GREEN HYDROGEN IN THE NORTHEAST: ANALYSIS OF THE IMPLEMENTATION OF CONVERSION SYSTEMS INTO THE ELECTRIC NETWORK INFRASTRUCTURE IN ORDER TO INTEGRATE THE STORAGE OF GREEN HYDROGEN IN THE NORTHEAST
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ni10202412051328
Caio César Miranda Oliveira Lopes1;
Prof. Me. Fábio de Araújo Leite2
Resumo
O artigo apresenta uma análise abrangente sobre o hidrogênio verde como solução estratégica para a transição energética, com foco especial na região Nordeste do Brasil. A pesquisa destaca a relevância do hidrogênio verde, produzido via eletrólise da água usando energia renovável, na descarbonização de setores industriais e de transporte. Além disso, explora como a integração dessa tecnologia pode otimizar o uso de fontes renováveis e melhorar a confiabilidade da infraestrutura elétrica.
Palavras-chave: Hidrogênio verde, transição energética, Nordeste do Brasil, eletrólise, descarbonização.
1 INTRODUÇÃO
A transição global para um futuro energético mais sustentável e resiliente tem impulsionado a busca por soluções inovadoras que maximizem o aproveitamento das fontes renováveis. Nesse contexto, o hidrogênio verde, produzido a partir da eletrólise da água utilizando exclusivamente energia renovável, surge como uma alternativa promissora para o armazenamento e transporte de energia. Com sua capacidade de atuar como um vetor energético versátil, o hidrogênio verde não apenas contribui para a diversificação da matriz energética, mas também é fundamental na descarbonização dos setores industriais e de transporte.
A região Nordeste do Brasil, com seu vasto potencial eólico e solar, desponta como um dos principais polos de produção de hidrogênio verde no país. Estados como Ceará e Pernambuco estão se posicionando como centros estratégicos para essa nova economia verde, com projetos em andamento que visam explorar as riquezas naturais da região. A proximidade com mercados internacionais e uma infraestrutura portuária robusta fortalecem ainda mais o potencial da região, atraindo investimentos significativos para o desenvolvimento de tecnologias relacionadas ao hidrogênio. Contudo, a integração dessas tecnologias à infraestrutura de redes elétricas existentes requer um planejamento cuidadoso e a superação de desafios técnicos e regulatórios.
A principal questão que norteia esta pesquisa é: como integrar o armazenamento do hidrogênio verde à infraestrutura de redes elétricas, otimizando a utilização da energia renovável e garantindo a confiabilidade do fornecimento? A resposta a essa pergunta é essencial para o desenvolvimento de um sistema energético mais sustentável e resiliente no Nordeste, contribuindo para a redução da dependência de combustíveis fósseis e a promoção de uma economia de baixo carbono.
A natureza intermitente das fontes renováveis, como a solar e a eólica, demanda soluções de armazenamento de energia eficientes. O hidrogênio verde, com sua alta densidade energética e flexibilidade para armazenamento e transporte, apresenta-se como uma solução viável. No entanto, a integração dessa tecnologia enfrenta desafios, incluindo a intermitência da geração renovável, a eficiência dos sistemas de conversão de energia, a adequação da infraestrutura, os custos envolvidos e as barreiras regulatórias.
Este trabalho tem como objetivo geral analisar o potencial de produção de hidrogênio verde na região Nordeste, considerando os recursos eólicos e solares disponíveis. Para isso, serão abordados os seguintes tópicos: Aspectos Relativos do Hidrogênio Verde; Hidrogênio Verde no Mundo, no Brasil e no Nordeste; Projetos Anunciados; Desenvolvimento Tecnológico; Barreiras Regulatórias; Metodologia; Resultados e Discussões. Esses tópicos permitirão uma compreensão abrangente do cenário atual do hidrogênio verde, suas potencialidades, desafios e as direções futuras para a implementação de uma infraestrutura energética sustentável e integrada no Nordeste do Brasil.
A integração do hidrogênio verde à matriz energética brasileira não apenas potencializa a utilização de fontes renováveis, mas também pode transformar a economia do Nordeste, gerando empregos e reduzindo as desigualdades regionais. Além disso, oferece uma solução para os desafios globais relacionados às mudanças climáticas, promovendo um futuro mais limpo e sustentável para todos.
