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Hidrogênio em números reais: soluções de transporte e armazenamento

A utilização do hidrogênio como fonte de combustível poderá abrir novas oportunidades para melhorar a segurança energética e a mitigação das alterações climáticas.

The concept of storing electrical energy in hydrogen by electrolysis.

A utilização do hidrogênio como fonte de combustível poderá abrir novas oportunidades para melhorar a segurança energética e a mitigação das alterações climáticas. No futuro, operando em grande escala, parte do apelo do hidrogênio estará no seu potencial para descarbonizar indústrias excessivamente dependentes do carvão, dos transportes e da produção de energia. No entanto, para utilizá-lo em grande escala mundialmente, são necessárias infraestruturas suficientes para transportá-lo e armazená-lo com segurança.

A maior parte do hidrogênio hoje é comprimido e transportado através de gasodutos, que têm baixos custos operacionais e um histórico comprovado. Estão em curso trabalhos a nível global para ampliar e desenvolver outras soluções de transporte e armazenamento para lidar com os aumentos previstos nos volumes de hidrogênio e as potenciais longas distâncias que deverão ser percorridas. Além dos oleodutos, outras opções para movimentá-lo podem incluir amônia líquida, hidrogênio líquido ou transportadores de hidrogênio orgânico líquido. Atualmente, não existe um método único e econômico para seu transporte e armazenamento. Diferentes métodos oferecem benefícios diversos e todos apresentam algum nível de risco, uma vez que o hidrogênio e seus derivados requerem controles para permitir um manejo seguro. Portanto, as opções de transporte e armazenamento exigem uma avaliação cuidadosa dos riscos.

Projetos de hidrogênio podem ser segurados?

Sim, eles podem ser segurados. A Marsh é a única corretora que oferece um seguro de hidrogênio apoiado por um painel de seguradoras globais com classificação A, com especialistas que avaliarão os riscos.

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Como transportar hidrogênio líquido?

Num futuro próximo, quando as quantidades ou distâncias do comércio de hidrogênio se tornarem maiores, os métodos mais viáveis que poderão tornar possível seu transporte são o amoníaco, o hidrogénio líquido e os transportadores de hidrogênio orgânico líquido (LOHC).

Amônia

A amônia é uma das opções mais atraentes para o transporte de hidrogênio em longas distâncias por vários motivos:

Por ser amplamente utilizado na produção de fertilizantes, o amoníaco já estabeleceu rotas comerciais e infraestruturas de armazenamento.
A amônia também contém mais hidrogênio em peso do que o hidrogênio líquido ou gasodutos de hidrogênio, o que significa que mais energia pode ser transportada através da amônia para o mesmo volume.
A amônia pode ser armazenada como líquido a temperaturas e pressão relativamente moderadas.

No entanto, apesar desses fatores, o processo de “cracking”, que decompõe o amoníaco de volta ao hidrogênio, consome muita energia, levando a uma perda potencial de energia de 13-34%. O futuro desenvolvimento e demonstração em grande escala poderão tornar este processo mais eficiente.

Além disso, como a amônia é tóxica, riscos específicos se aplicam em seu transporte e armazenamento. Os operadores devem seguir rigorosamente as normas e procedimentos de segurança para evitar quaisquer vazamentos que possam prejudicar a saúde pública ou o meio ambiente, ou que possam causar incêndios e explosões em circunstâncias muito específicas, embora a amônia não seja considerada uma substância inflamável.

Hidrogênio líquido

Embora o hidrogênio líquido seja uma opção ambientalmente segura porque não é tóxico, o transporte e o armazenamento podem ser tecnicamente complexos devido à sua inflamabilidade e baixa temperatura. O processo de liquefação requer grandes quantidades de energia e, uma vez produzido, o hidrogênio líquido deve ser mantido a -253ºC ou menos, necessitando de contentores especializados para armazenamento e transporte.

Em 2022, o projeto Hydrogen Energy Supply Chain teve como objetivo fazer a primeira remessa mundial de hidrogênio liquefeito. Aprendendo com esta experiência, o projeto planeja construir um transportador de hidrogênio em escala comercial até meados da década de 2020.

Portadores de hidrogênio orgânico líquido (LOHCs)

Um LOHC é um líquido capaz de armazenar e liberar hidrogênio por meio de uma reação química, o que o diferencia do hidrogênio líquido (que não está quimicamente ligado a nenhuma outra substância). O hidrogênio transportado utilizando um LOHC é relativamente barato e seguro, uma vez que não é necessária qualquer compressão e os recursos existentes podem ser utilizados para armazená-lo. Os LOHCs são armazenados em condições ambientais e se comportam de maneira semelhante aos combustíveis líquidos convencionais de petróleo.

