THE GREEN HYDROGEN LANDSCAPE: ITS STRATEGIC ROLE IN THE ENERGY TRANSITION
EL PANORAMA DEL HIDRÓGENO VERDE: SU PAPEL ESTRATÉGICO EN LA TRANSICIÓN ENERGÉTICA
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cl10202411261102
Marcelo Romulo Alves Brito Junior1
Jaciara Carvalho de Souza Oliveira2
RESUMO
A crescente demanda energética global e a necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa impulsionam a busca por alternativas energéticas limpas e sustentáveis. Nesse contexto, o hidrogênio verde (H2V) emerge como um vetor energético estratégico para a transição energética. Este estudo, por meio de uma revisão de literatura, analisa o papel do H2V na descarbonização da economia, abordando seus benefícios, desafios e perspectivas futuras. A pesquisa investiga o potencial do H2V para descarbonizar setores como o transporte, a indústria e a geração de energia, e avalia os custos de produção, as tecnologias de produção e as necessidades de infraestrutura. Os resultados indicam que o H2V possui um grande potencial para impulsionar a transição energética, mas enfrenta desafios como os custos de produção e a necessidade de investimentos em infraestrutura. O estudo conclui que o H2V desempenhará um papel fundamental na transição para uma economia de baixo carbono, demandando políticas públicas e incentivos para sua produção e utilização em larga escala.
Palavras-chave: Hidrogênio Verde. Transição Energética. Descarbonização. Energia Renovável. Brasil.
ABSTRACT
The growing global energy demand and the need to reduce greenhouse gas emissions drive the search for clean and sustainable energy alternatives. In this context, green hydrogen (GH2) emerges as a strategic energy vector for the energy transition. This study, through a literature review, analyzes the role of GH2 in decarbonizing the economy, addressing its benefits, challenges, and future prospects. The research investigates the potential of GH2 to decarbonize sectors such as transportation, industry, and power generation, and evaluates production costs, production technologies, and infrastructure needs. The results indicate that GH2 has great potential to drive the energy transition but faces challenges such as production costs and the need for infrastructure investments. The study concludes that GH2 will play a key role in the transition to a low-carbon economy, requiring public policies and incentives for its large-scale production and utilization.
Keywords: Green Hydrogen. Energy Transition. Decarbonization. Renewable Energy. Brazil.
RESUMEN
La creciente demanda energética global y la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero impulsan la búsqueda de alternativas energéticas limpias y sostenibles. En este contexto, el hidrógeno verde (H2V) emerge como un vector energético estratégico para la transición energética. Este estudio, a través de una revisión de la literatura, analiza el papel del H2V en la descarbonización de la economía, abordando sus beneficios, desafíos y perspectivas futuras. La investigación examina el potencial del H2V para descarbonizar sectores como el transporte, la industria y la generación de energía, y evalúa los costos de producción, las tecnologías de producción y las necesidades de infraestructura. Los resultados indican que el H2V tiene un gran potencial para impulsar la transición energética, pero enfrenta desafíos como los costos de producción y la necesidad de inversiones en infraestructura. El estudio concluye que el H2V jugará un papel clave en la transición hacia una economía baja en carbono, requiriendo políticas públicas e incentivos para su producción y uso a gran escala.
Palabras-clave: Hidrógeno Verde. Transición Energética. Descarbonización. Energía Renovable. Brasil.
1 INTRODUÇÃO
A crescente demanda energética global, em conjunto com a necessidade urgente de reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE), impulsiona a busca por alternativas energéticas limpas, seguras e sustentáveis. Nesse contexto, o hidrogênio verde (H2V) desponta como um vetor energético promissor, capaz de desempenhar um papel crucial na transição para uma economia de baixo carbono, como destacado por Garcia (2024) e Lopes (2024). Produzido a partir de fontes renováveis, como solar e eólica, por meio do processo de eletrólise da água, o H2V apresenta um potencial significativo para descarbonizar setores difíceis de eletrificar, como o transporte pesado, a indústria e a produção de fertilizantes, conforme apontado por Almeida (2024) e Leal (2023).
O H2V destaca-se por sua versatilidade, podendo ser utilizado em diversas aplicações, desde a geração de energia elétrica e o aquecimento de edifícios, como explorado por Marques (2024), até o abastecimento de veículos elétricos a célula a combustível (FCEV) e a produção de combustíveis sintéticos. Sua capacidade de armazenamento em larga escala também contribui para a integração de fontes renováveis intermitentes, como a solar e eólica, garantindo a estabilidade e segurança do sistema energético, complementando as análises de Ferreira e Machado (2021) sobre o papel do planejamento na transição energética.
No entanto, a produção e utilização em larga escala do H2V ainda enfrentam desafios significativos. Do Vale Costa (2024) e Nunes e Gonçalves (2024) exploram os desafios regulatórios e jurídicos que o hidrogênio verde enfrenta no Brasil e em outros países, enquanto Oliveira (2024) analisa a infraestrutura necessária para a sua implementação em comparação com outras fontes de energia. Entre os desafios, incluem-se os custos de produção, a necessidade de desenvolvimento de infraestrutura de transporte e armazenamento, e a eficiência do processo de eletrólise. Superar esses desafios demandará avanços tecnológicos, investimentos em pesquisa e desenvolvimento (P&D), e políticas públicas que incentivem a produção e o uso do H2V, como discutido por Pimentel (2024) em seus cenários para a transição energética no Brasil.
