Hidrogênio pode ser utilizado em aquecimento de ambiente?

A crastinação tecnológica se refere a casos em que a promessa de uma tecnologia futura diminui o interesse na implantação de tecnologias existentes, confiáveis ​​e econômicas.

A crastinação tecnológica é uma caracterização apropriada das afirmações da indústria do gás em torno da adequação do hidrogênio como uma solução para descarbonizar edifícios, embora o aquecimento de ambientes com hidrogênio seja uma das opções pouco eficientes e bem mais caras entre as opções que estão disponíveis no mercado.

O hidrogênio verde emergiu como um queridinho da indústria do gás e daqueles que estão no caminhos para atingir as metas climáticas mais agressivas.

É uma solução para limpar os setores mais problemáticos da economia como a aviação, transporte marítimo e a siderurgia – onde a eletrificação enfrenta obstáculos técnicos.

No entanto, é uma solução ineficiente e cara fora dos aplicativos restritos onde é exclusivamente adequada para a tarefa.

Por exemplo, o hidrogênio verde é uma solução ineficiente e arriscada para descarbonizar aquecimento de ambientes, como edifícios e casas, em comparação com bombas elétricas de calor de alta eficiência e já disponíveis.

Apesar dessa realidade, e para proteger e perpetuar seu modelo de negócios, alguns players da indústria do gás estão cada vez mais divulgando os méritos do uso generalizado do hidrogênio em edifícios e estabelecendo as bases para sua implantação.

Isso poderia atrapalhar os investimentos em eficiência de construção e eletrificação, minar o progresso climático e prender os clientes em caminhos caros e ilusórios com hidrogênio pesado.

A queima de hidrogênio em residências também pode piorar a poluição do ar dentro de casa.

Os formuladores de políticas devem eliminar esta propaganda enganosa e buscar de forma decisiva a focar na ampla eletrificação como a solução de menor custo e menor risco para descarbonizar edifícios.

A queima de hidrogênio gera poluentes atmosféricos prejudiciais e ainda não se sabe até que ponto eles podem ser mitigados.

Essa realidade é reconhecida pelas concessionárias de gás da Califórnia; eles reconhecem que, devido às características químicas do hidrogênio, as misturas de hidrogênio e metano podem até gerar emissões mais altas de óxidos de nitrogênio prejudiciais à saúde do que o metano.

Em contraste, as bombas de calor produzem poluição zero do ar interno da casa aquecida ou edifício, eliminando a que não existe a combustão, e fornecem um caminho robusto para edifícios com emissão zero à medida que o fornecimento de eletricidade passa da geração de combustível fóssil para geração a partir do hidrogênio.

Uma solução ineficiente e arriscada em relação à eletrificação direta e eficiente

O hidrogênio pode, hipoteticamente, substituir o gás metano em prédios de aquecimento.

No entanto, uma série de estudos (aqui e aqui) estimam que o aquecimento de uma casa com hidrogênio verde exigiria 5 a 6 vezes mais eletricidade renovável do que o aquecimento dessa mesma casa com uma bomba de calor elétrica altamente eficiente.

Mais de 20 por cento da eletricidade é perdida na produção do hidrogênio e as bombas de calor de alta eficiência já disponíveis no mercado podem ser 4,5 vezes mais eficientes em relação às caldeiras de hidrogênio ainda não comerciais (figura abaixo).

Alcançar as metas climáticas dos EUA exigirá um aumento substancial na implantação de energia eólica e solar.

Um multiplicador quíntuplo desnecessário neste acúmulo de energias renováveis ​​aumentaria enormemente a dificuldade de limpar nossa economia.

Isso também aumenta os riscos potenciais do suprimento de hidrogênio, que devem ser devidamente considerados na avaliação da adequação de uma extensa agenda de hidrogênio.

Um grupo diversificado de partes interessadas europeias instigou seus governos a evitar a busca do hidrogênio como uma solução generalizada em aquecimento de ambiente nas casas e edifícios devido a essas limitações críticas.

Os formuladores de políticas em todo o mundo devem seguir esta recomendação.

O slogan “sem interrupção” é um mito: o hidrogênio requer dutos e eletrodomésticos modificados ou inteiramente novos

Alguns na indústria do gás argumentam que o uso de hidrogênio para aquecer edifícios é uma solução “sem interrupções” em relação à eletrificação, devido ao potencial de utilização da rede de gás existente para transportar o hidrogênio.

Mas essa afirmação ignora alguns desafios críticos.

O hidrogênio é um gás fundamentalmente diferente em relação ao gás metano:

• Quando misturado em altas proporções com o metano, suas propriedades químicas causam fragilização nos gasodutos de aço e diminuem sua integridade;
• É uma molécula muito menor do que o metano e, portanto, é mais propensa a vazamentos, com implicações importantes nos materiais necessários para os tubos.

