O hidrogénio verde, proveniente tanto de fontes de baixo carbono como de energias renováveis, pode desempenhar um papel crucial na aproximação de uma empresa - ou de um país - à neutralidade de carbono. As aplicações comuns em que o hidrogénio verde pode ser utilizado incluem:

• Células de combustível para veículos eléctricos
• Como a mistura de hidrogénio em gás de gasoduto
• Em refinarias de "aço verde" que queimam hidrogénio como fonte de calor em vez de carvão
• Em navios porta-contentores alimentados por amoníaco líquido que é feito de hidrogénio
• Em turbinas eléctricas movidas a hidrogénio que podem gerar electricidade em momentos de pico de procura

Este posto irá explorar a utilização de hidrogénio na mistura de gás de gasoduto e refinarias de aço verde.

Injecção de hidrogénio em condutas

Governos e empresas de serviços públicos de todo o mundo estão a explorar as possibilidades de injectar hidrogénio nas suas redes de gás natural, para reduzir o consumo de combustíveis fósseis e limitar as emissões. De facto, a injecção de hidrogénio em gasodutos figura agora nas estratégias nacionais de hidrogénio da UE, Austrália e Reino Unido, com a estratégia de hidrogénio da UE a especificar a introdução de hidrogénio nas redes nacionais de gás até 2050.

Do ponto de vista ambiental, adicionar hidrogénio ao gás natural tem o potencial de reduzir significativamente as emissões de gases com efeito de estufa, mas para o conseguir, o hidrogénio deve ser produzido a partir de fontes de energia com baixo teor de carbono e de energias renováveis. Por exemplo, o hidrogénio gerado a partir de electrólise, bio-resíduos ou fontes de combustíveis fósseis que utilizam a captura e armazenamento de carbono (CAC).

De forma semelhante, os países que aspiram a desenvolver uma economia verde de hidrogénio podem recorrer à injecção na rede para estimular o investimento e desenvolver novos mercados. Num esforço para dar início ao seu plano de hidrogénio renovável, a Austrália Ocidental planeia introduzir pelo menos 10% de hidrogénio renovável nos seus gasodutos e redes, e antecipar as metas do Estado no âmbito da sua estratégia de hidrogénio renovável de 2040 a 2030.

Numa base volumétrica, o hidrogénio tem uma densidade energética muito inferior à do gás natural, pelo que os utilizadores finais de um gás misturado exigiriam um volume mais elevado de gás para atingir o mesmo valor de aquecimento que os que utilizam gás natural puro. Em termos simples, uma mistura de 5% de hidrogénio por volume não se traduz directamente numa redução de 5% no consumo de combustível fóssil.

Existe algum risco de segurança na mistura de hidrogénio no nosso fornecimento de gás? Vamos examinar o risco:

1. O hidrogénio tem um LEL mais baixo que o gás natural, pelo que existe um risco mais elevado de gerar uma atmosfera inflamável com misturas de gás.
2. O hidrogénio tem menos energia de ignição do que o gás natural e uma ampla gama de inflamáveis (4% a 74% no ar), pelo que existe um maior risco de explosão
3. As moléculas de hidrogénio são pequenas e movem-se rapidamente, pelo que qualquer fuga de gás misturado se espalhará mais rapidamente e de forma mais ampla do que seria o caso do gás natural.

No Reino Unido, o aquecimento doméstico e industrial é responsável por metade do consumo de energia do país e por um terço das suas emissões de carbono. Desde 2019, está em curso o primeiro projeto do Reino Unido para injetar hidrogénio na rede de gás, com ensaios a decorrer na Universidade de Keele. O projeto HyDeploy visa injetar até 20% de hidrogénio e misturá-lo com o fornecimento de gás existente para aquecer blocos residenciais e campus sem alterar os aparelhos a gás ou as tubagens. Neste projeto, os detectores de gás e o analisador de gases de combustão da Crowcon estão a ser utilizados para identificar o impacto da mistura de hidrogénio em termos de deteção de fugas de gás. O analisador de gases de combustão Sprint Pro da Crowcon está a ser utilizado para avaliar a eficiência da caldeira.