2 ESTADO DA ARTE DO HIDROGÊNIO VERDE
O hidrogênio é um dos elementos mais acessíveis e abundantes no universo, representando cerca de 75% da sua massa (IEA). No entanto, na Terra, é raro encontrá-lo em sua forma elementar. O hidrogênio é geralmente produzido a partir de matérias-primas compreendida a esse elemento, como água, biomassa, combustíveis fósseis e resíduos orgânicos, durante processos de consumo de energia. O hidrogênio pode ser armazenado em diferentes estados: gasoso, líquido ou em compostos químicos, H2O (Água) e hidrocarbonetos. Quando ocorre a combustão do hidrogênio em motores ou turbinas, ele é convertido em energia através de processos eletroquímicos ou de ciclo combinado (U.S. DOE, 2020).
Atualmente cerca de 96% do hidrogênio é produzido por combustíveis fosseis (World Bank Group, 2022).
O hidrogênio verde, que é o combustível desejado, é assim denominado porque, em sua produção, utiliza-se principalmente a eletrólise da água, para a sua obtenção que contém dentro de compostos, há necessidade do uso de tecnologia especificas que demanda uma quantidade significativa de energia. Essa tecnologia separa as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio por meio de energia elétrica proveniente de fontes renováveis, como a eólica e a solar. O hidrogênio verde se destaca como uma alternativa crucial para a descarbonização da economia, caracterizando-se como um dos combustíveis que visa a redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE). Ao utilizar energia renovável, promove-se a sustentabilidade na produção desse hidrogênio. Embora a produção do hidrogênio a partir de processo por fonte renovável ou emissão zero de GEE seja algo que estejamos engatinhando, a parti de estudos feitos, apontam um forte crescimento em 2050.
Conforme a Figura 1, o Hidrogênio pode ser produzido por combustíveis fosseis ou energia renováveis.
O processo de produção do hidrogênio por combustíveis fosseis pode ter dois caminhos, o primeiro caminho, a reforma a vapor, que é um processo químico que se é utilizado combustível fóssil como matéria-prima, utilizando o gás natural (reforma do metano a vapor), oxidação parcial (Oxidação parcial do metano) e a reforma autotérmica (união da reforma a vapor com a oxidação parcial), para a obtenção do hidrogênio e o segundo, pela pirólise que ocorre através da alta temperatura na ausência do hidrogênio e a decomposição do composto do carbono para a geração do hidrogênio.
O processo de produção do hidrogênio proveniente de energias renováveis tem por início a biomassa e a agua, o caminho originário a parti da biomassa, há o biológico, onde a partir dele, tem-se, a biofotólise que são micro-organismos fotossintéticos que faz a utilização da luz para separar a água e produzir o hidrogênio, a fermentação no escuro, onde os microorganismo a a partir de processos anaeróbicos para obter o hidrogênio e a fotofermentação, utiliza-se de substratos orgânico convertido por micro-organismo para obter o hidrogênio sob luz, o termoquímico, a parti da pirolise que utiliza a decomposição da biomassa em hidrogênio e carbono solido, a gaseificação faz a conversão da biomassa em gás de síntese e a combustão e liquefação, transformando a biomassa em produtos intermediário que facilita obter o hidrogênio. O caminho originário a partir da água, há a eletrolise (figura 2), onde o hidrogênio verde, assunto tratado no trabalho, é obtido através da eletricidade gerada a partir de fontes renováveis, como solar ou eólica, é usado para separa a molécula de agua em hidrogênio e oxigênio, a termólise, onde a agua é submetida a temperatura extrema para ocorre a decomposição em hidrogênio e oxigênio e a fotólise que faz uso da energia solar para a quebra das moléculas da agua.
A partir do exposto, analisa-se que o processo de produção por combustíveis fosseis utilizando métodos convencionais, há uma taxa elevada de emissão do gás carbônico (CO2), sendo economicamente viável, mas, em contrapartida há um impacto ambiental significativo e o processo que utiliza da fonte de energia renovável, eólica ou solar, há uma redução significativa de emissões de carbono e favorecendo a sustentabilidade, sendo economicamente variável por depender da tecnologia a ser usada.
Figura 1 – Caminho para produção de H2
Figura 2 – Processo da eletrólise
No cenário atual, observa-se uma crescente busca por uma transição energética global rumo a zero emissões de gases de efeito estufa. Nesse contexto, a procura por soluções que minimizem essas emissões, principais causadoras das mudanças climáticas e de catástrofes de grande magnitude, se torna urgente.
A Figura 3, mostra os 5 principais tipos de hidrogênio, de acordo com o conteúdo do trabalho exposto.
Figura 3 – Classificação dos 5 principais tipos de hidrogênio
Fonte: (BEZERRA, 2023)
3 Hidrogênio Verde no Mundo
Atualmente, o cenário energético mundial está passando por transformações significativas à medida que os países se esforçam para combater as mudanças climáticas e aumentar a segurança energética. A transição para fontes de energia mais limpas e sustentáveis, como o hidrogênio verde, é fundamental nesse processo (Global Hydrogen Review, 2023). O hidrogênio verde, por não emitir gases de efeito estufa durante sua produção, emerge como uma ferramenta essencial para a descarbonização, especialmente em setores onde a redução das emissões de carbono é mais desafiadora.
De acordo com a agencia internacional de energia (IEA), a produção global em 2022 de hidrogênio teve um alcance de 95 Mt, originaria de combustíveis fosseis sem CCUS (Captura, utilização e armazenamento de carbono), representado por 62% e de carvão com 21%. Não obstante, a produção de baixa emissão do hidrogênio teve uma limitação de menos de 1 Mt (0,7%), a partir de, exclusivamente, combustíveis fosseis com CCUS (Global Hydrogen Review, 2023).
A eletrolise, tecnologia que extrai o hidrogênio, partir de energia renováveis, tem ganhado espaço, com um crescimento de 35% em relação ao ano de 2021. Projetos anunciados recentemente apontam o hidrogênio de baixa emissão com um alcance de aproximadamente 37 Mt até 2030, sendo 27 Mt por eletrolise e 10 Mt por combustíveis fosseis com CCUS. Cerca de apenas 4% dessa capacidade teve uma decisão final de investimento. Na Europa, tem uma projeção de produção de 5 Mt de hidrogênio por eletrolise e 3 Mt com o uso do CCUS até 2030.
A capacidade instalada de eletrolisadores global pode atingir 175 GW nesse mesmo tempo, com a capacidade de fabricação atingindo 155 GW/ano, sendo distribuída entre China contendo 25%, os Estados Unidos (EUA) com 20% e Europa com 20% (Global Hydrogen Review, 2023).
Os avanços tecnológicos do hidrogênio têm alavancado sua viabilidade como alternativa sustentável no setor energético. No setor automotivo, o custo das células de combustível automotivas teve uma queda de 70% desde 2008, e a frota global de veículos elétricos de célula de combustível (FCEVs) ultrapassou 40.000 unidades em 2021, indicando crescente adoção por essa tecnologia. Além disso, aplicações nos setores industriais, como projetos-piloto para produção de aço livre de carbono e amônia com hidrogênio verde, estão abrindo novas possibilidades para o uso dessa fonte em larga escala, marcando avanços significativos rumo à transição energética (Global Hydrogen Review, 2021).
Além disso, o hidrogênio verde tem o potencial de impulsionar a economia, criando novas oportunidades de emprego e desenvolvimento tecnológico. Vários países estão investindo em infraestrutura para produção e distribuição de hidrogênio verde, reconhecendo sua importância estratégica. A colaboração internacional também é vital, pois a troca de conhecimento e tecnologia pode acelerar a adoção do hidrogênio verde em diversas regiões do mundo. Com isso, espera-se que o hidrogênio verde não apenas contribua para a mitigação das mudanças climáticas, mas também promova uma economia mais sustentável e resiliente.
4 Hidrogênio Verde no Brasil
No Brasil, a busca por hidrogênio teve início na década de 1970, em resposta aos choques sucessivos do petróleo, que evidenciaram os impactos da dependência de combustíveis fósseis. Essa situação motivou a exploração de novas fontes energéticas (SANTOS; CHAVES, 2021). Atualmente, cerca de 60% da matriz energética brasileira é composta por combustíveis fósseis, com o petróleo sendo a principal fonte de energia (ANDRADE; LORENZI, 2016). Os derivados do petróleo representam aproximadamente 42% da matriz energética (MME, 2010).
No presente, temos visto uma caminhada em busca da diminuição do aquecimento global e uma enorme preocupação com o meio ambiente e a procura por tecnologias que impulsiona a diminuição de gases poluentes.
Por tanto, nesse contexto as células combustíveis surgem como uma tecnologia de potencial promissora, visto como alternativa limpa e eficiente, pois é isento de carbono e não produz elemento que agride o meio ambiente quando usado para geração de eletricidade, essa tecnologia tem grande potencial no setor veicular, substituindo em larga escala uso de derivado do petróleo, e cerca de 50% da nossa matriz é proveniente de derivado de petróleo nesse setor (ANDRADE; LORENZI, 2016).
