HIDROGÊNIO
VERDE
TECNOLOGIA INDUSTRIAL HIDROGÊNIO VERDE
As alterações climáticas apresentam-se como um dos maiores desafios para a humanidade neste século. Vivemos numa época onde somos sobrecarregados com informações sobre o impacto dos combustíveis fósseis no nosso planeta, que podem ter consequências negativas sobre a atividade humana, ao nível social, econômico e ambiental. O aumento populacional aumentou a demanda energética e, segundo a Agência Internacional de Energia (AIE), até 2030, a demanda energética poderá aumentar em 50% globalmente.
As fontes de energia mais exploradas no mundo são os combustíveis fósseis e seus derivados . O uso excessivo desses combustíveis aumenta os gases de efeito estufa (GEE), como o CO 2 , que, por sua vez, têm um efeito notável no aquecimento global e nas mudanças climáticas. Para lidar com esta questão, a substituição de fontes de energia convencionais por fontes de energia amigas do ambiente é crucial. A substituição a longo prazo de combustíveis fósseis pode ser conseguida através do uso melhorado de opções de energia sustentável no mix energético.
Nos últimos anos, um número crescente de países se comprometeu a atingir emissões líquidas zero. Até abril de 2022, 131 países cobrindo 88% das emissões globais de gases de efeito estufa anunciaram metas líquidas zero. As emissões antropogênicas já levaram a um aumento da temperatura global de 1,1 °C em comparação aos níveis pré-industriais. Há um amplo entendimento de que o zero líquido até 2050 é fundamental para aumentar as chances de manter esse aumento de temperatura dentro de 1,5 °C. Esse foco renovado significa que as emissões de todos os usos finais de energia precisam ser mitigadas. Embora a eficiência energética, a eletrificação e as energias renováveis possam atingir 70% da mitigação necessária , o hidrogênio será necessário para descarbonizar os usos finais onde outras opções são menos maduras ou mais caras, como indústria pesada , transporte de longa distância e armazenamento sazonal de energia. Considerando essas aplicações, o hidrogênio pode contribuir com 10% da mitigação necessária para atingir o Cenário de 1,5 °C e 12% da demanda final de energia .
Neste sentido, o livro retrata que o hidrogênio é produzido comercialmente hoje em dia – é usado como matéria-prima na indústria química e em refinarias, como parte de uma mistura de gases na produção de aço e na geração de calor e energia. A produção global está em torno de 75 MtH2/ano como hidrogênio puro e mais 45 MtH2/ano como parte de uma mistura de gases. Isso é equivalente a 3% da demanda global de energia final e semelhante ao consumo anual de energia da Alemanha.
O hidrogênio é um transportador de energia versátil (não uma fonte de energia). Ele pode ser produzido a partir de várias matérias-primas e pode ser usado em praticamente qualquer aplicação. A eletricidade renovável pode ser convertida em hidrogênio por meio da eletrólise , que pode acoplar energia renovável continuamente crescente com todos os usos finais que são mais difíceis de eletrificar. Esse acoplamento também permite que os eletrolisadores forneçam flexibilidade à rede , complementando alternativas como baterias, resposta à demanda e veículo para rede na eletrificação inteligente .
Os dados no livro aduzem que quase 47% da produção global de hidrogênio é de gás natural, 27% de carvão, 22% de petróleo (como subproduto) e apenas cerca de 4% vem da eletrólise. A eletricidade teve uma participação renovável média global de cerca de 33% em 2021, o que significa que apenas cerca de 1% da produção global de hidrogênio é produzida com energia renovável. O hidrogênio eletrolítico da produção dedicada permaneceu limitado a projetos de demonstração, somando uma capacidade total de 0,7 GW em 2021. Em contraste, o Cenário de 1,5 °C precisaria de 4-5 TW até 2050, exigindo uma taxa de crescimento mais rápida do que a experimentada pela energia solar fotovoltaica (PV) e eólica até o momento.
O uso de hidrogênio como um transportador de energia permanece limitado e é principalmente limitado a veículos rodoviários. Em junho de 2021, mais de 40.000 veículos elétricos com célula de combustível estavam em circulação ao redor do mundo, com quase 90% deles em quatro países: Coreia, Estados Unidos, República Popular da China e Japão. No final de 2020, havia cerca de 6.000 ônibus elétricos com célula de combustível (95% deles na China) e mais de 3.100 caminhões elétricos com célula de combustível. Esses totais são pequenas frações da frota global de veículos.
O valor total do hidrogênio, no entanto, só é totalmente realizado quando ele é convertido em derivados. O hidrogênio pode ser combinado com carbono do CO2 para produzir hidrocarbonetos e praticamente qualquer molécula.
Ele pode ser usado para produzir amônia, que pode ser usada como matéria-prima para fertilizantes (a maioria do uso atual) ou como combustível para novas aplicações, como transporte marítimo . Ele também pode ser usado para produzir metanol , combustíveis sintéticos ou mesmo como um agente redutor para substituir o carvão na produção de ferro . Uma vez convertido nessas commodities, a densidade energética é aumentada ainda mais, tornando o transporte de longa distância e o armazenamento de longo prazo econômicos. Assim, a conversão para derivados de hidrogênio efetivamente desbloqueia o comércio global de energia renovável. Por exemplo, a amônia líquida tem quase oito vezes a densidade energética (MJ/m 3 ) das baterias de íons de lítio e mais de 20 vezes a densidade energética gravimétrica (MJ/kg).
A maior densidade energética de commodities derivadas de hidrogênio aumenta efetivamente a distância que a energia pode ser transportada de forma econômica, conectando regiões de energia renovável de baixo custo com centros de demanda que têm potencial renovável limitado ou energia renovável cara. O comércio global de energia por meio de derivados de hidrogênio proporcionaria benefícios econômicos, pois os países importadores podem acessar recursos mais baratos (do que os domésticos), melhorando a resiliência do sistema, pois há maneiras alternativas de satisfazer a demanda final de energia e, portanto, fortalecendo a segurança energética.
O comércio de hidrogênio, no entanto, não será definido apenas pelo benefício econômico. A longo prazo, quando as tecnologias atingirem a maturidade total e forem amplamente implantadas, espera-se que os países importadores possam contar com múltiplas alternativas dentro de uma pequena faixa de custo. Portanto, os parceiros comerciais serão, em grande medida, definidos por fatores não econômicos.
