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Resultados foram publicados em um uma das mais conceituadas revistas acadêmicas voltada ao assunto no mundo
Por Research Centre for Greenhouse Innovation | Os sistemas híbridos eólico e solar fotovoltaicos para produção e armazenamento de hidrogênio conectados ao Sistema Interligado Nacional (SIN) ainda não são economicamente viáveis para o setor elétrico brasileiro. Essa é uma das principais conclusões do artigo Prospects and economic feasibility analysis of wind and solar photovoltaic hybrid systems for hydrogen production and storage: A case study of the Brazilian electric power sector (ou, em livre tradução, Perspectivas e análise de viabilidade econômica de sistemas híbridos eólicos e solares fotovoltaicos para produção e armazenamento de hidrogênio: um estudo de caso do setor elétrico brasileiro).
O texto foi publicado recentemente na International Journal of Hydrogen Energy, considerada uma das mais importantes revistas acadêmicas voltada aos estudos sobre hidrogênio no mundo. “É uma grande conquista. Uma vez que a publicação por mulheres nessa área e nesse periódico tem crescido”, comemora Drielli Peyerl, jovem pesquisadora pela Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), que assina o artigo com a engenheira eletricista Sabrina Fernandes Macedo.
O artigo é resultado da pesquisa de mestrado que Macedo vem desenvolvendo desde 2021, atualmente no Programa de Pós-Graduação em Energia do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo (IEE-USP), sob orientação de Peyerl. O trabalho realizado por Macedo e Peyerl está diretamente conectado ao Programa Jovem Pesquisador da Fapesp. Além desse programa, Peyerl está vinculada ao IEE-USP e ao Research Centre for Greenhouse Gas Innovation (RCGI), centro de pesquisa financiado pela Fapesp e pela Shell. Formada em história e geografia, Peyerl se especializou em transição energética, tecnologia e inovação com passagens pelos Estados Unidos, França e Áustria.
Considerado elemento chave na transição global para uma economia de zero carbono, o hidrogênio verde pode ser obtido por meio da eletrólise da água. “Um dos pontos investigados pelo estudo foi a viabilidade econômica de se produzir e armazenar hidrogênio verde no Brasil em sistemas híbridos, por meio da energia de curtailment events (ou restrições de rede) em usinas renováveis existentes conectadas ao SIN”, explica Macedo. “O curtailment events ocorre quando o Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS – solicita que plantas eólicas ou solares parem de gerar energia caso haja, por exemplo, algum processo de interrupção de rede ou então de geração acima da carga. Em tese, essa energia excedente poderia ser utilizada para geração de hidrogênio verde”.
Entretanto, o estudo apontou que os períodos de curtailment events são insuficientes para viabilizar a produção de hidrogênio verde. “Hoje no Brasil cerca de noventa e três por centro da energia eólica e solar produzida é utilizada. Com o excedente anual na faixa de três por cento, a planta poderia se dedicar à geração de hidrogênio apenas por 700 horas ao longo do ano”, prossegue Macedo. “Quando montamos o modelo econômico, com todos os custos da cadeia de produção de hidrogênio verde e também com esse número de horas, percebemos que o atual sistema híbrido é inviável do ponto de vista econômico”. Segundo as pesquisadoras, o custo econômico só será competitivo com novos sistemas híbridos eólicos ou solares dedicados em tempo integral à produção e armazenamento de hidrogênio. “O ideal é a usina operar acima de 3 mil horas com eletrolisadores ao custo de 650 dólares por kWe”, aponta Peyerl. “Quanto maior o número de horas que a planta estiver dedicada à produção de hidrogênio, maior é a viabilidade econômica do projeto”. Para elaborar o estudo, as pesquisadoras analisaram as duas maiores usinas em funcionamento no país: o complexo eólico Baixa do Feijão, no Rio Grande do Norte, e o complexo Sertão Solar Barreiras, na Bahia. “Os dados de operação e investimento dessas usinas serviram de base de dados de entrada para a construção do modelo econômico, no qual foram desenvolvidos cenários hipotéticos muito próximos da realidade”, explica Peyerl.
Um dos obstáculos para a construção de sistemas híbridos com produção e armazenamento essencialmente focada em hidrogênio verde no Brasil é o custo de eletrolisers e dos sistemas de estocagem, aponta o estudo. “Essa indústria não está desenvolvida em escala mundial. Mas a previsão de agências como a Irena [sigla em inglês de Agência Internacional para as Energias Renováveis] é que o custo de produção desses equipamentos comece a cair por volta de 2030”, relata Macedo. “O crescente interesse de empresas nacionais e internacionais na construção de plantas voltadas para a produção de hidrogênio de verde deve contribuir para a redução de preços desses itens”.
De acordo com as pesquisadoras, o processo completo envolve a produção de hidrogênio verde, seu armazenamento e, por fim, a transformação desse hidrogênio verde de volta em energia. “No caso, o hidrogênio verde poderia contribuir para a segurança energética e trazer equilíbrio à rede elétrica por meio do armazenamento de energia. Dessa forma, conseguiria compensar a intermitência das fontes renováveis, característica presente nos sistemas de energia solar e eólica”.
Porém, o processo completo não é o mais lucrativo do ponto de vista econômico, como aponta o estudo. Isso porque essa última etapa implica na adoção de sistemas a célula combustível, o que encarece o processo. “Comercializar hidrogênio verde é mais lucrativo do que transformá-lo novamente em energia. Ele pode ser vendido para setores como transporte ou indústria, a exemplo da siderúrgica e de fertilizantes. No caso, essa estratégia contribui não apenas para a mitigar os gases de efeito estufa, bem como favorece nossa competitividade industrial e o crescimento econômico”, defende Peyerl.
Outra saída é exportar o produto. “A Europa está de olho no Sul global, em países com grande potencial de fontes renováveis como Brasil e África do Sul. Nesse sentido, podemos ocupar uma posição de protagonismo mundial ao fechar parcerias para fornecer hidrogênio verde a outras nações”, prevê Peyerl. Segundo a especialista, países como a China e Alemanha vêm desenvolvendo infraestrutura nesse sentido. “O Brasil ensaia os primeiros passos na produção de hidrogênio verde. Precisamos entender quais são os melhores caminhos a seguir”, constata Peyerl. Macedo concorda. “A energia elétrica é o segundo ponto mais caro na composição do custo de produção e armazenamento de hidrogênio, atrás apenas do preço dos equipamentos. Como já temos matrizes de energia eólica e solar consolidadas, o Brasil passa a ser visto como um local altamente promissor em nível mundial. O país precisa investigar e aprofundar cada vez mais quais são as melhores oportunidades nesse campo e apostar nelas”.
Este texto foi originalmente publicado pelo RCGI Poli USP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original. Este artigo não necessariamente representa a opinião do Portal eCycle.