O Pará é líder quando se fala em recursos hídricos, dono do maior potencial hidrelétrico, permitindo uma geração de energia sustentável para eletrólise, tecnologia essencial para a produção de hidrogênio verde. Com base nisso, a sua localização estratégica na região amazônica obtém alta incidência de radiação solar, favorecendo o uso da fonte fotovoltaica para o processo da eletrolise. Também está à disposição a biomassa como um recurso promissor, podendo ser convertida por biogás e posteriormente, em hidrogênio verde, além de reservas de quartzo existente no estado viabilizando a produção do silício, semicondutor crucial para a fabricação de painéis solares (BORGES; ZOUAIN,2010).
Apesar disso, o potencial no estado do Pará, atualmente, está estacionário por conta de barreiras essenciais para imergir no avanço da exploração. A falta de investimento em tecnologia e infraestrutura de última geração dificulta a viabilidade dos projetos futuros e a ausência do incentivo de políticas públicas desestimula o pontapé inicial a ser dado nesse setor, os desafios a logística também é um ponto a ser discutido, pois considera-se as dificuldades do transporte e do armazenamento em uma região de posição geográfica complexa como a Amazônia (BORGES; ZOUAIN,2010).
O Brasil apresenta um potencial significativo para se tornar um líder global na produção de hidrogênio verde, especialmente na região Nordeste, que possui condições climáticas favoráveis para a geração de energia solar e eólica (FUSSUMA, 2024). De acordo com o Plano Nacional do Hidrogênio (PNH2), o país está posicionado para liderar a transição energética, destacando-se pela expectativa de menores custos de produção de hidrogênio de baixa emissão de carbono (KELMAN, 2020).
Iniciativas como a planta de hidrogênio verde em Pecém e projetos na Bahia demonstram o comprometimento do Brasil em explorar esses recursos. Esses projetos já atraíram investimentos na ordem de bilhões de reais (OLIVEIRA, 2024). Além disso, a Eletrobras e outras empresas estão investindo em infraestrutura para viabilizar a produção e distribuição de hidrogênio, criando um ambiente propício para o desenvolvimento dessa nova economia. Segundo os resultados de Kelman et al. (2020), o Brasil teria potencial para se tornar uma potência em hidrogênio verde para o mercado interno e exportações para fora do Brasil, como a Europa.
Figura 3 – Potencial de produção de H2V por região no território brasileiro
5 Hidrogênio Verde no Nordeste
O Nordeste do Brasil apresenta um enorme potencial para se tornar líder na produção de hidrogênio verde, graças à grande abundância de recursos naturais e à infraestrutura energética favorável na região. Essa fonte de energia sustentável e limpa, obtida por meio da eletrólise da água utilizando eletricidade proveniente de fontes renováveis, como a solar e a eólica, é vista como uma solução estratégica para a descarbonização da economia global.
A região se destaca mundialmente pela alta incidência solar e pelos ventos constantes e intensos e também com um dos maiores potenciais eólicos do mundo, tanto em onshore (solo) quanto em offshore (área marítima) favorecendo a geração contínua e eficiente de energia elétrica por meio de turbinas eólicas, que garantem custos competitivos para a eletricidade renovável, essencial na produção de hidrogênio verde (DE OLIVEIRA, 2024).
Além disso, a região apresenta altos índices de irradiação solar, especialmente no semiárido, o que a torna ideal para a implementação de sistemas fotovoltaicos em grande número. A biomassa é um outro em destaque como um recurso importante e em abundancia, convertendo em biogás a partir de resíduos agroindustriais, gerando o hidrogênio por meio de duas tecnologias, via biogás e via biometano (DE OLIVEIRA, 2024). A fonte hídrica, por mais que seja menos predominante no semiárido, são complementares para a geração de energia limpa, com projetos de eletrólise utilizando fontes hidrelétricas existentes.
A localização geoestratégica do Nordeste, torna a região uma porta para a exportação internacionais, principalmente a Europa, por ter um acesso privilegiado ao oceano Atlântico, onde há uma crescente demanda por hidrogênio verde como alternativa para a descarbonização (FUSSUMA, 2024). Essa consolidação faz o Nordeste como um dos principais polos globais em potencial para a produção de hidrogênio verde, destacando a necessidade de investimentos robustos em infraestrutura, capacitação técnica e políticas públicas que favoreçam o desenvolvimento do setor.
Estados como o Ceará têm se destacado na liderança desse setor, com iniciativas como a implantação de hubs de hidrogênio verde no Porto do Pecém, que visam atrair investimentos estrangeiros e fomentar exportações (CASTRO, 2024).
6 Projetos de hidrogênio verde anunciados ou em fase de estudo no Nordeste
A região Nordeste abriga diversos projetos de hidrogênio verde em diferentes fases de estagio, demonstrando seu protagonismo no setor. Entre os projetos já alocados, destaca-se o piloto da EDP no Ceará, que utiliza energia renovável para produzir hidrogênio em pequena escala, focando em aplicações locais e teor técnico (BEZERRA,2023).