Diante desse cenário, este trabalho se propõe a analisar o papel estratégico do hidrogênio verde na transição energética, investigando seus benefícios, desafios e perspectivas futuras. A pesquisa busca aprofundar a compreensão sobre o potencial do H2V como vetor energético chave para a descarbonização da economia, considerando o contexto global e as particularidades do cenário brasileiro, alinhando-se com as discussões de Santos (2021) sobre o papel do hidrogênio na transição energética mundial e seus desdobramentos no sistema brasileiro.
Questão de Pesquisa: Como o hidrogênio verde pode contribuir para a transição energética e a descarbonização da economia, considerando seus benefícios, desafios e perspectivas futuras?
A relevância desta pesquisa reside na necessidade de aprofundar o conhecimento sobre o hidrogênio verde como uma solução energética limpa e sustentável, em linha com as propostas de Santos et al. (2024) sobre a revolução da energia limpa. Capaz de impulsionar a transição energética e mitigar os efeitos das mudanças climáticas, a análise do potencial do H2V, seus desafios e perspectivas, contribui para o desenvolvimento de estratégias e políticas públicas que promovam sua produção e utilização em larga escala, fomentando a inovação tecnológica e a criação de novos mercados.
O estudo do H2V no contexto brasileiro assume particular importância, considerando a vasta disponibilidade de recursos renováveis no país, como solar e eólica, que lhe confere um grande potencial para se tornar um líder na produção e exportação de hidrogênio verde, como apontado por Baeta (2021). Adicionalmente, a pesquisa busca identificar os desafios e oportunidades para o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V no Brasil, contribuindo para o debate sobre políticas públicas que promovam a transição energética e o desenvolvimento sustentável, dialogando com as perspectivas de Silva (2024) sobre o potencial do hidrogênio verde no Brasil frente aos desafios da integração de fontes renováveis no sistema energético.
A partir disto, o objetivo geral desse artigo é analisar o papel estratégico do hidrogênio verde na transição energética, considerando seus benefícios, desafios e perspectivas futuras, no contexto global e brasileiro. E sendo os objetivos específicos: Investigar o potencial do hidrogênio verde para descarbonizar setores difíceis de eletrificar, como o transporte, a indústria e a geração de energia; Avaliar os custos de produção, as tecnologias de produção e as necessidades de infraestrutura para o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V; Analisar as políticas públicas e os incentivos para a produção e utilização do hidrogênio verde no Brasil e no mundo, considerando as análises de Sousa (2022) sobre a transição energética e a ação climática; Identificar os desafios e oportunidades para o desenvolvimento do mercado de hidrogênio verde no Brasil; Discutir as perspectivas futuras do hidrogênio verde como vetor energético chave na transição para uma economia de baixo carbono.
Espera-se que este estudo contribua para o aprofundamento do debate sobre o papel do hidrogênio verde na transição energética, fornecendo subsídios para a formulação de políticas públicas e estratégias que promovam o desenvolvimento sustentável e a descarbonização da economia, em consonância com os estudos de Benvindo et al. (2023) sobre o comportamento do consumidor frente à adoção do hidrogênio verde e Cerutti et al. (2023) sobre a energia eólica offshore como caminho para a transição energética.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 A TRANSIÇÃO ENERGÉTICA E O PAPEL DO HIDROGÊNIO VERDE
A transição energética global representa um processo complexo e multifacetado, impulsionado pela necessidade de reduzir a dependência de combustíveis fósseis e mitigar as mudanças climáticas. Nesse contexto, o hidrogênio verde (H2V) emerge como um vetor energético estratégico, com potencial para descarbonizar diversos setores da economia e contribuir para a construção de um futuro energético sustentável (Garcia, 2024; Lopes, 2024). A produção do H2V a partir de fontes renováveis, como a energia solar e eólica, através do processo de eletrólise da água, promovendo a diversificação da matriz energética e a redução das emissões de gases de efeito estufa, considerando as complexas interações entre diferentes fontes de energia, infraestrutura e políticas públicas. A integração do H2V no sistema energético demanda um planejamento cuidadoso, que leve em conta as particularidades de cada setor e as necessidades específicas de cada região. A capacidade do H2V de armazenar energia em larga escala e de ser utilizado em diferentes aplicações, como a geração de eletricidade, o transporte e a indústria, o torna um elemento chave para a flexibilidade e a segurança do sistema energético (Lopes, 2024).
Almeida (2024) e Leal (2023) apontam o potencial do H2V para descarbonizar setores intensivos em energia e difíceis de eletrificar, como o transporte pesado, a indústria siderúrgica e a produção de fertilizantes. A substituição de combustíveis fósseis por H2V nesses setores representa um passo importante para a redução das emissões de GEE e o cumprimento das metas climáticas globais.
No setor de transportes, o H2V pode ser utilizado para abastecer veículos elétricos a célula a combustível (FCEV), caminhões, ônibus, trens e até mesmo navios e aviões (Santos et al., 2024). Essa aplicação é especialmente promissora para o transporte de longa distância, onde a autonomia e o tempo de reabastecimento são fatores críticos. Além disso, o uso do H2V no transporte contribui para a redução da poluição do ar e a melhoria da qualidade de vida nas cidades.
