Produção de hidrogênio (Power to Gas) e suas aplicações na matriz energética

Resumo

Resumo. Nos últimos anos há um aumento da participação das fontes intermitentes (eólica e solar) na matriz energética em diversos países e no Brasil. Esse novo contexto promove a descarbonização na matriz energética, o aumento da capacidade de produção de energia elétrica, ocasionando períodos de baixos preços de eletricidade e oferecendo uma oportunidade para o desenvolvimento de processos eletrointensivos flexíveis. O uso de medidas operacionais apropriadas relacionadas com a integração da rede elétrica existente e o mercado energético possibilita o desenvolvimento de processos denominados Power to Gas (PtG), que promove a conversão do excedente de eletricidade para outros transportadores de energia e produtos químicos úteis, dentre eles o hidrogênio, que pode ser obtido a partir da eletrólise da água. Atualmente as principais tecnologias de produção de hidrogênio eletrolítico são: alcalina, membrana de troca de prótons (PEM) e óxido sólido (SOEC). A eletrólise alcalina é uma tecnologia madura e amplamente utilizada na indústria. A eletrólise PEM encontra-se em fase inicial de comercialização, enquanto a SOEC ainda é usada em menor escala em projetos de pesquisa e demonstração. Nesse contexto, esse artigo faz uma síntese do atual estado da arte da tecnologia de produção de hidrogênio eletrolítico, analisando sua posterior injeção em tubulações de gás natural existente no Brasil. Essa análise é feita também em relação aos projetos desenvolvidos em outros países, mostrando as vantagens e as desvantagens do caso brasileiro em relação aos demais. Por fim, apresenta-se uma simulação de uma planta solar fotovoltaica e as relações entre a eletricidade produzida, a quantidade de hidrogênio gerada e as vazões que podem ser injetadas em algumas redes de gás natural existentes, desde que autorizadas pela Agência Nacional do Petróleo – ANP