O projeto em desenvolvimento da Qair no Porto do Pecém visa consolidar a infraestrutura necessária para exportação de hidrogênio verde, incluindo eletrolisadores de grande porte e instalações de armazenamento (PIMENTEL, 2023).
Projetos em fase de estudo, como o da White Martins no Porto de Suape, reforçam o interesse de empresas globais na região, explorando sinergias com outras indústrias locais, como a petroquímica e a de fertilizantes. Projetos estes que refletem na importância de uma abordagem integrada que combine investimento privado, políticas públicas e inovação tecnológica para transformar o Nordeste em um hub global de hidrogênio verde. Os tópicos abaixo a seguir apresenta as principais iniciativa tecnológica de projetos de hidrogênio verde nos estados do nordeste.
6.1. Ceará
Foi firmada uma parceria entre o Governo do Estado, a Federação das Indústrias do Ceará (FIEC), o Complexo Industrial e Portuário do Pecém (CIPP) e a Universidade Federal do Ceará (UFC) em 19 de fevereiro de 2021, tendo como objetivo tornar o ceara em um hub global de hidrogênio verde. A união de esforços governamentais, industriais e acadêmicos para a promoção da infraestrutura, capacitação e inovação tecnológica, reflete uma abordagem íntegra para à consolidação desse setor. Partindo dessa iniciativa, o Governo do estado do Ceará assinou 35 Memorandos de entendimento, documento que serve para estabelecer colaboração futuras entre partes interessadas para um investimento (MoUs) com empresas e instituições de renome, demonstrando o interesse crescente internacional e nacional afim de implementar projetos na região, destacando o Complexo Industrial e Portuario de Pecém (BEZERRA,2023). Dentre os projetos, quatro avançaram para o estagio de pré-contrato, sendo eles: Fortescue, Casa dos Ventos, AES Brasil e Cactus Energia Verde (Tabela 1).
Tabela 1 – Memorandos que assinaram com o Governo do estado do Ceará para a introduzir projeto de hidrogenio verde no Pecém
O Ceará tem um número aproximado de US$ 34 bilhões de investimento, considerando somente as empresas que anunciaram seus projetos a serem inseridos no HUB de hidrogenio verde no Ceará (Grafico) (BEZERRA,2023)
Grafico 1 – Projeto de hidrogenio verde no ceará com previsão de investimento em US$ bilhões
6.2. Bahia
A Bahia vem sendo consolidada como um grande polo na estratégica caminhada nacional de desenvolvimento do hidrogenio verde, com iniciativas que destaca o compromisso que o estado tem com a descarbonização da economia e sustentabilidade. Segundo o plano lançado pelo Governo da Bahia em 12 de abril de 2022 que menciona a visão estratégica do estado para se posicionar como um dos lideres na produção e utilização do hidrogenio verde à economia. Estabelecendo diretrizes de atração de investimentos, pesquisas e desenvolvimentos, além da promoção de parcerias com empresa internacionais e nacionais (BEZERRA,2023).
Um dos pontos em destaque nesse movimento é a construção no Polo Industrial de Camaçari, do projeto de hidrogênio verde da Unigel, projeto este, com uma capacidade de 60 MW de capacidade instalada de eletrólise, capaz de ter uma produção anual de 10 mil toneladas de hidrogenio verde e 60 mil toneladas de amônia verde, os dois com uma importância essencial para a descarbonização de setores indústrias químicas e agrícolas. A Voltália também está com uma visão de implantação de uma planta de hidrogenio verde na Bahia, atendendo as empresas locais, e empresas norueguesas como Statkraft, Aker Clean Hydrogen e Sowitec, que acordaram a exploração de oportunidades de produção de amônia e hidrogenio verde na Bahia.
O interesse de desenvolvimento da Bahia com a economia sustentável partindo da produção e da busca por hidrogenio verde, impulsionará a economia local com geração de empregos, capacitações técnica e atração de investimentos.
6.3. Piauí
A busca do estado por parcerias visando a atração de empreendimentos de hidrogenio verde, já tem firmado Memorandos de Entendimento com as seguintes empresas, Solar Outdoor Media, All Energy, Quinta Solar Energia, Celeo Redes Brasil e Green Energy Park (Portal de Tratamento de Água, 2023).
