O hidrogênio pode ser o elemento mais abundante no universo, mas na Terra, ele não existe por conta própria livremente. Existem muitas maneiras de produzir hidrogênio. Pode ser derivado de combustíveis fósseis ou produzido através de eletrólise: dividindo moléculas de água com eletricidade. Além disso, o hidrogênio é produzido como um subproduto de processos químicos. Mais de 95% do hidrogênio atualmente produzido é derivado de combustíveis fósseis, e o restante da água com eletricidade através da eletrólise. A produção de hidrogênio através da eletrólise tem uma eficiência de cerca de 60-70%. Se o hidrogênio convertido precisar ser transformado de volta em eletricidade, por exemplo, através da combustão, a eficiência de ida e volta do processo é de apenas cerca de 30%. Consequentemente, o hidrogênio não é uma alternativa eficiente para o uso direto da eletricidade.
Devido à sua natureza ecológica, o hidrogênio produzido com eletricidade renovável é referido como hidrogênio verde. A quantidade de hidrogênio verde que precisaremos no futuro é enorme. Para ilustrar, a quantidade de eletricidade renovável necessária para produzir hidrogênio verde suficiente para cobrir a atual produção de hidrogênio fóssil por si só supera o consumo anual de eletricidade da UE. Isso significaria 4.000 TWh ou cerca de 160.000 novos grandes parques eólicos de 6 MW. Um bom ponto de partida, com certeza.
Na luta contra as alterações climáticas, temos de utilizar todos os instrumentos à nossa disposição. Em todo o mundo, existem grandes iniciativas sobre a produção de hidrogênio verde em larga escala. A Comissão Europeia estima que, nas próximas três décadas, os governos europeus investirão um total de 470 mil milhões de euros em hidrogénio renovável. Na transição verde, o hidrogênio é visto como tendo um grande potencial como uma forma de armazenamento de energia que igualaria os picos de produção na produção de energia renovável. Em termos práticos, isso significaria produzir hidrogênio com eletricidade excedente gerada por usinas solares e parques eólicos descentralizados. Esse hidrogênio atuaria como armazenamento para a energia produzida.
Combustão de hidrogênio – considerações e aplicações especiais
“A Oilon tem mais de 30 anos de experiência na queima de combustíveis que contêm hidrogênio. Oferecemos vários modelos de queimadores compatíveis com hidrogênio”, diz o diretor de tecnologia da Oilon, Joonas Kattelus.
Toda a gama de queimadores para combustíveis gasosos da Oilon é adequada para queimar misturas com até 20% de teor de hidrogênio sem modificação. Se o teor de hidrogênio for aumentado para 20-70%, uma estrutura de bico projetada especificamente para o propósito deve ser usada. Em níveis mais altos (70-100%) e quando há variação no teor de hidrogênio do combustível, uma solução abrangente projetada para a combustão de hidrogênio geralmente é necessária.
Em comparação com o gás natural, 100% de hidrogênio tem uma menor densidade e teor de energia por unidade de volume. O hidrogênio puro é extremamente inflamável e queima muito intensamente com uma chama quente. O hidrogênio precisa ser alimentado na zona de chama de uma forma que evite danos aos bicos e estruturas do queimador. Também é importante que o fluxo de combustível e sua vazão estejam adequadamente alinhados e controlados. Existem algumas outras limitações, como que as soluções de queimador de pré-mistura são inadequadas para queimar 100% de hidrogênio. Como o hidrogênio é extremamente inflamável, a segurança é uma prioridade absoluta. Todos os gasodutos devem estar equipados para purgar as linhas com gás não combustível. A solução mais comum é usar nitrogênio para liberar hidrogênio dos tubos quando o queimador é desligado.
Hidrogênio como combustível
“A Oilon projetou e entregou centenas de queimadores para diferentes misturas de hidrogênio em todo o mundo. O teor de hidrogênio varia de alguns por cento até 100 por cento. Ao longo dos anos, acumulamos uma vasta experiência no campo. Graças a isso, estamos bem equipados para utilizar hidrogênio na combustão do queimador”, diz Kattelus.
Um caso de uso típico para a combustão de hidrogênio é a indústria metalúrgica com suas temperaturas de produção extremamente altas. Outro setor que utiliza o hidrogênio como fonte de energia é a indústria química, onde o hidrogênio é produzido como subproduto. Para refinarias de petróleo, a Oilon entregou vários projetos em que o combustível utilizado é o gás da refinaria. A composição química dos gases da refinaria tende a variar muito, o que significa que há grandes flutuações no teor de hidrogênio.
Na produção de aço, o gás de coque (COG) gerado como parte do processo e o gás de alto-forno (BFG) são comumente usados como fonte de energia. O COG tem um alto teor de hidrogênio, enquanto o teor de hidrogênio do BFG é menor. Alguns dos projetos COG e BFG que a Oilon concluiu envolveram requisitos de emissão extremamente rigorosos. Além disso, a Oilon tem uma vasta experiência na combustão de gás da cidade. Dependendo do processo de produção, o teor de hidrogênio do combustível pode variar muito, sendo os níveis mais altos de 70%.