O uso da energia solar para produzir hidrogénio pode ser alcançada por dois processos: eletrólise da água usando eletricidade gerada por energia solar e separação direta da água com a energia solar.
(...) Quando fará sentido produzir hidrogénio a partir da eletricidade gerada por energia solar? A resposta é que queremos produzir hidrogénio sempre que a eletricidade não puder ser usada - fora do pico em áreas remotas e durante variações sazonais. O hidrogénio da energia eólica, hidroelétrica, geotérmica ou qualquer outra forma de eletricidade gerada por energia solar é valioso quando o recurso não corresponde ao perfil de carga da rede elétrica.
_____Fonte: Florida Solar Center Energy
Ponto de situação da produção de hidrogénio a partir de energia solar:
- Existem sinergias importantes entre o hidrogénio e energia renovável. O hidrogênio pode impulsionar o crescimento do mercado de eletricidade renovável e ampliar o alcance de soluções renováveis.
- Dois desenvolvimentos importantes contribuíram para o crescimento do hidrogénio nos últimos anos: o custo do produção de hidrogénio a partir de fontes renováveis diminuiu e continua a cair, enquanto a urgência da mitigação das emissões de gases de efeito estufa aumentou, e muitos países começaram a tomar medidas para descarbonizar suas economias (...). O debate sobre o hidrogénio evoluiu nas últimas duas décadas, com uma mudança de enfoque nas aplicações para a indústria automóvel para setores de descarbonização difícil, como indústrias de uso intensivo de energia, tais como transporte rodoviário, aviação, e aquecimento.
- As opções atuais e futuras de fornecimento incluem: produção de hidrogénio baseado em combustível fóssil (hidrogénio cinza); baseada em combustíveis fósseis combinada com captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS; hidrogénio azul); e a partir de fontes renováveis (hidrogénio verde).
- Os eletrolisadores estão a aumentar rapidamente, de escala de megawatts (MW) - para gigawatt (GW), à medida que a tecnologia continua a evoluir. (...) Prevê-se que os custos do eletrolisador de USD $ 840 por quilowatt (kW) hoje caiam pela metade até 2040 a 2050, enquanto os custos de eletricidade renovável continuarão a cair também. O hidrogénio renovável logo se tornará a opção mais barata de fornecimento de hidrogénio limpo para muitas aplicações.
- Por unidade de energia, os custos de fornecimento de hidrogénio são de 1,5 a 5 vezes os do gás natural. Aplicações de hidrogénio de baixo custo e alta eficiência garantem essa diferença de preço. Além disso, a descarbonização de uma parcela significativa das emissões globais exigirá hidrogénio limpo ou combustíveis derivados de hidrogénio. Atualmente, perdas significativas de energia ocorrem na produção, transporte e conversão de hidrogénio. Reduzir essas perdas é fundamental para a redução do custo de fornecimento de hidrogénio.
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Fonte: IRENA (2019), Hydrogen: A renewable energy perspective, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi
Conversão de pipelines de gás natural:
Estudos sugerem que os sistemas de pipeline de gás natural podem ser convertidos para gás hidrogénio com baixo investimento necessário. Um estudo recente para a Holanda conclui que os seus dutos de distribuição podem ser convertidos em gás hidrogénio com a substituição de compressores e juntas (DNV GL, 2017a). A extensão em que os sistemas de distribuição precisam de ajustes também varia. Enquanto os dutos de plástico geralmente são adequados para o gás hidrogénio, os antigos dutos de ferro fundido (nas cidades) não são. (...) Presentemente, os padrões limitam a quantidade de hidrogénio que pode ser usada nos sistemas de distribuição de gás natural.
(...) O uso conjunto da infraestrutura de gás natural para hidrogénio e gás natural pode ser uma estratégia de transição em que todos beneficiarão. Para o hidrogénio, isso permitiria uma expansão da produção a partir de fontes renováveis e da indústria de eletrolisadores, aproveitando (...) a infraestrutura de gasodutos. Por sua vez, isso pode ajudar a alavancar o papel do gás natural como combustível de transição com baixo teor de carbono.
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Fonte: IRENA (2019), Hydrogen: A renewable energy perspective, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi
Perspetiva do custo de produção de hidrogénio por tipo de tecnologia:
A produção hidrogénio a partir de projetos fotovoltaicos (PV) deverá alcançar competitividade com combustíveis fósseis nos próximos cinco anos, especificamente contra o steam methane reforming (SMR) do gás natural acoplada a captura e armazenamento de carbono (CCS) a um nível de preço do gás natural na ordem de USD $ 8 por milhão de Btus. No caso de projetos fotovoltaicos de baixo custo, isso poderá ser alcançado em oito anos. De 2030 a 2040, os custos de hidrogénio renovável cairão abaixo dos de origem fóssil com CCS em todos os casos.
[Assim,] os custos futuros do hidrogénio verde ficarão abaixo dos custos dos combustíveis fósseis de hidrogénio azul. Em 2035, as energias renováveis de custo médio também começarão a tornar-se competitivas. Os preços as emissões de CO₂ de combustíveis fósseis melhoram ainda mais a competitividade do hidrogénio verde.
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Fonte: IRENA (2019), Hydrogen: A renewable energy perspective, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi
