A fábrica de hidrogênio do futuro. Crédito:Fraunhofer IFF
O hidrogênio é indispensável para uma transição bem-sucedida para energias renováveis e cumprimento das metas climáticas. É o bloco de construção essencial do acoplamento do setor. Embora ofereça uma opção ecologicamente correta para atender à demanda da indústria por eletricidade, calor e transporte, esta fonte de energia versátil só é ecológica quando é proveniente de fontes renováveis. O Instituto Fraunhofer para Operação de Fábrica e Automação IFF tem um IFF orientado pela demanda, distribuído, solução modular que produz e distribui hidrogênio verde.
A única maneira de conter o aquecimento global é reduzir as emissões de gases de efeito estufa em escala global. As tecnologias Power-to-X são consideradas um meio promissor para esse fim:a eletricidade proveniente de fontes renováveis é convertida em hidrogênio para alimentar veículos com células de combustível, por exemplo. Pesquisadores do Fraunhofer IFF em Magdeburg estão levando isso um passo adiante. Eles estão estabelecendo um projeto para a produção e distribuição distribuída e modular de hidrogênio verde para a indústria, negócios e transporte em toda a cadeia de valor com sua fábrica de hidrogênio do futuro. "A eletricidade proveniente do sol e do vento é usada para dividir a água em hidrogênio e oxigênio em um processo chamado eletrólise. O hidrogênio é armazenado e pode ser convertido por células de combustível em veículos em eletricidade que os alimenta. Temos principalmente frotas de veículos com vans e empilhadeiras operando em parques industriais e empresariais em mente aqui, "diz o Dr. Torsten Nascimento, um cientista pesquisador no Fraunhofer IFF. “Além disso, queremos fornecer eletricidade, gás e calor para a indústria. O hidrogênio produzido durante a eletrólise pode ser injetado na rede de gás, usado como combustível, convertido em metano ou metanol, e disponibilizados como matéria-prima industrial. "
Acoplando a produção de hidrogênio em uma usina de biogás
Os cientistas pesquisadores estão desenvolvendo subcomponentes expansíveis modularmente que podem ser interconectados e integrados em parques industriais e empresariais, que lhes permitirá implementar seu projeto de fábrica de hidrogênio. Processos eletroquímicos ou bioquímicos são usados para produzir hidrogênio, dependendo das condições do local. "Não é possível construir usinas eólicas e fotovoltaicas em todos os lugares. Estamos optando por soluções específicas para o local e usando usinas de biogás para a produção sempre que possível. Os planos para uma usina piloto perto de Gommern na Saxônia-Anhalt estão sendo elaborados. O resultado é sempre hidrogênio verde, "explica o engenheiro Nascimento.
O Fraunhofer IFF está trabalhando junto com MicroPro GmbH e Streicher Anlagenbau GmbH &Co. KG no projeto HyPerFerMent I para produzir hidrogênio renovável a partir de biomassa. Eles estão empregando um processo especial de fermentação microbiana semelhante à produção de biogás para produzir hidrogênio diretamente a partir de resíduos orgânicos. Os metabólitos de certas bactérias produzem uma mistura de gases contendo CO 2 e cinquenta por cento H 2 , que pode ser facilmente purificado pela separação subsequente do CO 2 . "A produção fermentativa de hidrogênio verde terá um papel importante na produção distribuída desse portador de energia no futuro, "diz Nascimento.
Um posto de abastecimento de hidrogênio móvel para parques industriais e comerciais
Os pesquisadores da Fraunhofer pretendem produzir hidrogênio em usinas de biogás, também. Crédito:Fraunhofer IFF
Pesquisadores do Fraunhofer IFF se uniram à Anleg GmbH para construir um dos subcomponentes mencionados, o Modular Móvel H 2 Porta (MMH 2 P), um posto de abastecimento de hidrogênio portátil para viagens curtas de até 200 quilômetros. Os sistemas de pressão expansíveis com compressores em um trailer podem ser recarregados e também podem dispensar hidrogênio. O Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa (BMBF) está financiando o projeto.
Desinfecção com ozônio
Uma vez que a produção de hidrogênio sistemicamente integrada é importante para os pesquisadores, eles não usarão apenas o hidrogênio produzido durante a eletrólise, mas também o oxigênio - para processos de soldagem ou para ozonização em estações de tratamento de esgoto, por exemplo. Micropoluentes problemáticos, como produtos farmacêuticos, pesticidas e cosméticos podem ser removidos das águas residuais quando o ozônio é introduzido. Outro cenário de uso prevê o uso de oxigênio na agricultura para dessulfurizar usinas de biogás.
A equipe de pesquisa adquiriu experiência para a implementação de sua fábrica de hidrogênio nos projetos Energieregion Stassfurt 2020 e Energieregion Ostharz. Um plano regional de energia foi implementado nesses projetos para mudar o fornecimento de energia em diferentes setores (energia, gás, aquecer, e transporte) de combustíveis fósseis a energias renováveis produzidas regionalmente e sistemas de acoplamento do setor renovável foram desenvolvidos.
