Hidrogénio verde na navegação oceânica?

Enquanto o mundo luta para conquistar o coronavírus e superar o impacto económico catastrófico da pandemia, tem havido apelos frequentes a uma recuperação económica ambientalmente sustentável e nenhum retorno ao status quo a priori. Poderá a tecnologia verde do hidrogénio e das pilhas de combustível impulsionar a navegação oceânica para um futuro sustentável e economicamente viável?

Hidrogénio verde

Enquanto a nossa terra existir, a água, o vento e a luz solar estarão abundantemente disponíveis. Estes são os únicos recursos necessários para produzir hidrogénio verde através da tecnologia de electrólise da água. Este processo decompõe a água em hidrogénio e oxigénio. E se a electricidade necessária para o electrolisador for proveniente de fontes renováveis, o hidrogénio é realmente verde. Como portador de energia, o hidrogénio verde produzido, por exemplo, através da tecnologia de electrólise de água em grande escala da Thyssenkrupp, é uma reserva de controlo primário aprovada na Alemanha. Em termos práticos, isto significa que as instalações de electrólise podem actuar como amortecedores em larga escala para compensar as flutuações de curto prazo na produção de energia renovável. Contudo, o hidrogénio verde não é apenas um portador de energia limpa, mas também um combustível para um futuro sustentável na navegação, uma vez que o hidrogénio pode ser facilmente convertido em electricidade numa célula de combustível.

Tecnologia das células de combustível

Numa célula de combustível, hidrogénio e oxigénio são combinados para gerar electricidade, calor e água por meio de uma reacção electroquímica. Uma célula de combustível típica funciona passando hidrogénio através do ânodo de uma célula de combustível e oxigénio através do cátodo. Um catalisador divide as moléculas de hidrogénio em electrões e prótons no ânodo. Os prótons passam através da membrana electrolítica porosa, enquanto que os electrões são forçados através de um circuito, gerando uma corrente eléctrica e calor em excesso. No cátodo, os prótons, electrões e oxigénio combinam-se para produzir moléculas de água. Como não existem partes móveis, os sistemas de células de combustível são limpos e silenciosos. A tecnologia tem avançado muito desde que William Grove inventou a primeira célula de combustível em 1838 e é agora um meio eficiente e fiável de gerar electricidade.

Uma célula de combustível individual gera apenas cerca de 1,2 volts - não muito mais do que uma pequena bateria de tochas. Mas as células de combustível podem ser empilhadas uns sobre os outros para gerar tensões mais elevadas. Uma pilha de pilhas de combustível composta por cerca de 4.000 células individuais entregarão 80 KW de tracção. No entanto, apesar dos desafios técnicos da ampliação da tecnologia, as células de combustível têm uma grande propulsão potencial para navios e embarcações, uma vez que são uma potência totalmente livre de emissões fonte - uma vantagem chave para os transportes marítimos. Como os 3,5% normalmente utilizados óleo de bancas de enxofre e mesmo óleo combustível com muito baixo teor de enxofre (0,5% VLSFO) dificilmente pode ser descritos como sistemas de accionamento de células de combustível ecológicos e amigos do ambiente o hidrogénio seria uma forma de melhorar significativamente a qualidade ambiental dos transportes marítimos pegada.

Pioneirismo piloto

A Alemanha é um dos países onde a tecnologia do hidrogénio verde tem progredido mais. Não é apenas porque a thyssenkrupp é o fornecedor nº 1 mundial de instalações e equipamento de electrólise de água à escala mundial com base na sua tecnologia avançada de electrólise de água patenteada. Em Laage, perto de Rostock, um dos principais portos do Mar Báltico, foi recentemente lançado um projecto-piloto para uma fábrica que irá gerar, em última análise, 300 toneladas métricas de hidrogénio verde por ano através da tecnologia de electrólise da água. O operador afirma que será a maior fábrica do seu género na Europa.

Projecto vento-a-hidrogénio

Os parques eólicos offshore são uma fonte óbvia de energia verde e um grande projecto de vento a hidrogénio na costa noroeste da Alemanha, Westküste 100, acaba de receber o financiamento necessário do Ministério dos Assuntos Económicos e da Energia da Alemanha. O projecto Westküste 100 visa investigar e desenvolver um processo de produção de hidrogénio verde a partir da energia eólica offshore e colocar o calor residual e o oxigénio resultantes num bom aproveitamento. "O projecto é único porque utiliza a energia eólica offshore para a produção de hidrogénio em grande escala. Só a energia eólica offshore pode fornecer uma fonte renovável de energia verde tão fiável para electrólise", diz Volker Malmen, que gere as operações alemãs de Ørsted, o líder mundial em energia eólica offshore e a força motriz por detrás deste projecto.

Células de combustível em navios

Em Outubro de 2019, Meyer Werft, um dos principais estaleiros navais de cruzeiro do mundo, anunciou que o seu navio de cruzeiro a GNL AIDAnova estaria a testar a tecnologia de células de combustível como um sistema de propulsão em 2021. Isto faz parte do projecto de investigação Pa-X-ell2 no qual oito parceiros estão a colaborar para desenvolver uma rede descentralizada de energia e um sistema de energia híbrido com uma nova geração de células de combustível adequadas para serem implantadas em navios de passageiros oceânicos. No entanto, como tantos planos actualmente, o impacto económico da crise da coroa nos navios de cruzeiro e estaleiros como Meyer Werft deixou um ponto de interrogação atrás do calendário deste projecto-piloto.

Apto para o futuro

Vários tipos de recipientes movidos a hidrogénio têm estado em funcionamento desde 2000. Além de pequenos navios de passageiros como o ALSTERWASSER em Hamburgo, o ferry HYDROGENESIS em Bristol ou o NEMO H2 em Amesterdão, táxis aquáticos como o DUFFY-HERRESTORFF e iates como o devidamente designado NO. 1, o primeiro iate movido a células de combustível de sempre, uma das aplicações mais interessantes da tecnologia de células de combustível encontra-se nos submarinos de tipo 212 da Alemanha, que entraram em serviço em 2005. A tecnologia de célula de combustível HDW instalada nestes e em modelos submarinos posteriores é agora o líder mundial em sistemas de propulsão submarina não nuclear. Além disso, no início de 2020, Bill Gates terá encomendado o primeiro super iate a hidrogénio do mundo. Contudo, nenhuma célula de combustível foi dimensionada e utilizada em grandes navios mercantes.

GNL ou hidrogénio verde?

De uma perspectiva de sustentabilidade, o GNL tem sido frequentemente visto como o sistema de propulsão dos navios do futuro. "Mas o gás natural é apenas uma tecnologia de transição", diz o Prof. Gerd Hollback do Instituto de Transportes Terrestres e Marítimos da Universidade Técnica de Berlim. Na sua opinião, o futuro pertence à tecnologia do hidrogénio e das células de combustível. A Autoridade do Porto de Roterdão foi o primeiro porto a aderir ao Hydrogen Council, uma associação global de empresas que procuram estimular a utilização do hidrogénio. Allard Castelein, CEO da Autoridade do Porto de Roterdão, é inequívoco: "O hidrogénio é o portador de energia do século XXI". Benoît Potier, CEO da Air Liquide e co-presidente do Hydrogen Council, está igualmente seguro: "Os decisores políticos, o sector empresarial e os investidores em todo o mundo consideram o desenvolvimento do hidrogénio indispensável para a recuperação da actual recessão económica que se segue à pandemia".