A Austrália está em uma encruzilhada na corrida global do hidrogênio

A Austrália está em uma encruzilhada na corrida global do hidrogênio Energias renováveis ​​ou combustíveis fósseis? A forma como o hidrogênio é produzido faz uma grande diferença na intensidade de suas emissões. Shutterstock 

Há grande empolgação com o potencial da Austrália em produzir hidrogênio como combustível limpo em grande escala, para exportação para países como Alemanha, Japão e Coréia do Sul.

O hidrogênio (H₂) é um transportador de energia útil e não libera gases de efeito estufa quando essa energia é recuperada. Mas o dióxido de carbono (CO₂) pode ser emitido quando o hidrogênio é produzido, dependendo se o processo usa energia renovável ou combustíveis fósseis.

Dr. Alan Finkel - conselheiro especial do governo federal para tecnologia de baixas emissões e ex-cientista-chefe - dito este mês: “O mundo vai precisar de muito hidrogênio, então quanto mais maneiras de obtermos esse hidrogênio, melhor”.

BUT nossa análise, lançado hoje, mostra que a produção de hidrogênio a partir de combustíveis fósseis acarreta riscos significativos. O processo pode emitir emissões substanciais de gases de efeito estufa - e capturar essas emissões em uma taxa alta pode tornar o processo mais caro do que o hidrogênio produzido a partir de energia renovável. Essas descobertas têm grandes implicações, já que a Austrália parece se tornar uma superpotência de hidrogênio.

Hidrogênio 'limpo' do carvão ou gás?

O “hidrogênio verde” com emissões zero é produzido por meio da eletrólise da água, quando o processo é alimentado por energia renovável.

O hidrogênio também pode ser produzido a partir de combustíveis fósseis - incluindo carvão e gás. Isso pode levar a muitas emissões de CO₂, mesmo quando parte do carbono é capturado e armazenado.

Vários documentos de estratégia deixam a porta aberta para a Austrália produzir hidrogênio de “baixas emissões” a partir de combustíveis fósseis. Isso inclui o Estratégia Nacional de Hidrogênio Finkel liderou como cientista-chefe, e o governo federal Roteiro de investimento em tecnologia.

Em uma recente Ensaio Trimestral, Finkel disse que o CO₂ da produção de hidrogênio precisará ser capturado e armazenado - na verdade, argumentou ele, os países importadores insistiriam nisso. Isso, diz Finkel, significa que o hidrogênio dos combustíveis fósseis seria “hidrogênio limpo”.

Mas as taxas de captura e armazenamento de carbono (CCS) variam. E quanto maior a taxa de emissões capturadas e armazenadas com segurança no subsolo, mais caro é o processo.

Um foco na intensidade das emissões

Globalmente, apenas algumas usinas de hidrogênio em grande escala operam atualmente, e as taxas de captura de carbono alcançadas na prática raramente são relatadas.

Ao avaliar se uma fonte de combustível é de baixo carbono, calculamos sua “intensidade de emissões”. Isso se refere a quantos quilogramas de CO₂ estão associados à energia produzida.

Nossas análise descobriram que a intensidade das emissões dos sistemas de produção de hidrogênio baseados em combustíveis fósseis são substanciais, mesmo com a captura de carbono.

Por exemplo, a produção de hidrogênio a partir do carvão, se 90% das emissões forem capturadas, tem uma intensidade de emissões não muito inferior à de usar gás para o mesmo conteúdo energético. O mesmo vale para o hidrogênio do gás, com taxa de captura de 56%.

Nossa análise também leva em consideração as chamadas “emissões fugitivas” liberadas durante a extração e processamento de combustíveis fósseis. Eles são normalmente ignorados, mas são significativos.

De acordo com as regras de contabilidade globais, as emissões da produção de hidrogênio serão contabilizadas no inventário do país produtor. Mas muitos importadores de hidrogênio preocupados com as mudanças climáticas vão querer saber quais emissões foram liberadas na produção.