O livro retrata que o hidrogênio atualmente enfrenta vários desafios que podem dificultar o cumprimento de seu potencial:
Custo. Com preços médios de longo prazo de combustíveis fósseis de USD 75/bbl para petróleo e USD 4-6/GJ para gás natural, o hidrogênio renovável é duas a três vezes mais caro de produzir do que as referências fósseis. Os gasodutos de hidrogênio podem ser de 10 a 50% mais caros. As células de combustível e os tanques de armazenamento para transporte rodoviário são várias vezes mais caros do que os motores de combustão interna. Os combustíveis sintéticos para aviação podem atualmente ser de três a seis vezes mais caros do que o combustível de aviação de óleo fóssil. O prêmio de custo para caminhos renováveis em comparação com as opções baseadas em fósseis pode ser de 50 a 75% para amônia, 150% para metanol e 30 a 40% para aço 30 a 40%.
Falta de diferenciação. Não há uma maneira estabelecida de diferenciar o hidrogênio de baixo carbono do hidrogênio de base fóssil. Isso significa que o elo entre incentivos (de mercado e de política) e produção está faltando e que não há como os consumidores saberem a origem e o impacto ambiental do hidrogênio produzido. Há vários esforços em andamento na certificação de hidrogênio que podem preencher essa lacuna.
Falta de mercado de hidrogênio. O hidrogênio não é uma commodity comercializada hoje, o que significa que não há índice de preço. Isso se traduz em custos mais altos pagos pelos consumidores, pois há baixa transparência de preços e competição. Há pouca demanda por hidrogênio de baixo carbono e os projetos precisam ser integrados do fornecimento à infraestrutura e ao uso final.
Infraestrutura limitada. Globalmente, há apenas cerca de 4.500 km de gasodutos de hidrogênio. Usar recursos renováveis de locais remotos exigiria investimento adicional na infraestrutura de transporte, de gasodutos a unidades de conversão e liquefação, bem como armazenamento, o que aumenta o investimento inicial necessário.
Perdas de energia. Cada etapa de conversão leva a perdas de energia, o que aumenta a capacidade renovável necessária a montante para satisfazer um uso final específico.
O uso adicional de hidrogênio além das aplicações onde é estritamente necessário só aumentará o ritmo anual necessário de implantação de capacidade renovável, o que tornará a tarefa de descarbonização mais desafiadora.
Política. A maioria dos esforços de política até agora se concentrou no transporte rodoviário, particularmente para veículos elétricos de célula de combustível e postos de abastecimento. Com o foco em um conjunto mais amplo de aplicações de hidrogênio, a atenção da política está mudando para estratégias nacionais abrangentes , fornecimento de hidrogênio , infraestrutura e absorção na indústria .
O livro avalia o modelo ETHER abrange a produção, transporte e uso de energia e gás e co-otimiza os investimentos, o transporte de gás e o despacho do sistema combinado de energia e gás. Para o hidrogênio, o escopo do modelo se estende da geração renovável à produção, transporte e uso final de hidrogênio. Os dados de recursos para energia fotovoltaica, eólica onshore e eólica offshore são divididos em cinco classes de recursos para cada região com base na qualidade do recurso renovável, com um potencial máximo e um perfil horário representativo. Dado que a metodologia é baseada na otimização de menor custo, os fluxos comerciais são impulsionados puramente pelo custo entregue. No futuro, os fluxos comerciais de hidrogênio também serão amplamente moldados por fatores geopolíticos, especialmente se os diferenciais de custo de produção entre as regiões forem pequenos e as preferências geopolíticas resultarem apenas em pequenas penalidades de custo, em troca de menor risco de interrupções no fornecimento.
O horizonte de tempo pode ser um único ano ou um período inteiro (por exemplo, 2020-2050). Para facilitar tanto o cálculo dos fluxos quanto a interpretação dos resultados, o modelo é dividido em 34 regiões (veja a Figura): cada país do G20, países selecionados que poderiam desempenhar um papel significativo no comércio de hidrogênio (Chile, Colômbia, Marrocos, Portugal, Espanha e Ucrânia) e os países restantes agregados por localização geográfica (por exemplo, Leste Asiático, América Latina).
O modelo não inclui expansão da rede elétrica dentro ou entre regiões. Supõe-se que cada nó alcance a expansão máxima da rede, embora seja reconhecido que em muitos países atingir isso pode ser desafiador (por exemplo, devido à oposição social, permissão, atrasos em projetos, falta de incentivos de mercado), especialmente em áreas densamente povoadas.
A troca de energia por meio de gasodutos e navios de hidrogênio, embora menos eficiente, tem uma capacidade de transporte maior, fornece diversificação do fornecimento de energia e é potencialmente menos desafiadora em termos das condições necessárias para infraestrutura e mercados, especialmente onde gasodutos de gás natural existentes podem ser reaproveitados para transportar hidrogênio puro.
Neste Livro, é dado particular enfoque ao hidrogénio (H 2 ) como um transportador de energia gerado a partir de fontes de energia renováveis e soluções que poderiam obter níveis de emissão zero nos transportes, na indústria, nos edifícios, no sector energético, etc.
O hidrogênio é considerado um combustível verde, pois o produto da combustão de H 2 é vapor de água. Portanto, ele tem zero emissões de CO 2 quando usado para produzir energia (por exemplo, por meio de células de combustível. Seu valor de aquecimento (em uma base de massa) supera o do metano, gasolina e carvão em 2,4, 2,8 e 4 vezes, respectivamente, e tem uma densidade de energia 100 vezes maior do que uma bateria de íons de lítio convencional.
Quando comparado a outros combustíveis conhecidos, o hidrogênio tem o maior conteúdo de energia por unidade de peso. Ele também tem muitas outras características, como uma melhor capacidade de armazenamento do que a eletricidade, que o tornam um candidato atraente e provável para desempenhar um papel significativo como combustível para o futuro. Em relação à produção de H 2 , prevê-se que sejam geradas 50–82 Mt de H2.
