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Os combustíveis à base de hidrogênio devem ser usados principalmente em setores como a aviação ou processos industriais que não podem ser eletrificados, encontra uma equipe de pesquisadores. A produção desses combustíveis é muito ineficiente, caro e sua disponibilidade muito incerta, para substituir amplamente os combustíveis fósseis, por exemplo em carros ou casas de aquecimento. Para a maioria dos setores, o uso direto de eletricidade, por exemplo, em carros elétricos a bateria ou bombas de calor, faz mais sentido do ponto de vista econômico. Depender universalmente de combustíveis à base de hidrogênio e manter as tecnologias de combustão ameaça bloquear ainda mais a dependência de combustíveis fósseis e as emissões de gases de efeito estufa.
"Combustíveis à base de hidrogênio podem ser um grande transportador de energia limpa - mas grandes também são seus custos e riscos associados, "diz o autor Falko Ueckerdt do Instituto Potsdam para Pesquisa de Impacto Climático (PIK)." Combustíveis baseados em hidrogênio como uma solução climática universal podem ser um pouco falsa promessa. Embora sejam maravilhosamente versáteis, não se deve esperar que eles substituam amplamente os combustíveis fósseis. Os combustíveis à base de hidrogênio provavelmente serão escassos e não competitivos por pelo menos mais uma década. Apostar em seu amplo uso provavelmente aumentaria a dependência de combustíveis fósseis:se nos agarrarmos às tecnologias de combustão e esperamos alimentá-las com combustíveis à base de hidrogênio, e estes acabam sendo muito caros e escassos, então acabaremos queimando ainda mais petróleo e gás e emitindo gases de efeito estufa. Isso pode colocar em risco as metas climáticas de curto e longo prazo. "
Priorizando aplicações como aviação e produção de aço
"Devemos, portanto, priorizar esses preciosos combustíveis à base de hidrogênio para aplicações para as quais eles são indispensáveis:aviação de longa distância, matérias-primas na produção química, produção de aço e, potencialmente, alguns processos industriais de alta temperatura, "diz Ueckerdt." Esses são setores e aplicações que dificilmente podemos eletrificar diretamente. "Os pesquisadores identificam uma" ordem de mérito da demanda de hidrogênio e e-combustível ":uma priorização de onde usar esses novos combustíveis.
O chamado hidrogênio verde é produzido por meio de um processo chamado eletrólise. Para quebrar as moléculas de água H2O estáveis em hidrogênio e oxigênio, é necessária muita eletricidade. O hidrogênio pode então ser usado para sintetizar combustíveis de hidrocarbonetos adicionando carbono de CO 2 . Os eletrocombustíveis ou e-combustíveis resultantes são mais fáceis de armazenar e transportar do que eletricidade ou hidrogênio puro. "Mais importante, Os e-combustíveis podem ser queimados em processos e motores de combustão convencionais e, assim, substituir diretamente os combustíveis fósseis, "diz Gunnar Luderer, co-autor do artigo. "Contudo, dada sua disponibilidade limitada, seria errado pensar que os fósseis podem ser totalmente substituídos dessa forma. "
Dirigir um carro com combustíveis à base de hidrogênio requer cinco vezes mais energia do que um carro elétrico a bateria
"Atualmente, estamos longe de ser 100% renovável, portanto, fazer uso eficiente dela é fundamental. No entanto, se usarmos combustíveis à base de hidrogênio em vez de alternativas de eletrificação direta, duas a quatorze vezes a quantidade de geração de eletricidade é necessária, dependendo da aplicação e das respectivas tecnologias, "diz o co-autor Romain Sacchi, do Instituto Paul Scherrer." As perdas de eficiência acontecem tanto no lado da oferta, no processo de produção dos combustíveis à base de hidrogênio, e do lado da demanda - um motor de combustão desperdiça muito mais energia do que um elétrico. "
"As baixas eficiências de energia causam uma eficácia climática frágil, "diz Sacchi." Se produzido com as misturas de eletricidade atuais, os combustíveis à base de hidrogênio aumentariam - não diminuiriam - as emissões de gases de efeito estufa. Para o mix de eletricidade alemão em 2018, usando combustíveis à base de hidrogênio em carros, caminhões ou aviões produziriam cerca de três a quatro vezes mais emissões de gases do efeito estufa do que o uso de combustível fóssil. " carros elétricos ou caminhões causam emissões de gases de efeito estufa que são comparáveis ou inferiores às dos carros a diesel ou a gasolina já baseados nas misturas de eletricidade atuais na maioria dos países, os pesquisadores mostram com base em uma análise completa do ciclo de vida do berço ao túmulo, que inclui também as emissões associadas à produção da bateria.