Na indústria, o H2V pode ser utilizado como matéria-prima na produção de aço verde, substituindo o carvão mineral e reduzindo significativamente as emissões de GEE (Almeida, 2024). O H2V também pode ser utilizado na produção de amônia, metanol e outros produtos químicos, contribuindo para a descarbonização da indústria química.
A capacidade do H2V de ser armazenado em larga escala permite a integração de fontes renováveis intermitentes, como a solar e eólica, garantindo o fornecimento de energia mesmo em períodos de baixa geração (Marques, 2024). Essa característica torna o H2V um componente essencial para a construção de um sistema energético mais resiliente e flexível, capaz de lidar com as variações na geração de energia renovável.
O desenvolvimento da cadeia de valor do H2V envolve desafios e oportunidades. Oliveira (2024) analisa a infraestrutura necessária para a implementação do H2V, comparando-a com a infraestrutura de outras fontes de energia. A construção de uma infraestrutura adequada para a produção, transporte e armazenamento do H2V é essencial para sua adoção em larga escala. Isso inclui investimentos em gasodutos, estações de abastecimento e tecnologias de armazenamento.
Do Vale Costa (2024) e Nunes e Gonçalves (2024) abordam os desafios regulatórios e jurídicos relacionados ao H2V, destacando a importância da criação de um marco regulatório claro e estável para o desenvolvimento do mercado. A regulação do H2V deve considerar aspectos como a segurança, a padronização e a certificação, garantindo a no Brasil, analisando as perspectivas para o H2V e os desafios a serem superados. A autora destaca a importância de políticas públicas que incentivem a produção e o uso do H2V, como incentivos fiscais, financiamento e apoio à pesquisa e desenvolvimento.
2.2 PRODUÇÃO E TECNOLOGIAS DO HIDROGÊNIO VERDE
A produção de hidrogênio verde se baseia principalmente no processo de eletrólise da água, utilizando energia elétrica proveniente de fontes renováveis para separar as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. Essa técnica, embora conhecida há décadas, tem ganhado destaque recentemente devido à crescente necessidade de descarbonizar a economia e à queda nos custos da energia renovável, como observado por Pimentel (2024) em seus cenários para a transição energética.
Existem diferentes tecnologias de eletrólise, cada uma com suas vantagens e desvantagens em termos de eficiência, custo e escalabilidade. A escolha da tecnologia mais adequada depende de fatores como o custo da energia renovável, à escala de produção, às necessidades específicas da aplicação e o estágio de desenvolvimento tecnológico, como discutido por Marques (2024) em seu trabalho sobre dimensionamento de unidades de produção de hidrogênio verde.
2.2.1 Eletrólise Alcalina
A eletrólise alcalina é a tecnologia mais madura e comumente utilizada para a produção de hidrogênio. Ela utiliza uma solução aquosa alcalina, geralmente hidróxido de potássio (KOH), como eletrólito. A passagem de corrente elétrica através da solução promove a separação da água em hidrogênio e oxigênio.
Essa tecnologia apresenta vantagens como baixo custo de investimento, longa vida útil e operação em baixas temperaturas. No entanto, sua eficiência energética é relativamente baixa, comumente entre 60% e 70%, e apresenta limitações em termos de densidade de corrente e resposta dinâmica a variações na fonte de energia, como apontado por Lima Filho (2024) em sua análise sobre hidrogênio verde e transição energética.
2.2.2 Eletrólise PEM (Membrana de Troca de Prótons)
A eletrólise PEM utiliza uma membrana polimérica como eletrólito, que permite a passagem de prótons (íons H+) e bloqueia a passagem de elétrons. Essa tecnologia apresenta maior eficiência energética que a eletrólise alcalina, comumente entre 70% e 80%, e permite operar em altas densidades de corrente, o que a torna adequada para aplicações que demandam rápida resposta a variações na fonte de energia, como a integração com fontes renováveis intermitentes (Silva, 2024).
No entanto, a eletrólise PEM apresenta maior custo de investimento que a eletrólise alcalina, devido ao alto custo da membrana e dos catalisadores utilizados. Além disso, a tecnologia PEM é mais sensível a impurezas na água, o que exige sistemas de purificação mais complexos, como discutido por Cerutti et al. (2023) em sua abordagem sobre energia eólica offshore e hidrogênio verde.
2.2.3 Eletrólise de Óxido Sólido (SOEC)
A eletrólise SOEC utiliza um eletrólito cerâmico sólido que conduz íons oxigênio (O2-) em altas temperaturas. Essa tecnologia apresenta a maior eficiência energética entre as tecnologias de eletrólise, comumente acima de 80%, e permite a cogeração de calor, o que a torna ainda mais eficiente. Além disso, a SOEC pode operar em altas temperaturas, o que a torna adequada para integração com processos industriais que demandam calor, como a produção de aço e cimento (Almeida, 2024).
No entanto, a tecnologia SOEC ainda se encontra em fase de desenvolvimento e apresenta alto custo de investimento. A operação em altas temperaturas também impõe desafios em termos de materiais e durabilidade.