Seu transporte pode ser feito por meios convencionais de consumo doméstico/industrial. A segurança do H 2 para transporte e manuseio é comparável à do gás natural doméstico. No entanto, o hidrogênio demonstra uma densidade energética extremamente baixa por unidade de volume, principalmente por ser o elemento mais leve da tabela periódica, mesmo quando comprimido em altas pressões.
Por outro lado, no livro aduzimos o fator crítico que determinará a relação custo-eficácia do comércio de hidrogênio será se os ganhos de escala, tecnologia e eficiência podem compensar o custo de transporte do hidrogênio de áreas de produção de baixo custo para áreas de alta demanda.
Para produzir hidrogênio verde, a energia renovável é convertida em hidrogênio por eletrólise, e esse hidrogênio é processado posteriormente para aumentar sua densidade energética. O processamento posterior pode assumir a forma de liquefação, uso de transportadores de hidrogênio orgânico líquido (LOHC) ou conversão para amônia, metanol, aço ou combustíveis sintéticos. As etapas adicionais de conversão se traduzem em perdas de energia e, portanto, um aumento no custo por unidade de energia entregue.
Para qualquer processo de conversão específico, essas perdas serão as mesmas, independentemente de a conversão ser feita em uma região importadora ou exportadora. Portanto, elas não serão um diferencial quando a mercadoria final for usada diretamente sem reconversão para hidrogênio. Assim, para tornar o comércio econômico, o custo de produção de hidrogênio verde deve ser suficientemente menor na região exportadora do que na região importadora para compensar o custo de transporte.
Esse diferencial de custo se tornará maior à medida que a escala dos projetos aumenta e a tecnologia se desenvolve para reduzir os custos de transporte. O comércio de hidrogênio pode levar a um fornecimento de energia de menor custo para a região importadora, uma vez que ela está acessando energia mais barata. Também pode levar a um sistema de energia mais robusto com mais alternativas para lidar com eventos inesperados.
O potencial técnico para o hidrogênio verde, mesmo considerando restrições de disponibilidade de terra, como áreas protegidas, florestas, pântanos, centros urbanos, declives e escassez de água, ainda é quase 20 vezes a demanda global de energia primária em 2050. O potencial do hidrogênio verde, no entanto, não é um valor único; é uma relação contínua entre custo e capacidade renovável (veja a Figura). Quanto ao custo de produção, isso depende diretamente do custo do insumo renovável (principal fator de custo), do eletrolisador e do custo médio ponderado de capital (WACC). Em 2050, quase 14 TW de energia solar fotovoltaica, 6 TW de energia eólica terrestre e 4-5 TW de eletrólise serão necessários para atingir um sistema de energia com emissões líquidas zero.
Espera-se que essas implantações reduzam drasticamente os custos de tecnologia devido à inovação, economias de escala e otimização da cadeia de suprimentos. Neste futuro, a produção de hidrogênio verde pode atingir níveis quase tão baixos quanto US$ 0,65/kgH2 para os melhores locais no cenário mais otimista. Em um cenário mais pessimista, com custos de tecnologia mais altos, ainda para 2050, o menor custo de produção é de US$ 1,15/kgH2.
Embora o potencial global para hidrogênio verde seja mais do que suficiente para satisfazer a demanda, há países específicos onde o potencial é restrito e onde a produção doméstica pode não ser suficiente para satisfazer a demanda doméstica. Devido à natureza de seu território, Japão e Coreia são os mais restritos – respectivamente, 91% e 87% de sua massa terrestre total é excluída da produção de eletricidade renovável que poderia ser para produção de hidrogênio. A Coreia precisaria usar cerca de um terço de seu potencial renovável para satisfazer sua demanda doméstica de hidrogênio em 2050. No entanto, uma vez que o consumo de eletricidade para outros usos é considerado, dificilmente sobrará para a produção de hidrogênio.
O potencial técnico do Japão é de cerca de 380 GW de PV e 180 GW de energia eólica terrestre, o que seria suficiente para produzir cerca de 20 MtH2/ano de hidrogênio. No entanto, a qualidade dos recursos é relativamente ruim (a geração anual é inferior a 14% da capacidade contínua total para a maioria de PV e menos de 30% para eólica) e a maior parte desse potencial é usada para satisfazer a demanda geral de eletricidade. Outros países que exigiriam uma parcela relativamente alta de seu potencial renovável para satisfazer a demanda doméstica de hidrogênio são a Índia (89% de suas terras são excluídas principalmente devido à densidade populacional, terras agrícolas, savanas e florestas), a Alemanha (66% excluídas principalmente por florestas e terras agrícolas), a Itália (62% excluídas principalmente devido à inclinação, densidade populacional e terras agrícolas) e a Arábia Saudita (94% excluídas principalmente devido ao estresse hídrico).
Figura. Curva de custo de fornecimento global de hidrogênio verde em 2050 sob suposições otimistas
Dois parâmetros principais definem o custo de transporte do hidrogênio: o tamanho da unidade de produção e a distância de transporte. O tamanho da unidade define as economias de escala – quanto maior o tamanho da unidade de produção, menor o custo específico. O maior benefício disponível é alcançado com tamanhos de projeto de 0,4, 0,4 e 0,95 MtH2/ano para LOHC, amônia e hidrogênio líquido, respectivamente. Para colocar esses valores em perspectiva, 1 MtH2/ano seria equivalente a um eletrolisador de 10 GW funcionando por cerca de 60% do ano, ou o consumo de hidrogênio de cinco plantas comerciais de amônia. Esses tamanhos se traduzem em uma redução de custo de até 80% em comparação com os projetos piloto atuais.
Até 2050, no Cenário de 1,5°C, cerca de um terço da demanda global de hidrogênio (equivalente a 18,4 EJ por ano ou cerca de 150 Mt de hidrogênio por ano) poderia ser satisfeita por meio do comércio internacional.
Os outros dois terços seriam produzidos e consumidos internamente. Esta é uma mudança significativa em relação ao mercado de petróleo atual, onde a maior parte (cerca de 74%) é comercializada internacionalmente, mas é semelhante ao mercado de gás atual, do qual apenas 33% é comercializado através das fronteiras.