O analisador de gases de combustão da Crowcon Sprint Pro é um analisador de gases de combustão de nível profissional, com características adaptadas às necessidades do profissional de AVAC, um design robusto, uma seleção completa de acessórios e uma garantia de 5 anos. Leia mais sobre o Sprint Pro aqui.

Hidrogénio na indústria do aço

A produção tradicional de ferro e aço é considerada um dos maiores emissores de poluentes ambientais, incluindo gases com efeito de estufa e poeiras finas. Os processos de produção de aço dependem fortemente dos combustíveis fósseis, sendo os produtos de carvão responsáveis por 78% destes. Assim, não é surpreendente que a indústria siderúrgica emita cerca de 10% de todos os processos globais - e das emissões de CO2 relacionadas com a energia.

O hidrogénio pode ser uma alternativa para as empresas siderúrgicas que procuram reduzir drasticamente as suas emissões de carbono. Vários produtores de aço na Alemanha e Coreia já estão a reduzir as emissões através de um método de produção de aço com redução de hidrogénio que utiliza hidrogénio, e não carvão, para produzir aço. Tradicionalmente, uma quantidade significativa de gás hidrogênio é produzida na produção de aço como um subproduto chamado gás de coque. Ao passar esse gás de coque por um processo chamado captura e armazenamento de carbono (CCS), as fábricas de aço podem produzir uma quantidade significativa de hidrogénio azul, que pode depois ser utilizado para controlar as temperaturas e evitar a oxidação durante a produção de aço.

Além disso, os fabricantes de aço estão a produzir produtos de aço especificamente para hidrogénio. Como parte da sua nova visão de se tornar uma empresa de hidrogénio verde, a siderúrgica coreana POSCO investiu fortemente no desenvolvimento de produtos de aço para utilização na produção, transporte, armazenamento e utilização de hidrogénio.

Com muitos perigos de gases inflamáveis e tóxicos presentes em fábricas de aço, é importante compreender a sensibilidade cruzada dos gases, porque uma falsa leitura de gás pode revelar-se fatal. Por exemplo, um alto-forno produz uma grande quantidade de gás quente, poeirento, tóxico e inflamável constituído por monóxido de carbono (CO) com algum hidrogénio. Os fabricantes de detecção de gás que têm experiência nestes ambientes estão bem familiarizados com a questão do hidrogénio que afecta os sensores electroquímicos de CO, e assim fornecem sensores filtrados a hidrogénio como padrão às instalações siderúrgicas.

Para saber mais sobre a sensibilidade cruzada, consulte por favor o nosso blogue. Os detectores de gás Crowcon são utilizados em muitas instalações siderúrgicas em todo o mundo, e pode saber mais sobre as soluções Crowcon na indústria siderúrgica aqui.

Referências:

1. A injecção de hidrogénio nas redes de gás natural poderia proporcionar uma procura constante que o sector necessita de desenvolver (S&P Global Platts, 19 de Maio de 2020)
2. Austrália Ocidental bombeia 22 milhões de dólares em plano de acção de hidrogénio (Power Engineering, 14 Set 2020)
3. Hidrogénio Verde em Gasodutos de Gás Natural: Solução de descarbonização ou Pipe Dream? (Green Tech Media, 20 Nov 2020)
4. Será que o hidrogénio pode ser utilizado nas infra-estruturas de gás natural? (Network Online, 17 Mar 2016)
5. Aço, Hidrogénio e Renováveis: Estranhos companheiros de cama? Talvez Não... (Forbes.com, 15 de Maio de 2020)
6. POSCO para Expandir a Produção de Hidrogénio para 5 Mil. Toneladas até 2050 (Business Korea, 14 Dez 202 0)http://https://www.crowcon.com/wp-content/uploads/2020/07/shutterstock_607164341-scaled.jpg