2.2.4 Outras Tecnologias
Além das tecnologias de eletrólise, existem outras tecnologias em desenvolvimento para a produção de hidrogênio verde, como a fotólise, que utiliza a luz solar para separar a água em hidrogênio e oxigênio, e a biofotólise, que utiliza microorganismos para produzir hidrogênio a partir da água e da luz solar. Essas tecnologias ainda se encontram em estágio inicial de desenvolvimento, mas apresentam potencial para reduzir os custos e aumentar a eficiência da produção de H2V no futuro.
2.2.5 Fatores que Influenciam a Escolha da Tecnologia
A escolha da tecnologia de eletrólise mais adequada para a produção de hidrogênio verde depende de diversos fatores, incluindo:
O custo da eletricidade proveniente de fontes renováveis é um fator crucial na determinação do custo final do H2V, tornando regiões com alta disponibilidade de energia renovável a baixo custo, como o Brasil, mais competitivas na produção de H2V (Baeta, 2021). A escala de produção também desempenha um papel importante na escolha da tecnologia de eletrólise. Para pequenas escalas, a eletrólise alcalina pode ser mais adequada, enquanto para grandes escalas, a eletrólise PEM ou SOEC podem ser mais competitivas.
As necessidades específicas da aplicação ditam a escolha da tecnologia. A eletrólise PEM é mais adequada para aplicações que exigem resposta rápida a variações na fonte de energia, enquanto a SOEC é mais vantajosa para aplicações que demandam alta eficiência energética e cogeração de calor. A disponibilidade de recursos, como água pura e materiais para a construção dos eletrolisadores, também influencia a decisão.
Finalmente, políticas públicas e incentivos para a produção e uso do H2V podem influenciar a escolha da tecnologia, incentivando o desenvolvimento e a adoção de tecnologias mais eficientes e sustentáveis (Sousa, 2022).
2.2.6 Avanços Tecnológicos
A pesquisa e o desenvolvimento em novas tecnologias de eletrólise têm como objetivo reduzir os custos, aumentar a eficiência e melhorar a durabilidade dos eletrolisadores. Novas membranas, catalisadores e materiais estão sendo desenvolvidos para tornar a eletrólise mais eficiente e competitiva.
A integração de diferentes tecnologias de eletrólise com outras tecnologias, como a captura e armazenamento de carbono (CCS) e a produção de biogás, também é uma área promissora de pesquisa. A combinação de diferentes tecnologias pode levar a sistemas mais eficientes e sustentáveis para a produção de H2V.
2.3 APLICAÇÕES DO HIDROGÊNIO VERDE
O hidrogênio verde (H2V), com sua versatilidade e potencial de descarbonização, apresenta um amplo espectro de aplicações em diversos setores da economia. Sua capacidade de ser utilizado como combustível, matéria-prima e vetor energético o coloca como um elemento chave na transição para uma economia de baixo carbono, como destacado por Santos et al. (2024) em sua análise sobre o futuro da energia limpa.
2.3.1 Transporte
O setor de transportes é um dos principais emissores de gases de efeito estufa (GEE) e um dos mais desafiadores para a descarbonização. O H2V surge como uma alternativa promissora para substituir combustíveis fósseis em diferentes modais de transporte, contribuindo para a redução da poluição do ar e a melhoria da qualidade de vida nas cidades.
Veículos elétricos a célula a combustível (FCEV) são uma das aplicações mais promissoras do H2V no transporte. Esses veículos utilizam o H2V para gerar eletricidade através de uma reação química com o oxigênio, produzindo apenas água como resíduo. Os FCEV apresentam vantagens como maior autonomia e tempo de reabastecimento mais rápido em comparação com veículos elétricos a bateria, sendo especialmente atrativos para o transporte de longa distância, como apontado por Santos (2021) em seu estudo sobre o papel do hidrogênio na transição energética mundial.
O H2V também pode ser utilizado em outros modais de transporte, como caminhões, ônibus, trens, navios e aviões. No transporte rodoviário, o H2V pode substituir o diesel em caminhões e ônibus, reduzindo as emissões de GEE e a poluição do ar. No transporte ferroviário, o H2V pode ser utilizado em trens movidos a células a combustível, oferecendo uma alternativa mais sustentável às locomotivas a diesel.
No transporte marítimo, o H2V pode ser utilizado em navios movidos a células a combustível ou em motores de combustão interna adaptados para queimar H2V. Essa aplicação é especialmente promissora para reduzir as emissões de GEE e os poluentes atmosféricos no setor naval.
No transporte aéreo, o H2V pode ser utilizado em aviões movidos a células a combustível ou em motores a jato adaptados para queimar H2V. Essa aplicação ainda se encontra em fase de pesquisa e desenvolvimento, mas apresenta grande potencial para descarbonizar o setor aéreo no futuro.
2.3.2 Indústria
A indústria é outro setor com alto consumo de energia e emissões de GEE. O H2V pode ser utilizado como matéria-prima e combustível em diversos processos industriais, contribuindo para a descarbonização e a sustentabilidade do setor.