Do hidrogênio que seria comercializado internacionalmente até 2050 no Cenário de 1,5°C, cerca de 55% viajaria por gasoduto, e a maior parte da rede de hidrogênio seria baseada em gasodutos de gás natural existentes que seriam adaptados para transportar hidrogênio puro, reduzindo drasticamente os custos de transporte. Este comércio habilitado por gasoduto seria concentrado em dois mercados regionais: Europa (85%) e América Latina (15%). Os 45% restantes do hidrogênio comercializado internacionalmente seriam enviados, predominantemente como amônia, que seria usada principalmente sem ser reconvertida em hidrogênio.
Figura. Fluxos globais de comércio de hidrogênio sob suposições tecnológicas otimistas em 2050
A conversão de hidrogênio em amônia já é comercialmente viável e aplicada em larga escala; a amônia é amplamente comercializada hoje (cerca de 10% da produção global) e tem uma infraestrutura de transporte desenvolvida (portos, embarcações, armazenamento). A amônia também pode ser usada diretamente como matéria-prima ou combustível, e não precisa necessariamente ser reconvertida em hidrogênio. No entanto, o mercado crescente e existente de amônia precisa ser descarbonizado para atingir o Cenário de 1,5 °C. Até 2050, a produção global de amônia verde pode ser de cerca de 610 Mt/ano. Quase 80% disso (480 Mt/ano) seria usado como matéria-prima química e combustível para transporte, e apenas os 20% restantes seriam usados como um transportador de hidrogênio. Das 480 Mt/ano usadas como matéria-prima química e combustível, cerca de dois terços seriam comercializados globalmente, e o outro terço de origem nacional.
Apenas quantidades muito limitadas de hidrogênio (cinza) são atualmente transportadas na forma de hidrogênio puro. Mesmo no Cenário de 1,5°C, quase três quartos do hidrogênio produzido seriam usados como metanol, aço, amônia (para combustível e matéria-prima) e combustíveis sintéticos para aviação.
A maior parte do comércio de amônia seria para consumo direto como amônia, em vez de ser convertida novamente em hidrogênio. A conversão de hidrogênio em ferro e combustíveis sintéticos seria ainda mais atraente, pois ambos têm custos de transporte mais baixos do que hidrogênio ou amônia. Essas duas commodities não podem ser convertidas novamente em hidrogênio, mas não há necessidade de reconversão, pois há uma grande demanda por elas.
Elas também têm uma infraestrutura global existente que não exigiria mudanças, exceto - fundamentalmente - para que as commodities fossem produzidas usando hidrogênio verde em vez de combustíveis fósseis.
É provável que o hidrogênio influencie a geografia do comércio de energia. Com os custos da energia renovável caindo, mas os do transporte de hidrogênio altos, o mapa geopolítico emergente provavelmente mostrará uma regionalização crescente nas relações energéticas. As energias renováveis podem ser implantadas em todos os países, e a eletricidade renovável pode ser exportada para países vizinhos por meio de cabos de transmissão. Além disso, o hidrogênio pode facilitar o transporte da energia renovável por distâncias maiores por meio de gasodutos e transporte, desbloqueando assim recursos renováveis inexplorados em locais remotos. Alguns gasodutos de gás natural existentes, com modificações técnicas, podem ser reaproveitados para transportar hidrogênio.
Países como o Brasil por sua abundância de energia renovável de baixo custo poderiam se tornar produtores de hidrogênio verde, com consequências geoeconômicas e geopolíticas proporcionais. A produção de hidrogênio verde poderia ser mais econômica em locais que tivessem a combinação ideal de recursos renováveis abundantes, espaço para parques solares ou eólicos e acesso à água, juntamente com a capacidade de exportar para grandes centros de demanda. Novos centros de energia poderiam surgir em lugares que explorassem esses fatores para se tornarem centros de produção e uso de hidrogênio.
O negócio do hidrogênio provavelmente será mais competitivo e menos lucrativo do que o petróleo e o gás. O hidrogênio limpo pode não gerar retornos comparáveis aos do petróleo e do gás hoje.
O hidrogênio é uma atividade de conversão, não um negócio de extração, e tem o potencial de ser produzido competitivamente em muitos lugares. Isso pode limitar as possibilidades de capturar rendas econômicas semelhantes às geradas pelos combustíveis fósseis, que hoje respondem por cerca de 2% do PIB global. Além disso, à medida que os custos do hidrogênio verde caem, novos e diversos participantes provavelmente entrarão no mercado, tornando o hidrogênio ainda mais competitivo.
Espera-se que o comércio de hidrogênio e os fluxos de investimento gerem novos padrões de interdependência e tragam mudanças nas relações bilaterais. Uma série de acordos bilaterais em rápido crescimento indica que eles serão diferentes das relações de energia baseadas em hidrocarbonetos do século XX.
Mais de 30 países e regiões têm estratégias de hidrogênio que incluem planos de importação ou exportação, indicando que o comércio transfronteiriço de hidrogênio deve crescer consideravelmente. Países que tradicionalmente não comercializam energia estão estabelecendo relações bilaterais centradas em tecnologias e moléculas relacionadas ao hidrogênio. À medida que os laços econômicos entre os países mudam, também pode mudar sua dinâmica política.
Portanto, cada tópico do Livro visa apresentar evidências, análises e conclusões existentes no mercado nacional e internacional para a produção de hidrogênio como uma fonte de redução e eficiência energética, alternativas de reduções de GEE, descarbonização das indústrias pesadas. Considerando todas essas características, vale a pena explorar o hidrogênio como um transportador de energia renovável e é particularmente interessante em aplicações como aplicações pesadas, transporte e outros casos industriais, onde a eletricidade pode ser difícil de usar .
GLOSSÁRIO HIDROGÊNIO VERDE
#Hidrogênio. O hidrogênio é o elemento mais simples e abundante do universo. Consiste em um núcleo (próton) com carga positiva e um elétron com carga negativa, e possui o menor peso atômico entre todos os elementos. Em condições normais ou padrão, o hidrogênio é um gás incolor e inodoro. O hidrogênio pode ser produzido a partir de uma variedade de recursos, como gás natural, energia nuclear, biogás e energias renováveis, como solar e eólica. O desafio é aproveitar o hidrogênio como gás em larga escala para abastecer nossas casas e empresas. Apesar de o hidrogênio ser um gás com alta densidade energética por unidade de massa, ele é muito volumoso e requer compressão para armazenar uma quantidade útil de energia.
