Avançando nas soluções de hidrogênio

Abrindo caminho para um futuro energético mais limpo e verde

ABSTRAIR: O hidrogênio de baixa emissão, particularmente o hidrogênio verde produzido por eletrólise, está surgindo como uma pedra angular da transição global para emissões líquidas zero. Grandes projetos como o Projeto de Hidrogênio Verde NEOM da Arábia Saudita e o Projeto de Hidrogênio Verde de Omã estão liderando essa carga, com grande escala eletrolisador instalações em ascensão. No entanto, como esses projetos crescer, eles exigem transformadores elétricos maiores, o que, por sua vez, requer padrões de segurança aprimorados para evitar incidentes catastróficos. Este artigo explora o papel crítico dos transformadores seguros e confiáveis na economia do hidrogênio, enfatizando como os sistemas de segurança avançados, como o TRANSFORMER PROTECTOR™ ajudam a proteger os locais de produção de hidrogênio. Além disso, discutimos as complexidades e desafios enfrentados pelos projetos de hidrogênio, desde obstáculos regulatórios até riscos de segurança, e como medidas de proteção rigorosas garantem conformidade e estabilidade.

Há um consenso generalizado de que o hidrogênio de baixa emissão será crucial para atingir emissões líquidas zero. Entre as opções, o hidrogênio verde – produzido por eletrólise usando energia renovável como solar ou eólica – ganhou força significativa. Suas aplicações potenciais são vastas, desde o armazenamento de energia até o uso como combustível em diversos setores.

Por exemplo, em setembro de 2023, a H2FLY, com sede em Stuttgart, alcançou um marco importante com o primeiro voo pilotado do mundo de uma aeronave elétrica movida a hidrogênio usando hidrogênio líquido. “Esta conquista marca um divisor de águas no uso de hidrogênio para alimentar aeronaves“,[1] disse o professor Josef Kallo, cofundador da H2FLY.Juntamente com nossos parceiros, demonstramos a viabilidade do hidrogênio líquido para suportar voos livres de emissões de médio e longo alcance… Agora estamos olhando para o futuro para ampliar nossa tecnologia para aeronaves regionais e outras aplicações, iniciando a missão crítica de descarbonizar a aviação comercial .” [2]

A Europa liderou o caminho em pesquisa e desenvolvimento de hidrogênio, especialmente no patenteamento de tecnologias que apoiam as transições para energia limpa. De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), seu relatório de 2023, Patentes de hidrogênio para um futuro de energia limpa, destaca a liderança da região em inovação de hidrogênio.

Desde a última revisão global de hidrogênio em setembro de 2022, mais de 3,8 GW de projetos de eletrolisadores chegaram a decisões finais de investimento (FID) ou iniciaram a construção. Esse crescimento é impulsionado em grande parte pelo Projeto de Hidrogênio Verde NEOM na Arábia Saudita, que é o maior de seu tipo e está programado para entrar em operação até 2026. Em Omã, o Projeto de Hidrogênio Verde alcançou recentemente o fechamento financeiro e deve produzir 100 kt de amônia por ano, com planos de escalar para 3,5 GW de capacidade. Além disso, há uma mudança para usinas eletrolisadoras de maior escala, com o tamanho médio atual em torno de 12 MW, que deve crescer para centenas de MW e até 1 GW até 2030. Até lá, os projetos em escala GW devem representar mais de 75% da capacidade anunciada.

À medida que os projetos de eletrolisadores aumentam em tamanho e demandas de energia, também aumentam os requisitos para transformadores elétricos maiores para suportar essas instalações. Com o aumento da capacidade, torna-se essencial elevar os padrões de segurança dos transformadores para evitar falhas catastróficas. De acordo com o Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável dos EUA, ” A produção de hidrogênio via eletrólise pode oferecer oportunidades de sinergia com geração de energia dinâmica e intermitente“[3] Mas os desafios associados à produção intensiva em energia ressaltam a necessidade de infraestrutura eficiente e confiável. Essas instalações em crescimento merecem os mais altos padrões de segurança para transformadores, dados os riscos potenciais envolvidos no apoio à produção de hidrogênio.

Apesar desses avanços, muitos projetos de hidrogênio de baixa emissão em grande escala ainda enfrentam obstáculos significativos. De acordo com um relatório da AIE para a Reunião Ministerial do Clima, Energia e Meio Ambiente do G7 em abril de 2023, apenas 4% dos projetos anunciados iniciaram a construção ou chegaram ao FID. As principais barreiras incluem incerteza na demanda futura, infraestrutura insuficiente para entrega de hidrogênio e ambiguidades regulatórias, que retardaram a tomada de decisões e o investimento.

A complexidade do hidrogênio vai além da produção. Como um gás altamente inflamável e leve, o hidrogênio apresenta sérios riscos de segurança. Ele inflama mais facilmente do que outros combustíveis e suas chamas são invisíveis, complicando a detecção de incêndios. Se um vazamento de hidrogênio atingir um transformador, pode causar explosões catastróficas com graves consequências para a segurança humana, a estabilidade financeira e o meio ambiente. Além disso, tais incidentes desencadeariam investigações regulatórias, provavelmente resultando em pesadas penalidades.

Na Europa, regulamentos rígidos, como a Diretiva Seveso III (2012/18/UE), impõem altos padrões de segurança para o manuseio de materiais perigosos como o hidrogênio. A diretiva exige que as empresas notifiquem as autoridades locais, enviem relatórios de segurança e desenvolvam planos de resposta a emergências. Também enfatiza que os operadores devem tomar todas as precauções necessárias para prevenir acidentes industriais e mitigar seus impactos nas pessoas e no meio ambiente, embora não prescreva as ferramentas específicas necessárias para atender a esses padrões de segurança.

É aqui que soluções como o TRANSFORMER PROTECTOR™ (TP) são vitais. A integração dos sistemas TP da fase inicial do projeto protege as frotas de transformadores contra explosões e incêndios. O sistema TP, desenvolvido pela Transformer Protector Corp., foi rigorosamente testado em laboratórios líderes, como MEDEF e EDF, e comprovadamente evita explosões de transformadores causadas por falhas de baixa impedância.

Projetado para aumentar a segurança da instalação elétrica, o sistema TP funciona como um mecanismo de despressurização rápida, isolando o óleo do transformador durante incidentes para evitar vazamentos e incêndios. Sua integração pode ajudar as instalações a evitar danos ambientais, proteger vidas humanas e minimizar as penalidades regulatórias.

Conclusão:

À medida que a economia do hidrogênio aumenta, a necessidade de padrões de segurança robustos, particularmente para transformadores elétricos que suportam grandes instalações de eletrolisadores, torna-se cada vez mais importante. Projetos como o Projeto de Hidrogênio Verde NEOM da Arábia Saudita e as iniciativas ambiciosas de Omã sinalizam um futuro em que o hidrogênio desempenha um papel fundamental na descarbonização de setores como aviação e indústria pesada. No entanto, esses avanços vêm com desafios regulatórios e de segurança significativos. Ao integrar sistemas avançados como o TRANSFORMER PROTECTOR™ as instalações de produção de hidrogênio podem mitigar os riscos associados a falhas de transformadores, garantindo a conformidade com os regulamentos de segurança e a sustentabilidade a longo prazo das iniciativas de energia limpa. À medida que a indústria cresce, manter o foco na segurança e na confiabilidade da infraestrutura será essencial para apoiar essa transição verde.