Uma das aplicações mais promissoras do H2V na indústria é a produção de aço verde. O aço é tradicionalmente produzido em altos-fornos que utilizam carvão mineral como redutor, gerando grandes quantidades de emissões de GEE. O H2V pode substituir o carvão mineral como redutor, produzindo aço com baixo teor de carbono e reduzindo significativamente as emissões de GEE, como destacado por Almeida (2024) em seu estudo sobre a indústria de petróleo e gás na transição energética.
O H2V também pode ser utilizado na produção de amônia, um insumo fundamental para a produção de fertilizantes. A produção de amônia é atualmente responsável por uma parte significativa das emissões de GEE do setor industrial. O uso do H2V na produção de amônia permite reduzir as emissões e produzir fertilizantes mais sustentáveis.
O H2V pode ser utilizado como combustível em diversos processos industriais, como a produção de cimento, vidro e alumínio. A substituição de combustíveis fósseis por H2V nesses processos permite reduzir as emissões de GEE e os custos com energia.
2.3.3 Geração de Energia
O H2V pode ser utilizado na geração de energia elétrica de forma limpa e eficiente. Centrais elétricas a hidrogênio utilizam células a combustível para converter o H2V em eletricidade, produzindo apenas água como resíduo. Essas centrais podem ser utilizadas para geração de energia em larga escala ou em sistemas descentralizados, como em residências e comércios.
O H2V também pode ser utilizado para armazenar energia renovável em larga escala, superando o desafio da intermitência de fontes como a solar e a eólica. O excesso de energia renovável pode ser utilizado para produzir H2V por eletrólise, que pode ser armazenado e utilizado posteriormente para gerar eletricidade quando a demanda for maior ou a geração de energia renovável for menor.
2.3.4 Edifícios
O H2V pode ser utilizado em edifícios para aquecimento, refrigeração e geração de energia descentralizada. Sistemas de aquecimento a hidrogênio utilizam células a combustível para converter o H2V em calor, oferecendo uma alternativa mais sustentável aos sistemas de aquecimento a gás natural.
O H2V também pode ser utilizado em sistemas de cogeração de energia, que produzem eletricidade e calor simultaneamente. Esses sistemas são especialmente eficientes e podem reduzir o consumo de energia e as emissões de GEE em edifícios.
2.4 O HIDROGÊNIO VERDE NO CONTEXTO BRASILEIRO
O Brasil, com sua abundante disponibilidade de recursos renováveis, como solar, eólica e hídrica, desponta como um dos países com maior potencial para liderar a produção e exportação de hidrogênio verde (H2V) na próxima década (Baeta, 2021). Essa posição privilegiada coloca o país em uma situação estratégica para aproveitar as oportunidades e os benefícios econômicos, sociais e ambientais que o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V pode gerar, como apontado por Guerra (2024) em sua análise sobre o papel da Petrobras e do Estado do Rio de Janeiro na transição energética global.
A produção de H2V a partir de fontes renováveis abundantes no Brasil, como a energia solar e eólica, permite a criação de uma nova matriz energética mais limpa e sustentável, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) (Silva, 2024). Nesse sentido, o Programa Nacional do Hidrogênio (PNH2), lançado em 2021 pelo Ministério de Minas e Energia (MME), visa promover a produção e o uso do H2V no país, criando um ambiente regulatório favorável, estimulando a pesquisa e desenvolvimento, e apoiando a implementação de projetos de H2V (Nunes e Gonçalves, 2024).
O desenvolvimento da cadeia de valor do H2V pode gerar novas oportunidades de negócios, atrair investimentos e criar empregos, impulsionando o desenvolvimento econômico e social do país, como destacado por Benvindo et al. (2023) em sua pesquisa sobre o comportamento do consumidor frente à adoção do H2V. O potencial do H2V para atrair investimentos estrangeiros e promover o desenvolvimento tecnológico no país é significativo, impulsionando a inovação e a competitividade da indústria nacional.
O potencial do Brasil para a produção de H2V é reconhecido internacionalmente. De acordo com o Hydrogen Council (2021), o Brasil poderia produzir H2V a um custo competitivo já em 2030, tornando-se um dos principais players no mercado global de H2V. Essa perspectiva abre caminho para que o Brasil se torne um grande exportador de H2V, atendendo à crescente demanda internacional por energia limpa e contribuindo para a balança comercial brasileira, como apontado por Santos (2021) em sua análise sobre o papel do hidrogênio na transição energética mundial.
Diversos estados brasileiros já demonstram interesse e iniciativa no desenvolvimento da produção de H2V. O Ceará, por exemplo, possui grande potencial eólico e solar e já atraiu investimentos para a construção de usinas de H2V (Cerutti et al., 2023). O Porto de Pecém, no Ceará, está sendo preparado para se tornar um hub de exportação de H2V, com infraestrutura adequada para o armazenamento e transporte do H2V, demonstrando o compromisso do estado com o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V e sua inserção no mercado internacional.
O Rio Grande do Sul também desponta como um polo de produção de H2V, com grande potencial eólico e projetos em andamento para a produção de H2V a partir da energia eólica, visando abastecer o mercado interno e exportar o excedente para outros países.
Outros estados, como Pernambuco, Bahia e São Paulo, também têm demonstrado interesse no desenvolvimento da cadeia de valor do H2V, com projetos em diferentes estágios de planejamento e implementação (Oliveira, 2024). Esses projetos incluem a produção de H2V a partir de diferentes fontes renováveis, como a solar, eólica e hídrica, e sua aplicação em diversos setores, como o transporte, a indústria e a geração de energia.