#Hidrogênio azul. O hidrogênio azul é produzido principalmente a partir do gás natural, por meio de um processo chamado reforma a vapor, que reúne gás natural e água aquecida na forma de vapor. O resultado é hidrogênio, mas dióxido de carbono também é gerado como subproduto.
#Hidrogênio cinza. O hidrogênio cinza é criado a partir do gás natural, ou metano, por meio da reforma a vapor do metano, mas sem a captura dos gases de efeito estufa gerados no processo. O hidrogênio cinza é essencialmente o mesmo que o hidrogênio azul, mas sem a captura e o armazenamento de carbono. Esta é atualmente a forma mais comum de produção de hidrogênio.
#Hidrogênio verde. O hidrogênio verde é criado a partir do uso de eletricidade proveniente de fontes de energia renováveis excedentes para a eletrolise da água. A produção de hidrogênio verde é atualmente cara, mas seu preço diminuirá com a sua popularização. Embora o hidrogênio verde alegue neutralidade em carbono, a tecnologia não funciona isoladamente, pois só consegue armazenar energia convertida da eletricidade, o que é indiscutivelmente ineficiente quando se consideram as perdas no eletrolisador.
Glossário Hidrogênio
#Abastecimento. Fornecer uma fonte de energia a um dispositivo ou veículo. Abastecer um dispositivo ou veículo com combustível.
#Agente redutor. Um elemento ou composto que transfere elétrons para outro agente químico em uma reação. O hidrogênio é comumente usado para fornecer uma atmosfera redutora em aplicações de processamento de materiais.
#Amônia (fertilizante). A fixação artificial de nitrogênio é o principal procedimento industrial para a produção de amônia atualmente. Ela converte o nitrogênio atmosférico em amônia por meio de uma reação com hidrogênio.
#Amônia dissociada. Um gás ou atmosfera composta por uma mistura de hidrogênio e nitrogênio. Este gás ou atmosfera é conhecido como "amônia dissociada".
#Aplicações de processamento de materiais. Operações industriais que exigem diversos procedimentos mecânicos ou químicos, geralmente em grandes quantidades ou lotes, durante a transformação de matérias-primas em produtos acabados.
#Aquisição (petróleo bruto estrangeiro): Todas as transferências de propriedade de petróleo bruto estrangeiro para uma empresa, independentemente dos termos dessa transferência. As aquisições incluem, portanto, todas as compras e recebimentos cambiais, bem como todo e qualquer petróleo bruto estrangeiro adquirido sob acordos recíprocos de compra e venda ou adquirido como resultado de uma recompra ou outro acordo preferencial com um governo anfitrião.
#Aquisição (minerais): A aquisição do direito legal de explorar e produzir minerais descobertos, se houver, dentro de uma área específica; esse direito legal pode ser obtido por arrendamento mineral, concessão ou compra de terras e direitos minerais.
#Armazenamento de energia. A preservação e gestão da energia produzida num dado momento, para ser utilizada num momento posterior.
#Ar comprimido externo. Ar que foi pressurizado usando um dispositivo de pressurização independente ou não relacionado.
#Atualizável em campo. Pode ser melhorado ou modificado no campo de trabalho do operador (laboratórios, armazéns etc.).
#Atmosfera catalítica. Atmosferas catalíticas são desenvolvidas quando um catalisador é introduzido em uma solução de substâncias reagentes sob uma atmosfera inerte em um vaso de pressão.
#Brasagem. Um processo pelo qual vários itens metálicos são conectados por meio da fusão e aplicação de um metal de adição em uma junta. Os metais de adição têm um ponto de fusão mais baixo.
#Bateria de fluxo. Uma bateria de fluxo é um dispositivo eletroquímico recarregável no qual eletrólitos contendo elementos eletroativos fluem através de uma membrana celular que converte energia química em eletricidade.
#Célula de combustível. Um dispositivo que converte a energia química do hidrogênio em eletricidade por meio de uma reação eletroquímica. Um oxidante como o oxigênio também é necessário, e as células de combustível podem produzir eletricidade.
#Compressão de dióxido de carbono. A compressão do dióxido de carbono refere-se ao processo e à progressão da pressurização (compressão) do dióxido de carbono (CO2) como gás. O dióxido de carbono tem uma reatividade muito baixa.
#Catalisadores. Um estimulante que permite que um processo ocorra, geralmente em um ritmo acelerado.
#Clorofluorcarbonetos (CFC's). Produtos químicos nocivos liberados como derivados do etano e do metano. Os clorofluorcarbonetos contêm carbono, cloro e flúor; estão frequentemente presentes em aerossóis, espumas, solventes.
#Compressão eletroquímica. Quando o hidrogênio é produzido pela eletrólise PEM, a pressão de geração pode ser aumentada internamente à célula por meio do processo de compressão eletroquímica.
#Controle de corrosão. No setor de energia, os gerentes de produção monitoram regularmente seus equipamentos em busca de corrosão. Além dos danos aos equipamentos das instalações.
#Crescimento de cristais. O crescimento cristalino é uma etapa fundamental e extremamente importante no processo de cristalização. É durante o crescimento cristalino que a estrutura cristalina se organiza, formando o formato característico.
#Cromatografia gasosa (CG). A cromatografia gasosa é uma técnica usada para separar e analisar compostos que podem ser vaporizados sem serem decompostos.
#Capacidade do gerador. A capacidade do gerador é a potência elétrica máxima de saída de uma determinada unidade geradora de energia, geralmente definida em Megawatts.
#Controle de pureza. O hidrogênio é usado como atmosfera de resfriamento em usinas de energia em todo o mundo porque, durante a operação, as correntes que fluem através dos geradores de energia elétrica produzem grandes quantidades.
#Concentração da amostra. A pureza ou quantidade de um determinado componente em uma amostra. Os geradores de gás hidrogênio NEL têm a capacidade de produzir hidrogênio a uma concentração de 99,999995% de hidrogênio.
#Cristal semente. Um cristal, ou material policristalino (policristalino), a partir do qual crescem cristais maiores com a mesma estrutura cristalina. Normalmente, o cristal semente é um cristal de pequena escala.
