A energia solar térmica é a parceira do hidrogénio para descarbonizar o calor
O mundo chegou a um ponto em que a única opção é aproveitar todas as alternativas para mitigar as alterações climáticas: é necessária uma combinação de várias tecnologias de energia renovável para descarbonizar os sistemas energéticos globais.
Neste artigo, discutimos o papel das tecnologias solares térmicas e do hidrogénio na nossa jornada para alcançar emissões líquidas de carbono zero a nível global.
Defendemos que, embora o hidrogénio venha a desempenhar um papel importante na descarbonização do nosso sistema energético no futuro, especialmente nos setores considerados «difíceis de reduzir», a energia solar térmica proporciona uma maior redução de carbono em comparação com as caldeiras preparadas para hidrogénio para a produção de energia térmica. Por conseguinte, a energia solar térmica deve estar na vanguarda do debate sobre a descarbonização do aquecimento.
Como mais de metade da procura global de energia é na forma de calor, torna-se fundamental abordar a questão de forma sistémica.
Em muitos edifícios, caldeiras a gás são utilizadas para aquecer ambientes e produzir água quente. A maioria das caldeiras a gás atuais aceitaria uma pequena fração de hidrogénio misturada na mistura de gás através de uma pequena modificação técnica, e muitos dos principais fabricantes já têm caldeiras a gás que aceitam uma fração de 20% de hidrogénio. No entanto, as caldeiras a gás mais antigas podem precisar de ser descartadas e substituídas por outras mais novas. Com o governo do Reino Unido a proibir caldeiras a gás em novas construções até 2025, é necessário encontrar alternativas.
No caminho para a descarbonização do aquecimento, muitos governos, incluindo o do Reino Unido, estão a considerar a opção de misturar gás hidrogénio com o seu abastecimento de gás natural. Com uma mistura de 20% na composição do gás natural, o hidrogénio pode reduzir as emissões de dióxido de carbono em 6%, de acordo com vários relatórios [S1, S2, S3]. No entanto, a diferença não é proporcional, uma vez que o hidrogénio tem um terço do valor calorífico do gás natural numa base volumétrica. A percentagem de redução é pequena e contraintuitiva em escala macro, uma vez que o nosso objetivo é maximizar a redução de carbono e reduzir as emissões de dióxido de carbono.
Dependendo da fonte, a redução de 6% nas emissões pode ser ainda menor. Por exemplo, o uso de hidrogénio castanho, produzido a partir da reforma a vapor do gás natural, ou hidrogénio cinzento, produzido a partir da gaseificação do carvão ou lignina, resultará num gás hidrogénio com uma pegada de carbono mais elevada em comparação com o hidrogénio verde produzido a partir de eletricidade renovável – como parques eólicos [S4].
A produção de hidrogénio verde também sofre com ineficiências na conversão de energia. O hidrogénio verde envolve a geração de eletricidade renovável para produzir hidrogénio por eletrólise, que é usado no aquecimento ou na produção de energia [S5]. Com o fator de emissões da rede sendo maior do que o do gás natural, é difícil justificar o uso de eletricidade verde para eletrólise, em vez do consumo direto, para descarbonizar.
Por outro lado, um sistema solar térmico típico ou um coletor solar fotovoltaico térmico (PVT) híbrido pode contribuir com mais de 50% da demanda térmica de um edifício. Ao integrar um sistema de aquecimento solar, o uso de gás pode ser reduzido em 50%, levando a uma redução de 50% nas emissões de carbono; 8 vezes maior do que a redução de 6% alcançada com gás misturado com hidrogénio.
Dado o estado atual da infraestrutura e dos custos, é difícil considerar o hidrogénio como uma necessidade nesta fase para a geração de energia térmica, em comparação com a tecnologia solar térmica.
No entanto, o hidrogénio será certamente uma tecnologia essencial no caminho para o carbono zero líquido e na mitigação do aquecimento global. Isto é especialmente verdadeiro para os setores «difíceis de reduzir», como o transporte pesado ou a indústria siderúrgica, onde sem dúvida se destacará.
O VirtuPVT da Naked Energy é um projeto inovador que apresenta uma tecnologia solar transformadora e permite a descarbonização nos setores comercial e residencial. O VirtuPVT é a primeira solução combinada de calor e energia do mundo com a mais alta densidade energética e eficiência num design modular. O Virtu também é adequado para aplicações industriais que muitas vezes requerem temperaturas mais altas do que os projetos domésticos. A tecnologia Virtu da Naked Energy fornece um alto grau de calor de até 120 °C e alta produção de energia a partir de áreas relativamente pequenas, tornando-a adequada para muitos processos industriais.
A Naked Energy é uma empresa britânica de design e engenharia, líder global em inovação em energia solar térmica e solar PVT, com a missão de mudar a energia para melhor.A empresa propôs-se a descarbonizar o aquecimento e o arrefecimento a nível global, apoiando assim a transição para o carbono zero líquido. As soluções de alta densidade energética da Naked Energy são capazes de descarbonizar o aquecimento de forma acessível, dada a sua natureza distribuída, e a sua tecnologia solar PVT fornece até 3,5 vezes mais energia por m2 em comparação com a eletricidade solar convencional ou a tecnologia fotovoltaica.
Referências:
S1: IEA-GHGR&D, «Redução das emissões de CO2 através da adição de hidrogénio ao gás natural», Programa de Investigação e Desenvolvimento sobre Gases com Efeito de Estufa da IEA, 2003.
S2: Z. McDonald, «A injeção de hidrogénio nas redes de gás natural poderia proporcionar a procura estável de que o setor necessita para se desenvolver», S&P Global, 2020.
S3: J. Lalach; A. Bellini, «Que tal um pouco de hidrogénio limpo e verde com esse gás natural?», Gowling WLG, 2021.
S4: «Produção de hidrogénio verde: panorama, projetos e custos», Wood Mackenzie, 2019.
S5: T. DiChristopher, «A tecnologia do hidrogénio enfrenta desvantagens em termos de eficiência na corrida ao armazenamento de energia», S&P Global, 2021