No entanto, o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V no Brasil ainda enfrenta desafios. A infraestrutura para a produção, transporte e armazenamento do H2V ainda é incipiente no Brasil (Oliveira, 2024). São necessários investimentos em gasodutos, estações de abastecimento e tecnologias de armazenamento para viabilizar a utilização do H2V em larga escala, o que demanda a participação de diversos atores, como o governo, a indústria e as universidades.
O marco regulatório para o H2V ainda está em construção no Brasil (Do Vale Costa, 2024). É necessário definir regras claras e estáveis para a produção, transporte, armazenamento e comercialização do H2V, garantindo a segurança jurídica para os investidores e o desenvolvimento do mercado, o que requer um esforço conjunto do governo, do setor privado e da sociedade civil para a construção de um marco regulatório adequado.
A redução dos custos de produção do H2V é outro desafio importante. A produção de H2V ainda é relativamente cara em comparação com os combustíveis fósseis, mas a queda nos custos da energia renovável e os avanços tecnológicos têm contribuído para a redução dos custos (Pimentel, 2024). A pesquisa e o desenvolvimento de novas tecnologias de produção de H2V, como a eletrólise de alta eficiência e a fotólise, são cruciais para a redução dos custos e a competitividade do H2V no mercado.
O governo brasileiro reconhece a importância do H2V para a transição energética e o desenvolvimento sustentável do país. O PNH2 prevê a criação de um ambiente regulatório favorável, o estímulo à pesquisa e desenvolvimento, e o apoio à implementação de projetos de H2V (Nunes e Gonçalves, 2024), demonstrando o compromisso do governo em promover o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V no país.
O Brasil também tem firmado parcerias internacionais para o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V, como o acordo de cooperação com a Alemanha assinado em 2021, que prevê a troca de conhecimentos, o desenvolvimento de projetos conjuntos e o apoio à indústria (Sousa, 2022). Essas parcerias são fundamentais para o desenvolvimento tecnológico e a inserção do Brasil no mercado global de H2V.
O Brasil possui um enorme potencial para se tornar um líder na produção e exportação de H2V, aproveitando seus recursos renováveis e sua posição geográfica estratégica. O desenvolvimento da cadeia de valor do H2V pode gerar benefícios econômicos, sociais e ambientais para o país, contribuindo para a transição energética e o desenvolvimento sustentável, como destacado por diversos autores e estudos (Baeta, 2021; Silva, 2024; Nunes e Gonçalves, 2024; Pimentel, 2024).
3 METODOLOGIA
Este estudo se caracteriza como uma revisão de literatura, com o objetivo de analisar o papel estratégico do hidrogênio verde na transição energética, considerando seus benefícios, desafios e perspectivas futuras, no contexto global e brasileiro. A pesquisa se baseia na análise crítica e sistemática de trabalhos científicos publicados em periódicos, livros, teses e dissertações, buscando aprofundar a compreensão sobre o tema e identificar as lacunas, contradições e consensos existentes na literatura.
A busca por trabalhos científicos relevantes foi realizada em bases de dados eletrônicas, como Scopus, Web of Science, SciELO e Google Acadêmico, utilizando descritores como “hidrogênio verde”, “transição energética”, “descarbonização”, “energia renovável”, “eletrólise”, “armazenamento de energia”, “Brasil” e “políticas públicas”. A seleção dos trabalhos foi realizada com base na relevância do tema, na qualidade da pesquisa e na data de publicação, priorizando trabalhos publicados nos últimos cinco anos (2019-2024).
Foram selecionados para análise artigos científicos, teses e dissertações que abordam o tema do hidrogênio verde e sua relação com a transição energética, com foco em diferentes aspectos, como:
Produção e tecnologias do hidrogênio verde: diferentes tecnologias de eletrólise, eficiência, custos e escalabilidade (Marques, 2024; Lima Filho, 2024; Cerutti et al., 2023).
Aplicações do hidrogênio verde: transporte, indústria, geração de energia, edifícios e outras aplicações (Santos et al., 2024; Almeida, 2024; Santos, 2021).
Desafios e oportunidades para o hidrogênio verde: custos de produção, infraestrutura, regulação, políticas públicas e perspectivas futuras (Oliveira, 2024; Do Vale Costa, 2024; Nunes e Gonçalves, 2024; Pimentel, 2024).
O hidrogênio verde no contexto brasileiro: potencial, desafios, oportunidades e políticas públicas (Baeta, 2021; Silva, 2024; Guerra, 2024).
A análise dos trabalhos selecionados foi realizada de forma crítica e sistemática, buscando identificar as principais contribuições, lacunas e contradições na literatura. Os resultados da análise foram organizados e sintetizados de forma a responder à questão de pesquisa e atingir os objetivos propostos no estudo.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A análise da literatura sobre o hidrogênio verde (H2V) revelou um consenso quanto ao seu papel estratégico na transição energética global. O H2V, produzido a partir de fontes renováveis, desponta como uma solução promissora para descarbonizar setores difíceis de eletrificar, como o transporte pesado, a indústria e a produção de fertilizantes, contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) e a mitigação das mudanças climáticas (Almeida, 2024; Leal, 2023; Garcia, 2024).