#CLP (controlador lógico programável). Um computador programável, ou programa, usado para automatizar processos eletromecânicos. CLPs são frequentemente usados para operar e controlar máquinas automatizadas em linhas de montagem.
#Carcaças de geradores. O invólucro de um gerador de energia elétrica que define o espaço selado que contém o gás hidrogênio usado para fornecer resfriamento aos enrolamentos do gerador.
#Cromatografia líquida (LC). A cromatografia líquida é uma técnica utilizada para separar um composto ou mistura em suas diversas partes. Para isso, utiliza-se uma fase móvel.
#Cobertura de nitrogênio. O nitrogênio pode ser usado para purgar fornos de tratamento térmico e banhos de solda por refluxo, o que previne a oxidação da superfície metálica e minimiza a geração de escória.
#Combustível de emissão zero. Não emite poluentes ou resíduos quando queimado ou utilizado. O hidrogênio é um combustível com emissão zero, pois produz apenas calor e água quando utilizado em uma célula de combustível.
#Célula de combustível microbiana. Uma célula de combustível bioeletroquímica que aciona uma corrente usando bactérias e imitando processos e interações bacterianas que podem ser encontrados naturalmente.
#Design totalmente automatizado. Um projeto que dispensa a presença de um operador. Um projeto totalmente automatizado se autocontrola (automatiza) por meio de uma rede de sensores e programas que regulam a velocidade.
#Digestão anaeróbica. Decomposição de matéria orgânica na ausência de ar ou oxigênio. A digestão anaeróbica de matéria orgânica cria metano e dióxido de carbono, que podem ser reformados.
#Deposição química de vapor aprimorada por plasma (PECVD). PECVD é um processo que deposita filmes finos do estado de vapor para o estado sólido sobre um substrato.
#Descompasso entre oferta e demanda. Quando o estoque de um produto ultrapassa ou não atende ao desejo do consumidor por um produto, a energia solar frequentemente passa por períodos de escassez.
#Eletrólise. Um processo no qual uma mudança química, especialmente a decomposição, é provocada pela passagem de uma corrente elétrica através de uma solução de eletrólitos.
#Eletrólise de água alcalina. A eletrólise da água alcalina utiliza dois eletrodos operando em uma solução eletrolítica alcalina líquida, geralmente hidróxido de potássio (KOH). O hidróxido de potássio é uma base forte e cáustica.
#Enchimento de balões. Usando geradores de gás para encher balões grandes. Normalmente usado em aplicações meteorológicas, como o enchimento de balões meteorológicos. Os geradores de gás hidrogênio são eficientes e econômicos.
#Energia de célula de combustível. Quando um combustível rico em hidrogênio (ou seja, gás natural limpo ou biogás renovável) entra na pilha de células, ele reage eletroquimicamente com o oxigênio (ou seja, ar ambiente).
#Emissões de gases de efeito estufa (GEE). A liberação de gases nocivos na atmosfera que absorvem radiação infravermelha, causando o aumento da temperatura atmosférica. Os gases de efeito estufa comuns incluem: dióxido de carbono, metano e clorofluorcarbono(s).
#Energia da rede. Uma série de usinas geradoras de energia elétrica interconectadas, ligadas por linhas de transmissão, que transportam energia elétrica aos consumidores. As redes elétricas tradicionais transmitem energia.
#Eletrólise da água por membrana de troca de prótons (PEM). A eletrólise da água PEM simplesmente divide a água deionizada (H2O) em suas partes constituintes, hidrogênio (H2) e oxigênio (O2), em ambos os lados de um eletrólito de polímero sólido.
#Energia de hidrogênio. A combinação de hidrogênio e oxigênio para produzir eletricidade. A produção de eletricidade a partir do hidrogênio produz calor e água como subprodutos. Os geradores de gás hidrogênio alimentam uma variedade de células a combustível de hidrogênio.
#Energia para gás. Uma tecnologia que converte energia elétrica em combustível gasoso. Nesse processo, o excesso de energia é utilizado para gerar hidrogênio por meio da eletrólise.
#Energia hidrelétrica bombeada (hidrelétrica de armazenamento bombeado). Uma forma de armazenamento de energia na qual o excesso de eletricidade é usado para bombear água para um reservatório. Quando a energia é necessária, a água armazenada.
#Energia renovável. Energia coletada de recursos naturais e regenerativos. Alguns exemplos de fontes de energia renováveis incluem: hidrelétrica, eólica, maremotriz, geotérmica e solar.
#Estabilidade da rede. A confiabilidade e a consistência na produção de energia ou eletricidade. A energia solar tem baixa estabilidade na rede devido às horas de luz solar não confiáveis e ao potencial de nuvens.
#Evaporação da amostra. Temperatura e pressão nas quais uma amostra se torna gasosa em composição.
#Eletrólise da água. A eletrólise da água é o processo de divisão das moléculas de água (H2O) em oxigênio (O2) e hidrogênio gasoso (H2) por meio de corrente elétrica que passa pela água.
#Epitaxia. Aplicação de uma camada cristalina (sobrecamada) a um substrato cristalino específico para crescer ou mimetizar o substrato. Gases como o hidrogênio podem ser usados.
#Fornecimento de gás / métodos de fornecimento. O hidrogênio é geralmente fornecido por dois métodos: entrega de hidrogênio a granel, geralmente proveniente de grandes usinas de reforma de gás natural e embalado em cilindros/reboques tubulares.
#Fornecimento de líquidos. Um gás que foi transformado em líquido por resfriamento ou compressão, sendo então transportado e fornecido neste estado líquido. Exemplos de gases liquefeitos incluem ar líquido, gás natural liquefeito.
#Fabricante. O produtor original de um produto, instrumento analítico ou equipamento ao qual nossos geradores de gás servem para aplicações laboratoriais.
#Fornecimento de entrega de hidrogênio, O gás hidrogênio entregue é frequentemente transportado em três canais: cilindros, reboques tubulares e tanques de líquido. Um cilindro ou tanque de gás é um vaso de pressão usado para armazenar gases acima da pressão atmosférica.
#Gás transportador. Na cromatografia gasosa, um gás transportador é usado como solvente por meio do qual os vários componentes de um composto podem ser separados, analisados e identificados.
#Gás exo ou endo. Gás que inibe ou reverte a oxidação nas superfícies com as quais entra em contato. Produto da combustão incompleta em ambiente controlado.