O Piauí visa a introdução de 3 HUBs de hidrogenio verde, que irá ser instalados em áreas estratégicas, considerando recurso energético renováveis, com infraestrutura disponível e com preço viável da eletricidade. São eles, Coast Hub, localizado em Luís Correia, Hub de Teresina e Hub de São Jão do Piauí (Investe Piaui, 2023).
6.4. Pernambuco
No estado de Pernambuco, tem o Porto de Suape, um dos grande projeto de desenvolvimento da economia no Brasil, possui 5 Memorando de Entendimento com as empresas Casa dos Ventos, Neoenergia, White Martins/Linde, Qair e Voltália3.
6.5. Rio Grande do Norte
O Rio Grande do Norte assinou dois Memorando de Entendimento, para o desenvolvimento de plantas de produção de H2V, em área com proximidade ao futuro Porto indústria-Multipropósito Offshore, a do grupo francês, Voltalia e a do grupo espanhol, Enerfín (BEZERRA, 2023).
7 Desenvolvimento tecnológico
De acordo com os avanços e desenvolvimento tecnológico, os tópicos abaixo a seguir mostra a questão sobre o armazenamento e o transporte de hidrogenio verde e tecnologias de conversões.
7.1. Armazenamento
No armazenamento de H2V, tecnologias como tanques de alta pressão, sendo capazes de armazenar gás comprimido em volume de alta compressão, e hidretos metálicos, que absorvem hidrogênio em ligações químicas reversíveis, oferecendo soluções promissoras para superar os desafios logísticos. Segundo Walter Botta o hidrogenio possui sua menor densidade no estado gasoso, a dificuldade de armazenagem em forma de gás é devido ao grande volume de pressão que é preciso para conter o hidrogenio para uma boa densidade de energia e autonomia, e no estado liquido o seu armazenamento é utilizado de sistemas a uma temperatura baixa, cerca de -250°C. Com base nisso, Walter Botta conclui que, “Os Hidretos Metálicos a base de magnésio oferecem muitas vantagens sobre as tecnologias concorrentes para armazenar hidrogênio e são mais seguros que cilindros de alta pressão”4
7.2. Transporte
A melhoria com relação ao transporte de hidrogenio está em constante evolução, com gasodutos dedicados de forma emergente como forma eficiente para curtas e medias distancias. Para exportação em rotas marítimas, utilizando de navios especializado em transporte de hidrogenio liquido ou amônia verde é uma estratégia cada vez mais explorada, além de projeto das rotas marítimas para atender o mercado global, facilitando a exportação e uma boa viabilidade (Global Hydrogen Review 2023). A pesquisa e o desenvolvimento de soluções como amônia verde ou hidrogênio líquido como vetores energéticos destacam a versatilidade tecnológica do setor, reforçando a viabilidade do hidrogênio verde como um dos pilares da transição energética.
7.3. Tecnologia de conversões
A integração do hidrogenio verde na matriz energética global requer tecnologias de conversões eficiente e de ponta, possibilitando a utilização em diferentes aplicações. Os eletrolisadores, equipamentos essenciais no processo de conversão da água em hidrogenio e oxigênio utilizando energia elétrica renovável, vem evoluindo para versões de grande escala, mais eficientes e com capacidade necessária, adaptando a diferentes níveis de demanda (BRASIL,2020; Global Hydrogen Review 2021). As células combustíveis, outro método de conversão para o hidrogenio verde, converte a energia química do hidrogenio verde em energia de forma sustentável, tendo aplicações em diversos setores, desde os setores automotivo até sistemas de geração estacionarias
Pode-se afirmar que a melhor escolha de tecnologia de conversão a ser usada, vai depender da necessidade de aplicação, considerando diversos fatores como volume de produção, eficiência e os custos. Combinando de forma inteligente destas tecnologias, permitirá a implementação do H2V na rede elétrica de forma otimizada e segura, contribuindo para um sistema energético descarbonizado.
8 Barreiras regulatórias e políticas
O estágio que o hidrogenio verde enfrenta, atualmente, diante de barreiras regulatórias e políticas, especialmente no Brasil, gera incertezas nos investimentos, além de se tornar difícil a padronização como um produto de grande potencial energético no mundo.
A falta de incentivo fiscais coloca o hidrogenio em uma posição de desvantagem competitiva em relação a outra fontes de energia sustentável consolidadas e subsidiadas. Nos setores ambientais os processos de licenciamento são, maioria das vezes, complexas e demoradas, tendo uma imposição de barreira ao desenvolvimento de projetos. A superação dessas barreiras requer exigência de movimentação e iniciativa entre governos, empresas e sociedade civil para a criação de políticas públicas que promove o desenvolvimento sustentável do hidrogenio verde, garantindo a competitividade no mercado nacional e internacional (BEZERRA, 2023; BRASIL 2021; ANDRADE; LORENZI, 2016).