Os estudos analisados evidenciam o potencial do H2V para impulsionar a transição energética e a descarbonização da economia, alinhando-se com as metas estabelecidas no Acordo de Paris e os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU. A versatilidade do H2V permite sua aplicação em diversos setores, desde a geração de energia elétrica e o aquecimento de edifícios até o abastecimento de veículos elétricos a célula a combustível (FCEV) e a produção de combustíveis sintéticos (Santos et al., 2024; Marques, 2024).
A capacidade de armazenamento de energia em larga escala também coloca o H2V como um componente chave para a integração de fontes renováveis intermitentes, como a solar e eólica, garantindo a estabilidade e segurança do sistema energético (Ferreira e Machado, 2021). Essa característica é fundamental para superar os desafios da intermitência das fontes renováveis e construir um sistema energético mais resiliente e flexível.
No entanto, a análise da literatura também revelou desafios significativos para a produção e utilização em larga escala do H2V. Os custos de produção ainda são relativamente elevados em comparação com os combustíveis fósseis, demandando avanços tecnológicos e economias de escala para tornar o H2V mais competitivo (Oliveira, 2024; Pimentel, 2024).
A necessidade de desenvolvimento de infraestrutura de produção, transporte e armazenamento também representa um desafio para a implementação do H2V em larga escala (Oliveira, 2024; Do Vale Costa, 2024). A construção de gasodutos, estações de abastecimento e sistemas de armazenamento requer investimentos significativos e um planejamento de longo prazo.
Outro desafio apontado pelos estudos é a eficiência do processo de eletrólise, que ainda apresenta perdas de energia e demanda pesquisas e desenvolvimento de tecnologias mais eficientes (Pimentel, 2024). A busca por novas tecnologias de eletrólise, como a eletrólise de alta eficiência e a fotólise, é crucial para a redução dos custos e a competitividade do H2V no mercado.
No contexto brasileiro, a análise da literatura revela um grande potencial para o país se tornar um líder na produção e exportação de H2V, aproveitando a abundante disponibilidade de recursos renováveis, como a solar e eólica (Baeta, 2021; Silva, 2024). No entanto, o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V no Brasil ainda se encontra em estágio inicial e enfrenta desafios como a necessidade de investimentos em infraestrutura, o desenvolvimento de um marco regulatório claro e estável, e a redução dos custos de produção.
O governo brasileiro tem demonstrado interesse em incentivar o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V, com a criação do Programa Nacional do Hidrogênio (PNH2) em 2021 (Nunes e Gonçalves, 2024). O PNH2 visa promover a produção e o uso do H2V no país, criando um ambiente regulatório favorável, estimulando a pesquisa e desenvolvimento, e apoiando a implementação de projetos de H2V.
A cooperação internacional também tem sido apontada como um fator importante para o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V no Brasil. Parcerias com países como a Alemanha, que possui tecnologia avançada na produção e utilização de H2V, podem acelerar o desenvolvimento do mercado brasileiro e promover a transferência de tecnologia (Sousa, 2022).
A análise da literatura também revelou a importância da participação da sociedade no debate sobre o H2V. Estudos como o de Benvindo et al. (2023) sobre o comportamento do consumidor frente à adoção do H2V destacam a necessidade de conscientizar a população sobre os benefícios do H2V e engajá-la na transição energética.
Em relação às perspectivas futuras, a literatura aponta para um crescimento significativo do mercado de H2V nas próximas décadas, impulsionado pela queda nos custos de produção, pelos avanços tecnológicos e pelas políticas de incentivo à transição energética (Pimentel, 2024). O H2V deve desempenhar um papel cada vez mais importante na descarbonização da economia, contribuindo para a construção de um futuro energético sustentável.
No entanto, a literatura também alerta para os desafios que o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V ainda enfrenta, como a necessidade de investimentos em infraestrutura, o desenvolvimento de um marco regulatório claro e estável, e a garantia da sustentabilidade da produção de H2V.
É fundamental que o Brasil aproveite seu potencial para liderar a produção e exportação de H2V, investindo em pesquisa e desenvolvimento, infraestrutura e um marco regulatório adequado. A transição para uma economia de baixo carbono demanda ações conjuntas do governo, da indústria e da sociedade, e o H2V tem um papel fundamental a desempenhar nesse processo.
5 CONCLUSÃO
Este estudo, por meio de uma revisão de literatura abrangente, buscou analisar o papel estratégico do hidrogênio verde (H2V) na transição energética, investigando seus benefícios, desafios e perspectivas futuras, tanto no contexto global quanto no brasileiro. A análise dos trabalhos científicos selecionados permitiu concluir que o H2V, produzido a partir de fontes renováveis, desponta como uma solução promissora para descarbonizar setores difíceis de eletrificar, como o transporte pesado, a indústria e a produção de fertilizantes, contribuindo significativamente para a mitigação das mudanças climáticas e o desenvolvimento sustentável.