#Gás combustível. Um combustível que, sob condições normais de temperatura e pressão, é gasoso por natureza. O hidrogênio (H2) produzido pelos geradores de gás hidrogênio.
#Gases engarrafados / cilindros entregues: cilindros de alta pressão. Um cilindro ou tanque de gás pressurizado que pode ser transportado por meio de reboques tubulares ou outros métodos de transporte. Gases/cilindros engarrafados e cilindros de alta pressão são sinônimos de pressão.
#Gás entregue. A transferência física de gás natural, sintético e/ou suplementar de instalações de geração para usuários finais, a fim de atender a um amplo conjunto de aplicações que exigem gases.
#Gás de elevação. Um gás que pode ser usado para elevar um fluido denso e pesado desejado à superfície, ou acima do seu nível atual.
#Gás liquefeito (gás líquido). Um gás que foi transformado em líquido por resfriamento ou compressão. Exemplos de gases liquefeitos incluem ar líquido, gás natural liquefeito, gás liquefeito de petróleo e nitrogênio líquido.
#Geradores de bancada. Equipamentos dimensionados de forma eficiente, projetados para economizar espaço valioso na bancada do laboratório. Geradores de bancada podem ser usados e economizam espaço na bancada do laboratório.
#Gerador de gás hidrogênio. Uma unidade que gera hidrogênio no local por meio de reações químicas. Ao contrário de outras reações químicas que produzem gases de efeito estufa durante o processo de geração de hidrogênio e a eletrólise da água.
#Geradores elétricos. Um dispositivo ou equipamento que cria energia elétrica a partir de energia mecânica. A energia elétrica produzida flui através de um circuito externo para um gerador final.
#Gerador de nitrogênio, Os geradores de nitrogênio são projetados para utilizar uma fonte de ar existente e produzir nitrogênio sob demanda. O nitrogênio é o gás mais abundante na atmosfera.
#Grau de pesquisa. Confiável, seguro, consistente e puro. O hidrogênio de grau de pesquisa possui um nível de pureza incrivelmente alto; não contém contaminantes, compostos ou elementos indesejados.
#Gerador de ar zero. Geradores que produzem ar com baixo teor de hidrocarbonetos para realizar análises. Os geradores de ar zero são projetados para utilizar fontes de ar existentes e produzir sob demanda.
#Hidrocarboneto. Um composto que consiste em moléculas de hidrogênio e carbono. Hidrocarbonetos são substâncias naturais comuns. Hidrocarbonetos são os principais componentes do petróleo e dos gases naturais.
#Hidrogenação. “Tratar” ou combinar quimicamente um composto insaturado, geralmente uma gordura ou óleo, com hidrogênio.
#Iniciativas verdes. Combater a criação de gases de efeito estufa provenientes de atividades comuns e da produção de energia, encontrando, produzindo e utilizando fontes de energia alternativas e limpas.
#Instrumentos analíticos. Dispositivos que avaliam a composição, o peso ou outras particularidades de uma substância, composto ou mistura. Exemplos de instrumentos analíticos incluem: colunas cromatográficas; espectrômetros; analisadores elementares.
#Impurezas externas. Poluentes externos que não são resultado da utilização da unidade. Esses poluentes indesejados podem afetar negativamente a pureza ou o funcionamento da unidade.
#Injeção direta. A injeção direta é o processo de mistura do hidrogênio produzido por eletrólise no gasoduto de gás natural sem primeiro convertê-lo em metano.
#Membrana de troca aniônica (MEA). Uma membrana de troca aniônica atua como uma membrana semipermeável através da qual os ânions permeiam, enquanto o oxigênio ou o hidrogênio são impermeáveis através da membrana em uma reação eletroquímica.
#Membrana. Uma barreira que permite a permeação de elementos ou compostos específicos, enquanto outros elementos, compostos ou impurezas são separados ou filtrados.
#Moldagem por injeção de metal. Uma forma de metalurgia que usa metal finamente pulverizado e um agente de ligação para “injetar” metal com precisão, a fim de criar produtos complexos e precisos à base de metal.
#Meteorologia ou usos meteorológicos (Met). Podem ser usados em sistemas meteorológicos ou para fins meteorológicos. Os geradores de hidrogênio gasoso da NEL são frequentemente usados para encher balões meteorológicos de forma barata e eficaz.
#Metanização (metanização). A derivação de metano a partir da digestão de matéria orgânica, na ausência de ar ou oxigênio. O hidrogênio pode aumentar a taxa de conversão em metano de 60%.
#Métodos de fornecimento de hidrogênio, Existem diferentes métodos pelos quais o hidrogênio pode ser fornecido industrialmente ou em laboratório. O hidrogênio é geralmente fornecido por métodos: entrega de hidrogênio a granel.
#Metalurgia do pó. A metalurgia do pó é um processo no qual materiais ou componentes são feitos de pós metálicos.
#MOCVD. A Deposição Química de Vapor Metal-Orgânico é uma técnica utilizada para o crescimento de camadas cristalinas em estruturas multicamadas. Neste processo, gases UHP são utilizados para depositar.
#Partida a frio. A capacidade de uma unidade ser iniciada e funcionar sem um período de aquecimento. Exemplo: os geradores de hidrogênio a gás da Série M da Nel podem ser iniciados.
#Purificação de argônio. O argônio é produzido pela destilação fracionada do ar líquido. É usado principalmente como gás de proteção inerte em processos industriais de soldagem e alta temperatura, purificação de argônio.
#Peneiras moleculares de carbono. Uma peneira molecular é um material com poros pequenos e de tamanho uniforme. Esses poros têm diâmetros pequenos o suficiente para permitir a passagem de moléculas pequenas, por maiores que sejam.
#Poder reduzido. Energia com restrição de custo ou uso. A restrição é frequentemente realizada para direcionar ou concentrar o uso de energia em outro lugar, geralmente durante períodos de pico de consumo.
#Ponto de orvalho. A temperatura na qual, a uma pressão barométrica constante, o vapor de água condensa em água aquosa.
#Pilha de células. O principal componente eletroquímico em um sistema de eletrólise de células de combustível. As pilhas de células convertem energia química em eletricidade (e vice-versa) por meio de uma reação eletroquímica.
