chegar a zero líquido no período de 2050 no setor de energia, é possível”, diz Drummi Bhatt, vice-presidente de inteligência de mercado e estratégia da Mitsubishi Power Americas. “Mas não podemos ser complacentes de forma alguma – temos que continuar a impulsionar a eficiência com um senso real de urgência para permanecer no caminho certo.”

Ferramentas que impulsionam a acessibilidade

Quando comparado a outras tecnologias de armazenamento, o hidrogênio verde, produzido com energia renovável, já é econômico para armazenamento de energia de longa duração. Por exemplo, a análise mostra que as baterias de íons de lítio são mais econômicas para durações de oito horas ou menos, enquanto o hidrogênio verde é econômico para durações mais longas, de 12 horas a dias, semanas, meses ou até estações.

Como combustível, o hidrogênio atingiu um ponto de inflexão semelhante na curva de custo que as baterias eólicas, solares e de íons de lítio, diz Ducker. O custo para produzir, armazenar e transportar hidrogênio verde tem sido um grande obstáculo para a adoção generalizada como combustível descarbonizado. À medida que o custo diminui, o hidrogênio se torna ainda mais eficaz como solução de armazenamento de energia. A indústria tem uma variedade de ferramentas à sua disposição para impulsionar a acessibilidade.

Ducker acredita que estamos prestes a fazer o progresso necessário, observando vários fatores-chave que reduzirão os custos de produção e construirão o mercado:

Aumentando a capacidade

A principal tecnologia para gerar hidrogênio verde é a eletrólise, que usa energia renovável para converter água em hidrogênio e oxigênio. O processo é caro porque a escala de produção permanece relativamente pequena – mesmo as maiores instalações atualmente em operação esperam produzir menos de 25 megawatts.

Assim como a demanda por energia eólica levou os fabricantes de turbinas eólicas a progredir de turbinas menores de 1 megawatt para modelos de 5 e 10 megawatts, a crescente necessidade de hidrogênio verde para ajudar a atingir as metas de zero líquido estimulará os fabricantes de eletrolisadores a construir unidades maiores e dimensionar seus Produção.

“O mundo nunca precisou de um eletrolisador de 200 megawatts antes”, diz Ducker. Mas agora sim. À medida que a capacidade de produção cresce, os custos caem.

Para esse ponto, em 2021, a Green Hydrogen Coalition em conjunto com o Departamento de Água e Energia de Los Angeles (LADWP) e outros parceiros importantes lançou HyDeal LA alcançar a aquisição de hidrogênio verde em escala a US$ 1.50/quilograma na Bacia de Los Angeles até 2030.

Melhorando a eficiência de fabricação

As indústrias eólica, solar e de baterias capturaram economias de escala à medida que aumentavam a produção. Em particular, automatizar a produção reduziu significativamente o custo de fabricação.

Ducker espera que algo semelhante aconteça com o hidrogênio. Os avanços na automação e nos métodos de fabricação de baixo custo criarão um ciclo no qual essas eficiências reduzem os custos, levando a um maior investimento e produção, aumentando o fornecimento e criando mais eficiências – tudo isso diminui ainda mais os custos, ajudando a aumentar a adoção.

Abraçando os avanços tecnológicos

A energia renovável é fundamental para a produção de hidrogênio verde. Como resultado, qualquer coisa que reduza os custos das energias renováveis ​​enquanto aumenta sua disponibilidade – por exemplo, melhorias de escala e eficiência para energia solar e eólica – ajuda a economia do hidrogênio verde.

Além disso, novas tecnologias que convertem turbinas a gás para funcionar com hidrogênio verde criarão demanda por produtores de energia comprometidos em reduzir suas emissões, levando ao aumento da produção. O aumento da oferta, por sua vez, pode disponibilizar grandes quantidades de hidrogênio verde armazenado para indústrias de uso intensivo de energia que são difíceis de descarbonizar, como transporte, aço e concreto. Da mesma forma, as melhorias do sistema em um setor podem se traduzir em outros setores.

Outras alavancas que podem estimular a produção

Existem outros fatores que também podem contribuir para a redução de custos, desde incentivos políticos para produtores de hidrogênio até incentivos fiscais para uso de energia renovável. O desenvolvimento de políticas de energia renovável em uma base regional também pode impulsionar a redução de custos, aumentando as bases de clientes e aproveitando ainda mais as economias de escala.

À medida que a equação custo-benefício em torno do hidrogênio verde se fortalece, esses tipos de incentivos e acordos acelerarão ainda mais sua evolução. “A maioria das tecnologias de energia limpa com as quais trabalhamos caiu na curva de custo mais rápido do que se pensava”, diz Bhatt.

CONTEÚDO RELACIONADO

A fusão nuclear pode nos dar energia ilimitada sem emissões?

Conselhos para jovens engenheiros: abrace a oportunidade de tecnologia verde de hoje

Da ficção científica ao chão de fábrica: esses 3 robôs estão tornando a logística mais segura

Os elementos que estão sob o controle da indústria, como avanços tecnológicos e economias de escala, são mais fáceis de prever do que os subsídios governamentais. Mas o futuro líquido de carbono zero do mundo depende de todos esses contribuidores, tanto para resolver os desafios técnicos da inovação revolucionária quanto para melhorar a economia o suficiente para estimular o uso de novas tecnologias. Felizmente, todos esses elementos estão em andamento, e o progresso em cada frente é motivo de otimismo.

Sobre o autor

A Mitsubishi Power Americas é uma marca de soluções de energia da Mitsubishi Heavy Industries.