O Brasil tem uma carência de marco regulatório claro e abrangente que assegure segurança jurídica aos investidores e defina os benefícios e incentivos para atração de investimento, como ocorre em outros países. A falta de um incentivo regulatório especifico faz o âmbito de hidrogenio verde ter um atraso no desenvolvimento. Indefinição como alocação de custos de infraestrutura, como gasodutos e linhas de transmissão, também pode ser um desafio para a expansão e produção do H2V. Há grande necessidade de pesquisas e desenvolvimento de tecnologias nacionais e capacitação da mão de obra. O Brasil superando essas barreiras sendo crucial para aproveitar as oportunidades oferecidas, pode ocorrer um avanço significante oferecida pela indústria de H2V (BRASIL, 2021).
9 Metodologia
A metodologia utilizada nesse trabalho é de natureza qualitativa baseado na revisão bibliográfica, com o objetivo de investigar o estado da arte sobre a produção e a aplicação do hidrogenio verde na região do Nordeste. A metodologia estruturada para assegurar uma análise criteriosa e abrangente das informações disponíveis em fonte relevante, fiel e confiável ao tema.
Os dados obtidos para o estudo foram por meio de uma análise de artigos científicos, relatórios técnicos e periódicos especializados, com foco no hidrogênio verde e sua aplicação, utilização e desenvolvimento no contexto brasileiro. As fontes selecionadas para obter informações foram de bases eletrônicas, amplamente conhecida como ScienceDirect, SciELO, Google acadêmico.
As fontes escolhidas seguiram critérios de inclusão e exclusão com clareza definição. Foram incluídos artigos científicos publicados em periódicos revisados por pares, que tratam do hidrogenio verde, sua produção a partir de fonte renováveis, e sua viabilidade técnica e econômica no Brasil. Foram considerados relatórios técnicos de instituições renomadas, como a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), fornecendo informações atualizada e com fundamento sobre o tema discutido no trabalho, como o relatório “Bases para Consolidação da Estratégia Brasileira do Hidrogenio”, periódicos especializados também foram considerados, com foco em tecnologias associadas ao hidrogenio verde. Por outro lado, foram excluídos trabalhos e artigos que abordava o tema de forma superficial ou que não tinha uma relação direta com o tema do trabalho em questão.
A parte de coleta de dados foi feita por meio de bases eletrônicas de dados selecionado, utilizando palavras chave de acordo com o assunto para iniciar a busca de informações e dados. Após a escolha inicial dos materiais, foi realizado uma visão crítica dos textos, no intuito de avaliar sua adequação aos critérios estabelecidos. Os dados com relevância foram extraídos de cada fonte, contendo informações sobre tecnologias de produção do hidrogenio verde, impactos ambientais e sociais e política pública de incentivo e uma análise do potencial da implantação do hidrogenio verde no Nordeste. Esses dados foram colocados em tabelas e gráficos, afim de se obter uma análise comparativa dos diferentes trabalhos.
Foi feita a análise de dados coletado de forma descritiva, em busca de apresentar um panorama genérico sobre a produção e aplicação do hidrogenio verde no Brasil e no mundo. Foram realizadas comparações entre os estudos analisados, com o objetivo de identificar tendências, desafios e oportunidades, como a competitividade do hidrogenio verde no mercado, os avanços nas tecnologias de produção e necessidade de políticas públicas para incentivar seu desenvolvimento. A obtenção dos resultados foi abordada com base a literatura consultada, em busca de formular a conclusão fundamentadas e propor recomendações para futuros estudos de pesquisa e formulação de políticas públicas. Dentre as necessidades, destacam-se investimento em pesquisa e desenvolvimento, criação de marco regulatório especifico para o hidrogenio verde e a implantação do mecanismo de ajuda à sua produção e utilização
Essa implantação metodológica garante a consistência e a relevância da análise, contribuindo para a compreensão do papel do hidrogênio verde na transição energética e para o desenvolvimento de estratégias que potencializem seu impacto na matriz energética brasileira.
10 Resultados e Discussões
Os relatórios Global Hydrogen Review 2021 e 2023, publicados pela Agência Internacional de Energia (IEA), fornece uma visão abrangente sobre o mercado global de hidrogênio, destacando os avanços, desafios e perspectivas na produção e uso do hidrogênio de baixo carbono. A análise traz um panorama da crescente relevância do hidrogênio verde como solução estratégica para a transição energética, evidenciando o aumento do interesse e dos investimentos globais em projetos relacionados.