#Processamento de vidro. O processamento de vidro é a produção de grandes folhas de vidro por meio da flutuação de vidro derretido sobre um leito de metal derretido (normalmente estanho).
#Purificação de gás. Destilação de impurezas, ou componentes indesejados, de uma mistura gasosa. A purificação de gases é geralmente usada para separar ou isolar um composto ou elemento específico.
#Paridade de grade. O ponto em que uma fonte de energia alternativa é mais barata ou igual em custo à compra de energia da rede.
#Projeto de estoque zero. Não há necessidade de armazenamento ou acúmulo. A unidade utiliza apenas o que é necessário no momento. Isso elimina o risco e a necessidade de armazenamento.
#Purificadores de paládio. Um purificador consistia em um tubo de liga de paládio e prata que permitia que apenas hidrogênio monoatômico passasse através de sua rede cristalina em um determinado extremo.
#Processamento de pó. Processamento de pó é um termo que se refere à sinterização industrial, prensagem, compressão, laminação e/ou extrusão de pós.
#Revestimentos. Um revestimento é uma cobertura aplicada à superfície de um objeto, geralmente chamada de substrato.
#Recozimento. Um tratamento térmico em que um metal (ou vidro) é aquecido acima de sua temperatura de recristalização, a temperatura é mantida e, em seguida, o metal é resfriado.
#Regeneração do purificador. A regeneração do purificador é o processo de remoção de impurezas de meios saturados. Isso limpa os purificadores para que possam ser reutilizados.
#Reboques de tubo. Usado para transportar ou armazenar grandes quantidades de gás pressurizado, ou gás líquido, em cilindros ou outros recipientes. Esses cilindros são acoplados a um reboque.
#Regeneração do purificador de nitrogênio. O hidrogênio é usado como um agente para regenerar os catalisadores usados em purificadores de nitrogênio para fornecimento de gás de processo de nitrogênio semicondutor.
#Restrições de permissão. A Agência Nacional de Proteção contra Incêndios (NFPA) impõe restrições à quantidade de gases inflamáveis que podem ser armazenados nas instalações.
#Refrigeração do gerador. O hidrogênio é usado para resfriar os enrolamentos de geradores de grandes usinas de energia devido à sua alta capacidade calorífica e baixa densidade. Usinas de energia que utilizam sistemas de resfriamento a hidrogênio.
#Rede de gás natural. O sistema de armazenamento e distribuição de gás natural.
#Refinamento. Uma refinaria de petróleo ou refinaria de petróleo é uma planta de processo industrial onde o petróleo bruto é processado e refinado em produtos mais úteis, como petróleo.
#Reforma de gás natural. A reforma do gás natural inclui vários tipos de técnicas de reforma de gás que produzem hidrogênio a partir de gases naturais existentes. O hidrogênio produzido a partir deste processo.
#Selagem hermética. A qualidade de ser hermético, à prova d'água e selado (às vezes usando vácuo).
#Separação de isótopos. A separação de isótopos é o processo de concentração estratégica de isótopos específicos de um elemento químico por meio da remoção de outros isótopos.
#Semicondutor. Uma substância que possui condutividade (níveis de resistência) maior que a de um isolante, mas menor que a da maioria dos condutores. O gás hidrogênio é usado na oxidação úmida.
#SMR (reforma de metano a vapor). O processo pelo qual o metano e o vapor de alta temperatura reagem sob pressão para produzir hidrogênio. Essa reação entre o metano e o vapor cria dióxido de carbono.
#Servidor de laboratório. O gerador de gás hidrogênio série S da Ne também é chamado de servidor de laboratório devido à sua capacidade de atender a diversas aplicações de laboratório a partir de uma única fonte.
#Síntese eletroquímica de amônia. A síntese de nitrogênio e hidrogênio para criar amônia por meio de síntese eletroquímica. Os geradores eletroquímicos de gás NEL podem ser usados para gerar a amônia necessária, em qualquer momento específico.
#Soldagem. Soldagem é um processo de fabricação que une materiais, geralmente metais ou termoplásticos, criando uma fusão.
#Spray térmico. Técnica usada para revestir um objeto ou superfície derretendo um material de revestimento e pulverizando-o em alta velocidade sobre a superfície. Existem muitas técnicas de pulverização térmica.
#Sistema de fluxo de ar de purga. Usado para lavar equipamentos elétricos com ar limpo. A lavagem ocorre antes da partida do dispositivo elétrico. Isso é feito para garantir que quaisquer contaminantes.
#Síntese química. A reação pela qual dois elementos ou compostos reagem para se combinarem. Frequentemente, a síntese química forma o produto desejado.
#Teste de células de combustível. Um teste de célula de combustível oferece a capacidade de testar, controlar e monitorar automaticamente o desempenho de células e chaminés de combustível.
#Tecnologia de membrana. O ar comprimido é forçado para dentro de um recipiente contendo um tubo oco no meio, circundado por uma fibra oca polimérica. Essas fibras ocas permeiam seletivamente o O2.
#Tecnologia de adsorção por oscilação de pressão (PSA), A tecnologia PSA separa as moléculas de nitrogênio das demais moléculas de gás pelas peneiras moleculares de carbono (CMS). Alternando entre as duas colunas CMS, primeiramente O2, umidade, hidrocarbonetos.
#Tratamento térmico. O tratamento térmico é frequentemente usado para alterar as propriedades físicas de um material. O tratamento térmico é mais frequentemente usado para aumentar a ductilidade e a resistência de um material.
#Tempo de transmissão. O tempo em que uma unidade está operando ou produzindo um produto.
#Usina de energia. Uma instalação que gera energia elétrica para distribuição, geralmente em escala industrial.
#Ultra puro. Usado para transportar ou armazenar grandes quantidades de gás pressurizado, ou gás líquido, em cilindros ou outros recipientes. Esses cilindros são acoplados a um reboque.
#Veículos movidos a células de combustível (FCV). Um veículo elétrico que utiliza uma célula de combustível como fonte de energia elétrica. Como todos os veículos elétricos, os FCVs são veículos de emissão zero (ZEV).
#Vida útil do gerador. A expectativa de vida, ou duração estimada de uso antes do término, ou manutenção de revisão é necessária.