Transição energética para sistemas calefação: substituição de combustíveis convencionais por hidrogênio de baixa emissão de carbono

Abstract

A transição energética é mandatória para o cumprimento dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável relacionados e demais metas estabelecidas visando à contenção de avanços das mudanças climáticas. Considerando-se que o gás natural responde por parcela expressiva da matriz energética global e é intensivamente empregado no aquecimento de ambientes e na calefação industrial, é imprescindível buscar alternativas para sua substituição, com destaque para o hidrogênio de baixa emissão de carbono, obtido de fontes renováveis. Nesse contexto, este projeto teve por objetivo estudar as tecnologias de calefação residencial, comercial e industrial, as rotas de produção de hidrogênio verde por eletrólise da água, os sistemas de combustão aplicáveis a esse combustível em substituição parcial ou total ao gás natural, e os requisitos operacionais associados. As análises foram executadas por meio de revisão da literatura em periódicos selecionados. Os resultados evidenciaram que a eletrólise por membrana de troca de prótons (PEM) apresenta a maior aderência aos requisitos de resposta rápida à intermitência de fontes renováveis, visando reduzir cortes de geração e armazenar energia; que misturas H₂/gás natural até 20% em volume são operáveis em queimadores de chama-livre com ajustes moderados de geometria, com o flashback emergindo como principal risco operacional a partir de 23,4% de H₂; e que a operação em regime rico em hidrogênio demanda queimadores porosos ou de estágios, sensores de chama por ultravioleta e materiais resistentes à fragilização. Foram identificados quatro setores industriais brasileiros com alto potencial de descarbonização térmica via hidrogênio de baixa emissão, sendo eles o setor cerâmico, siderúrgico, químico e de refino de petróleo, ancorados nos complexos portuários de Pecém (CE) e Suape (PE) e nos incentivos fiscais do Regime Especial de Incentivos para a Produção de Hidrogênio de Baixa Emissão de Carbono (Rehidro) e do Programa de Desenvolvimento do Hidrogênio de Baixa Emissão de Carbono (PHBC). A descarbonização de processos térmicos por meio do hidrogênio de baixo carbono mostra-se tecnicamente factível, tendo o Brasil se posicionado como referência potencial no tema, dada a matriz elétrica renovável nacional e o arcabouço regulatório emergente.