Grafico 2 – Demanda total de hidrogênio ao longo do tempo
Dentre os avanços relevantes, observa-se uma expansão na capacidade instalada para a produção de hidrogênio verde e também o aumento de projetos em fase de planejamento e implantação. Os dados tem como reflexão o progresso em direção à descarbonização do setor energético. No entanto, desafios ainda são grandes e significativo para o setor, a produção do hidrogênio verde ainda é limitada, tendo uma representatividade pequena relacionado ao hidrogenio produzido por combustíveis fósseis, sendo o dominante no mercado.
Os relatórios também enfatizam a necessidade de maior apoio governamental, por meio de políticas públicas robustas e incentivos econômicos. A implementação de infraestrutura adequada e a redução dos custos de produção são fatores essenciais para ampliar sua competitividade no mercado global.
O estudo trabalhado no Caderno Setorial ETENE: Hidrogênio Verde – Oportunidade para o Nordeste enfatiza o enorme potencial da região Nordeste do Brasil para liderar a produção e exportação de hidrogênio verde em escala global. Este potencial está fundamentado na abundância de recursos renováveis competitivos, como a energia eólica e solar, que posicionam o Nordeste como um dos locais mais vantajosos para a produção sustentável de hidrogênio verde.
O trabalho ressalta o desenvolvimento desse setor na região que pode transformar o Nordeste em um importante HUB exportador, atendendo a demanda crescente mundial por energia limpa. Além disso, o hidrogenio verde oferece uma alternativa para a diversificação a matriz energética global e local, contribuindo para a descarbonização em setores industriais e automotivos.
Os resultados indicam que o hidrogênio verde tem um papel fundamental na transição energética global e que o Brasil, particularmente o Nordeste, tem potencial para ser um diferencial neste mercado. No entanto, ações governamentais e investimentos em P&D são essenciais para impulsionar o desenvolvimento desta indústria.
11 Considerações Finais
O presente trabalho abordou a temática do hidrogênio verde no Nordeste, destacando sua relevância como uma solução promissora para a transição energética e a descarbonização da matriz elétrica brasileira. Ao longo da pesquisa, foram analisados os potenciais recursos eólicos e solares da região, evidenciando que o Nordeste possui uma capacidade significativa para a produção de hidrogênio verde. A hipótese central deste estudo, que busca entender como integrar o armazenamento do hidrogênio verde à infraestrutura de redes elétricas, foi explorada em profundidade. A análise demonstrou que a integração do hidrogênio verde não apenas otimiza a utilização da energia renovável, mas também contribui para a confiabilidade do fornecimento elétrico. Essa integração pode ser alcançada por meio de tecnologias de conversão de energia adequadas, que facilitam a conversão e o armazenamento do hidrogênio, permitindo que a energia gerada em períodos de alta produção seja utilizada em momentos de demanda elevada.
Além disso, as barreiras regulatórias e políticas identificadas no estudo são desafios que precisam ser superados para viabilizar a implementação de projetos de hidrogênio verde no Nordeste. A criação de políticas públicas que incentivem a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico, bem como a formação de um arcabouço regulatório favorável, é essencial para fomentar investimentos e garantir a sustentabilidade dos projetos.
Conclui-se que os resultados obtido no decorrer do trabalho, foram obtido afim de buscar informações e analise para estudo futuro sobre o hidrogênio verde no nordeste e a implantação de sistemas de conversão do hidrogenio verde e a integração do armazenamento à rede elétrica, além disso é importante mencionar a pincelada que foi feita sobre o potencial de produção de hidrogenio verde na região do Norte, tendo o estado do Pará como o estado com maior potencial, só que em contrapartida com menos investimento, a ideia é explorar mais o estado do Pará, levando os incentivos governamentais e a criação de políticas publicas para o desenvolvimento do estado no setor da produção de hidrogenio verde, rico em oportunidades e a descarbonização a economia.
3https://epbr.com.br/suape-e-qair-avancam-com-projeto-r-20-bi-para-hidrogenio-verde/. <Acesso em 01 dez. 2024>
4https://coppe.ufrj.br/planeta-coppe/estudo-aponta-a-forma-de-armazenamento-de-hidrogenio-mais-eficiente/ <Acesso em 01 dez. 2024>
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1Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica do Instituto de ensino superior Centro Universitário Santo Agostinho e-mail: caiocesarmirandaoliveiralopes@gmail.com
2Docente do Curso Superior de Engenharia Elétrica do Instituto de ensino superior Centro Universitário Santo Agostinho Mestre em Engenharia Elétrica. e-mail: fabioleite@unifsa.com.br