Para avançar com os LOHCs , pode ser necessário desenvolver alternativas que atendam a vários critérios, como estabilidade térmica e química, toxicidade relativamente baixa e alta capacidade de armazenamento de hidrogênio.

Hidrogênio comprimido

O transporte de hidrogênio comprimido através de gasodutos é outra opção, sejam eles recentemente instalados para utilização com hidrogênio, ou através de gasodutos de gás natural existentes. Este método poderia ser uma opção de baixo custo para fornecer grandes volumes de hidrogênio a regiões como a América do Norte, a Europa e a China, mas os tubos feitos de aço carbono de alta resistência podem se tornar quebradiços. Poderá ser necessária uma avaliação cuidadosa e estudos de engenharia dos gasodutos existentes para determinar se uma rede é adequada para o transporte de hidrogênio a longo prazo. Atualizar o encanamento pode ser difícil, mas é possível.

Outros riscos para as condutas de hidrogênio são conhecidos e podem incluir corrosão externa, fragilização, danos acidentais (devido a escavações, por exemplo), exposição a perigos naturais, vandalismo, sabotagem e impacto de veículos.

O hidrogênio comprimido pode ser usado como combustível alternativo na indústria automotiva e de transportes. Por exemplo, os carros com célula de combustível funcionam com gás hidrogênio comprimido.

Superando limitações de armazenamento

Uma vez produzido e processado, o hidrogênio poderá necessitar de distribuição e armazenamento. O hidrogênio é rico em energia em peso, mas não em volume, o que pode ser um desafio particular para sua armazenagem. Tal como acontece com diferentes métodos de transporte, ele pode ser armazenado fisicamente na forma gasosa ou líquida. Da mesma forma, cada método apresenta vantagens e limitações. Além das diferenças de custo, considerações importantes podem incluir temperaturas e pressões operacionais, capacidade e escalabilidade.

Devido ao seu ponto de ebulição muito baixo, o hidrogênio líquido requer recipientes muito bem isolados para um armazenamento seguro e eficaz. Já o hidrogênio gasoso requer soluções de alta pressão para armazenamento e transporte, a fim de atingir uma densidade energética que se aproxime da relação custo-benefício do hidrogênio líquido.

Outra opção é usar um LOHC, que são compostos que se ligam quimicamente e liberam hidrogênio por meio de reações químicas.

Uma preocupação frequentemente levantada é a fragilização por hidrogênio, onde tubos e recipientes podem tornar-se frágeis com sua presença. No entanto, as causas da fragilização e as medidas de mitigação são bem compreendidas na indústria. A seleção de materiais resistentes à fragilização por hidrogênio reduz esse risco, ou potencialmente o uso de revestimentos de barreira pode proteger contra a permeação de hidrogênio.

Desenvolvimento seguro de hidrogênio: produção, transporte e armazenamento

O hidrogênio pode ser um pilar importante da futura política energética. À medida que a utilização do hidrogênio aumenta, é provável que as atuais opções de transporte e armazenamento se expandam e ajudem a impulsionar a utilização do mesmo em vários setores industriais.

Com o foco atual no entendimento de como as questões técnicas e de segurança na produção, transporte e armazenamento de hidrogênio estão sendo gerenciadas, além de como as diferentes opções podem ser dimensionadas, há uma procura crescente por parte dos mercados de seguros para ajudar a proteger as organizações nesta área.

A economia do hidrogênio contém muitos riscos conhecidos, incluindo suas propriedades físicas e químicas específicas, juntamente com riscos emergentes que podem surgir da expansão ou riscos de investimento para os primeiros adotantes. As oportunidades e desafios associados à expansão do hidrogênio exigirão uma análise contínua e um monitoramento constante para melhorar a compreensão das partes interessadas sobre o perfil de risco desses projetos.

Os riscos de construção e operacionais podem ser segurados em projetos de hidrogênio?

A Marsh é a única corretora a oferecer um seguro de hidrogênio apoiado por um painel de seguradoras globais com classificação A. Fornecemos coberturas pré-acordadas, termos uniformes e serviços de engenharia de risco, dando aos desenvolvedores maior segurança e reduzindo o tempo necessário para obter a cobertura necessária. A instalação garante 100% de capacidade de seguro para riscos operacionais e de construção de até US$ 400 milhões e está disponível para qualquer projeto de hidrogênio em qualquer lugar do mundo.

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