Isso pode ser feito por meio de esquemas de certificação de hidrogênio. Por exemplo, a União Europeia desenvolveu o Certificado de Garantia de Origem esquema que explica as origens do hidrogênio usado. Inclui informações sobre se o hidrogênio foi produzido usando fontes de energia renováveis ​​ou não renováveis ​​(como nuclear ou combustíveis fósseis com CCS).

Sob este esquema, apenas o hidrogênio produzido a partir do gás natural com uma alta taxa de captura de carbono (em torno de 90%) poderia ser chamado de hidrogênio de “baixo carbono”.

Essas altas taxas de captura são assumidas em principais relatórios e estratégias nacionais - incluindo as da Austrália - mas não foram alcançadas em uma planta comercial de grande escala. Tomakomai CCS do Japão projeto de demonstração alcançou uma taxa de captura de 90% - mas a um custo muito alto.

A Austrália está em uma encruzilhada na corrida global do hidrogênio Intensidade de emissões de diferentes combustíveis. Autores Fornecidos

Agora, uma olhada nos custos

No momento, produzir hidrogênio com combustíveis fósseis geralmente custa menos do que produzi-lo com eletrólise movida a energias renováveis. Mas o custo da eletrólise com energia renovável está caindo e pode se tornar mais barato do que combustível fóssil com opções de captura de carbono, como mostra o gráfico abaixo.

Nossa análise encontrou o hidrogênio do gás ou carvão custa entre US $ 1.66 e US $ 1.84 por quilograma sem que o carbono seja capturado e armazenado. Isso sobe para entre US $ 2.09 e $ 2.23 por quilograma, com altas taxas de captura de carbono.

Uma penalidade de carbono, como a aplicada na Europa, tornaria o hidrogênio dos combustíveis fósseis mais caro. Uma penalidade de US $ 50 por tonelada de CO₂ empurra a estimativa de custo de produção central para entre US $ 2.24 e $ 3.15 por quilograma.

Em comparação, a Austrália Roteiro de investimento em tecnologia estabeleceu uma meta de produção de “hidrogênio limpo” por menos de A $ 2 por quilo, ou US $ 1.43.

O verdadeiro custo de evitar carbono usando CCS varia amplamente e muitas vezes não é bem definido. As projeções de custo atuais baseiam-se em estimativas otimistas dos custos de transporte e armazenamento de CO₂ e geralmente não incluem custos de monitoramento e verificação para armazenamento de longo prazo.

Então, como tudo isso se compara ao hidrogênio “verde”?

Nossa análise descobriram que a estimativa média para eletrólise baseada em energias renováveis ​​cai de US $ 3.64 por quilograma hoje para bem abaixo de US $ 2 por quilograma.

O custo de produção de hidrogênio com energias renováveis ​​depende principalmente do custo da eletricidade, bem como do custo de capital e da intensidade de uso do eletrolisador. O custo da energia solar e eólica caiu drasticamente na última década, e este tendência é provável que continue.

Como os eletrolisadores são implantados em escala, seus custos podem diminuir rapidamente - empurrando para baixo o custo do hidrogênio verde.

Mais pode não ser melhor

Então, o que tudo isso significa? Se a Austrália prosseguir com a produção de hidrogênio a partir de combustíveis fósseis, surgirão dois riscos possíveis.

Se as taxas de captura de carbono forem baixas, podemos travar um novo sistema de energia com altas emissões. E se as taxas de captura forem altas, essas instalações de produção ainda podem se tornar não competitivas. Isso aumenta o risco de ativos perdidos - investimentos com vida econômica curta, que não apresentam um retorno viável.

As decisões de investimento para a produção de hidrogênio em grande escala serão, em última instância, tomadas pelas empresas, com base na viabilidade comercial. Mas os governos têm um papel importante desde o início, pois definem as expectativas e auxiliam os projetos-piloto. A rota dos combustíveis fósseis está se tornando uma aposta mais arriscada.A Conversação

Sobre o autor

Thomas Longden, Fellow, Crawford School of Public Policy, Universidade Nacional Australiana; Fiona J BeckPesquisador sênior, Universidade Nacional Australianae Frank jotzo, Diretor, Centro para Política de Energia e Clima, Universidade Nacional Australiana

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Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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