"Somente para sistemas de energia verdadeiramente baseados em renováveis os combustíveis baseados em hidrogênio se tornam um meio eficaz para ajudar a estabilizar nosso clima, "diz o co-autor Jordan Everall." Os combustíveis à base de hidrogênio, portanto, claramente exigem a construção de muitas instalações adicionais de produção de energia renovável. "
Os custos de redução de gases de efeito estufa de combustíveis à base de hidrogênio estão atualmente em torno de 1000 euros por tonelada de CO 2
Mesmo assumindo 100% de eletricidade renovável, os custos de evitar uma tonelada de CO 2 as emissões com o uso de combustíveis à base de hidrogênio seriam atualmente de 800 euros para líquidos e 1200 euros para combustíveis gasosos, os pesquisadores calcularam. Isso é muito maior do que o CO atual 2 preços, por exemplo, no Esquema Europeu de Comércio de Emissões, que atualmente estão abaixo de 50 euros por tonelada. Contudo, se houver progresso tecnológico contínuo impulsionado pelo CO 2 preços, bem como subsídios e investimentos em hidrogênio e indústrias relacionadas, em 2050 estes CO 2 os custos de abatimento podem cair para cerca de 20 euros para e-combustíveis líquidos e 270 euros para e-combustíveis gasosos.
Portanto, com aumento de CO 2 Os preços dos combustíveis à base de hidrogênio podem se tornar competitivos em termos de custos provavelmente em 2040. Isso é tarde demais para os setores onde existem alternativas de eletrificação direta, dada a urgência da redução das emissões de gases de efeito estufa para estabilizar nosso clima.
O preço do carbono é necessário para tornar os combustíveis à base de hidrogênio competitivos
“Apesar das incertezas sobre os custos futuros, os combustíveis à base de hidrogênio têm o potencial de se tornar uma tecnologia de apoio para substituir todos os combustíveis fósseis restantes por volta de 2040-50. Contudo, a realização depende de um apoio substancial à política em larga escala e, de fato, subsídios por cerca de duas décadas antes que os casos de negócios pudessem ser garantidos apenas pelo aumento do preço do carbono, "diz Falko Ueckerdt." Uma estratégia política geral poderia se apoiar em dois pilares:primeiro, amplo suporte de tecnologia para promover a inovação e aumento de escala inicial, incluindo eletrificação direta. Segundo, preços substanciais de carbono e uma reforma tributária de energia que, juntos, criam um campo de jogo equitativo para todas as tecnologias e, portanto, um equilíbrio sensato entre a eletrificação direta e indireta. "
"A visão de longo prazo dos combustíveis à base de hidrogênio é promissora, "diz Gunnar Luderer." Aproveitando o enorme potencial de energia eólica e solar dos cinturões solares globais, Os e-combustíveis podem ser comercializados globalmente e, assim, resolver gargalos de energia renovável em países densamente povoados como o Japão ou na Europa. Contudo, já que as metas climáticas internacionais e nacionais exigem reduções imediatas de emissões, de uma perspectiva climática, a eletrificação direta deve vir em primeiro lugar para garantir um futuro seguro para todos. "
O estudo é publicado em Nature Mudança Climática .