O hidrogênio pode ser misturado ao metano em baixas proporções com investimentos mínimos no sistema de gás existente – talvez até 7% por energia, embora isso esteja sujeito a estudos em andamento.

No entanto, qualquer quantidade de hidrogênio que exceda o limite de 7 por cento provavelmente exigirá importantes medidas de reaproveitamento da rede ou a construção de uma rede de dutos de hidrogênio dedicada inteiramente nova.

As concessionárias em todo o mundo estão testando os efeitos do aumento da participação do hidrogênio verde nos dutos de gás natural.

Nossos aparelhos também não são feitos para funcionar com uma alta mistura de hidrogênio, ou seja, caldeiras a gás, fornos e fogões de cozinha teriam que ser substituídos por alternativas compatíveis com o hidrogênio, que atualmente não estão disponíveis para os consumidores.

Os altos custos e esforços associados a uma conversão em grande escala para hidrogênio, portanto, contestam decididamente a brilhante alegação de marketing “sem interrupção”.

Riscos do caro sistema de energia “superdimensionado”

Alguns afirmam que o uso generalizado de hidrogênio em edifícios proporcionaria uma grande economia na infraestrutura de transmissão e distribuição elétrica em relação à eletrificação de edifícios.

No entanto, essa premissa é questionável, pois ignora seletivamente o quadro mais amplo.

Embora possa gerar alguma economia na infraestrutura de distribuição de eletricidade, um caminho específico para o hidrogênio exigiria uma nova grande infraestrutura em outras partes do sistema devido à sua eficiência muito menor em relação à eletrificação e à necessidade de uma rede compatível com o hidrogênio.

Um estudo da European Climate Foundation descobriu que a economia na infraestrutura de rede elétrica em um caso de alto teor de hidrogênio seria muito menor do que o aumento dos custos em projetos renováveis, eletrolisadores e instalações de armazenamento para produzir e armazenar hidrogênio verde, e na manutenção e reforma da rede de gás para transportar o hidrogênio.

Este “superdimensionamento” da infraestrutura de energia aumenta drasticamente os custos do sistema energético e as contas de energia das residências em relação aos casos de grande eletrificação.

As afirmações de marketing em torno dos méritos do futuro, o uso generalizado de hidrogênio em aquecimento de edifícios poderia enfraquecer o suporte à eletrificação entre legisladores e reduzir os investimentos relacionados.

É provável que essas afirmações duvidosas e que muitas vezes são feitas com a intenção de atrasar investimentos cruciais na transição da infraestrutura fóssil.

Esta crastinação tecnológica corre o risco de minar o progresso climático, já que vários estudos (aqui e aqui) concluíram que a eletrificação rápida de edifícios e os retrofits de eficiência nesta década são essenciais para cumprir a nova meta dos EUA para 2030 em Paris e a meta de emissões líquidas de efeito estufa para 2050.

Além disso, investir continuamente no sistema de gás existente com o perspectiva de reaproveitamento para o hidrogênio (uma proposta atraente para empresas de gás) corre o risco de prender os clientes em um caminho caro para a real descarbonização da área de energia.

Também poderia resultar no encalhe das atuais redes de gás ou hidrogênio, após uma mudança definitiva para a eletrificação, cujos custos seriam arcados pelos clientes.

Recomendações para formuladores de políticas: ignorar o ruído e priorizar a eletrificação e a eficiência dos edifícios

Os formuladores de políticas devem priorizar a eletrificação e a eficiência dos edifícios como a solução amplamente comprovada com melhor custo-benefício para edifícios.

Mais especificamente:

• Os formuladores de políticas devem evitar estes ruídos e prosseguir decisivamente com a implantação generalizada de bombas elétricas de calor de alta eficiência para aquecimento de casas e edifícios, atualizações de eficiência energética e o desenvolvimento de políticas inteligentes de gestão da demanda. O hidrogênio pode ter um papel de suporte em contextos de nicho, e tal proposição pode ser investigada com base em avaliações independentes.

• Os formuladores de políticas devem ter cautela com os esforços para continuar despejando muito dinheiro na manutenção e expansão da rede de gás, com base no futuro reaproveitamento ao hidrogênio, e em vez disso implantar um processo de planejamento para seu descomissionamento gradual de uma maneira que proteja clientes e trabalhadores. Reaproveitar partes da rede de gás é uma proposta atraente para atender setores desafiadores que podem exigir acesso prioritário ao hidrogênio – como a siderurgia e o transporte marítimo – e esta oportunidade deve ser examinada mais detalhadamente.

O aviso final mostrado pelo mais recente relatório climático da ONU confirma que não podemos mais adiar decisões táticas e inviabilizar ações comprovadas sobre o clima que são necessárias hoje. O hidrogênio verde tem o potencial de desempenhar um papel fundamental na redução de emissões em setores difíceis de eletrificar. Mas os o aquecimento de casas e edifícios realmente não são os lugares para a queima do hidrogênio.