O H2V destaca-se por sua versatilidade, podendo ser utilizado em diversas aplicações, desde a geração de energia elétrica e o aquecimento de edifícios até o abastecimento de veículos elétricos a célula a combustível (FCEV) e a produção de combustíveis sintéticos. Sua capacidade de armazenamento em larga escala o torna um componente essencial para a integração de fontes renováveis intermitentes, como a solar e eólica, garantindo a estabilidade e segurança do sistema energético.
No entanto, o estudo também evidenciou os desafios que a produção e utilização em larga escala do H2V ainda enfrentam, como os custos de produção, a necessidade de desenvolvimento de infraestrutura e a eficiência do processo de eletrólise. Superar esses desafios demandará avanços tecnológicos, investimentos em pesquisa e desenvolvimento (P&D), e políticas públicas que incentivem a produção e o uso do H2V.
No contexto brasileiro, o estudo confirmou o grande potencial do país para se tornar um líder na produção e exportação de H2V, aproveitando a abundante disponibilidade de recursos renováveis. No entanto, o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V no Brasil ainda requer investimentos em infraestrutura, a criação de um marco regulatório claro e estável, e a redução dos custos de produção.
O estudo contribui para o aprofundamento do debate sobre o papel do H2V na transição energética, fornecendo subsídios para a formulação de políticas públicas e estratégias que promovam o desenvolvimento sustentável e a descarbonização da economia. Espera-se que os resultados da pesquisa estimulem o desenvolvimento da cadeia de valor do H2V no Brasil e sua consolidação como um vetor energético chave para um futuro mais limpo e sustentável.
REFERÊNCIAS
ALMEIDA, Juan Felipe Pereira de. Sustentabilidade ESG (Environmental, Social, and Corporate Governance): a indústria de petróleo e gás como atores fundamentais na transição energética. 2024.
BAETA, Fernanda. O Brasil na transição energética para o hidrogênio verde. 2021.
BENVINDO, JANAINA DOS SANTOS et al. COMPORTAMENTO DO CONSUMIDOR FRENTE À ADOÇÃO DO HIDROGÊNIO VERDE NA ERA DA TRANSIÇÃO ENERGÉTICA: análise das relações causais diretas entre crenças, atitude e comportamento. 2023.
CERUTTI, Alef Júlio Schaefer et al. Energia Eólica Offshore, um caminho para a transição energética: uma abordagem no contexto do panorama Offshore, Hidrogênio Verde e ESG. 2023.
DO VALE COSTA, Caio Leonardo. A câmara de promoção de segurança jurídica como mecanismo de harmonização no âmbito da regulação do hidrogênio verde. 2024. Tese de Doutorado. Universidade de Fortaleza.
FERREIRA, Thiago Vasconcellos Barral; MACHADO, Giovani Vitória. O papel do planejamento na transição energética: mais luz e menos calor. Revista Brasileira de Energia, v. 27, n. 2, 2021.
GARCIA, Gessika da Silva. Hidrogênio verde: seu papel estratégico na transição energética. 2024.
GUERRA, Wander. A Petrobras e o Estado do Rio de Janeiro na rota da transição energética global. Cadernos do Desenvolvimento Fluminense, n. 26, 2024.
LEAL, José Adriel da Silva. Sustentabilidade e inovação: o papel das células à combustível de hidrogênio na transição energética brasileira. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso.
LIMA FILHO, Fernando José Silva. Hidrogênio verde e transição energética. 2024.
LOPES, Lucas Canzano Areias. Potencialidades e desafios do hidrogênio verde no contexto brasileiro. 2024.
MARQUES, João Pedro Branco de Carvalho. Projecto e dimensionamento de uma unidade de produção e armazenamento de hidrogénio verde. 2024. Dissertação de Mestrado.
NUNES, Cláudia R. Pereira; GONÇALVES, Rafael Ribeiro. Desafios da Regulação do Hidrogênio Verde no Brasil e na Índia: Uma transição energética sustentável no BRICS?. Cadernos de Dereito Actual, n. 24, p. 165-184, 2024.
OLIVEIRA, Bianca Lima de Carvalho. Transição energética no Brasil: comparação da infraestrutura do hidrogênio com outras fontes. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso.
PIMENTEL, Paula Emília Oliveira. Cenários para a transição energética no Brasil 2040. 2024.
SANTOS, Vitor Manuel. O papel do hidrogênio na transição energética mundial e seus desdobramentos no sistema energético brasileiro. A geopolítica da energia do século XXI, 2021.
SANTOS, Lucas Manuel Gomes dos et al. Hidrogênio verde: revolucionando o future da energia limpa. 2024.
SILVA, Brenda Estefany Maria da. Potencial do hidrogênio verde no Brasil frente aos desafios da alta integração de fontes renováveis ao Sistema Interligado Nacional. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso.
SOUSA, Eduardo Caetano de. Transição energética e ação climática: uma nova realidade na estratégia de segurança e defesa nacional. JANUS 2022-O PAÍS QUE SOMOS O (S) MUNDO (S) QUE TEMOS: Um roteiro para o conceito estratégico na próxima década, p. 116-119, 2022.
1Formação acadêmica mais alta com a área, Instituição de formação, Cidade – Estado, País. E-mail: olecramjr@gmail.com
2Mestre em Engenharia Elétrica, Centro Universitário Santo Agostinho, Teresina – Piauí.E-mail: jaciaracso@unifsa.com.br