A necessidade de novas fontes de energia nunca foi tão grande. Nossa sociedade precisa de um sistema sustentável para substituir, no longo prazo, os combustíveis fósseis e suas emissões de CO2. O hidrogênio é uma resposta.
O elemento químico mais comum no universo é limpo e está disponível em grandes quantidades. Como uma matéria-prima potencialmente livre de CO2, o hidrogênio verde está ganhando importância em todo o mundo. Quer seja usado para indústrias, como combustível para células de combustível, ou ainda como portador de energia sintética - as potenciais aplicações para o hidrogênio são numerosas. O hidrogênio pode ser produzido a partir da água por eletrólise e, quando utilizado como insumo energético, é transformado de volta em água. Portanto, está disponível em grandes quantidades.
Emitir muito traz a possibilidade de grandes mudanças.
Na thyssenkrupp, emitimos 23 milhões de toneladas de CO2 em todo o mundo em 2019. Isso é quase três por cento de todas as emissões de gases de efeito estufa da Alemanha - mais do que Berlim emitiu no mesmo período.
Acreditamos que, ao emitir muito, também temos a oportunidade de realizar mudanças significativas. É por isso que há anos estamos promovendo melhorias em nossas pegadas energética e climática. Encaramos nossa responsabilidade e definimos nossas metas alinhadas ao Acordo do Clima de Paris de 2015: Queremos reduzir nossas emissões em 30% até 2030 e ser totalmente neutros para o clima até 2050.
Emitir muito traz a possibilidade de grandes mudanças.
Na thyssenkrupp, emitimos 23 milhões de toneladas de CO2 em todo o mundo em 2019. Isso é quase três por cento de todas as emissões de gases de efeito estufa da Alemanha - mais do que Berlim emitiu no mesmo período.
Acreditamos que, ao emitir muito, também temos a oportunidade de realizar mudanças significativas. É por isso que há anos estamos promovendo melhorias em nossas pegadas energética e climática. Encaramos nossa responsabilidade e definimos nossas metas alinhadas ao Acordo do Clima de Paris de 2015: Queremos reduzir nossas emissões em 30% até 2030 e ser totalmente neutros para o clima até 2050.
“Para a thyssenkrupp, a tecnologia de hidrogênio é uma tecnologia-chave, e é a próxima etapa necessária para tornar o nosso setor sustentável e adequado para o futuro”
Dr. Klaus Keysberg
Chief Financial Officer da thyssenkrupp
Disponibilidade
Como elemento mais comum no universo, o hidrogênio pode ser obtido a partir de várias substâncias como petróleo, gás, biocombustíveis e água. Como cerca de dois terços da Terra são cobertos por água, o hidrogênio pode ser disponibilizado em grandes quantidades e garantir o suprimento de energia das gerações futuras.
Emissões
Quando o hidrogênio é gerado por meio da eletrólise, nenhum dióxido de carbono é produzido no processo. Caso sejam utilizadas energias renováveis, todo o processo é livre de emissões. Isso torna o hidrogênio um portador de energia ecologicamente correto
Transporte
Como portador de energia, o hidrogênio é relativamente fácil de transportar. Semelhante ao gás natural, o hidrogênio pode ser armazenado sob alta pressão ou na forma líquida. Ainda estão em desenvolvimento outras opções de armazenamento.
Como vamos fazer isso? É muito simples: Como produzimos hidrogênio verde - O processo de eletrólise
O hidrogênio, produzido com eletricidade renovável por meio da eletrólise, é indispensável para uma transição energética bem-sucedida e para atingir as metas climáticas internacionais. O hidrogênio atua como portador de energia e combustível, e como matéria-prima neutra em CO2 para a fabricação de produtos químicos verdes.
Durante a eletrólise da água, a eletricidade é passada através da água, iniciando a decomposição das moléculas de água em seus dois componentes, hidrogênio e oxigênio. Quando usada eletricidade de fontes renováveis, é produzido o hidrogênio verde. O oxigênio se acumula no polo positivo, sobe e escapa para a atmosfera. O hidrogênio se forma no polo negativo, onde pode ser coletado e posteriormente armazenado.
A demanda por plantas de eletrólise industriais com as quais o hidrogênio verde pode ser produzido economicamente está aumentando continuamente. É por isso que expandimos significativamente nossas capacidades de produção de plantas de eletrólise de hidrogênio verde. Temos atualmente capacidade produtiva de células de eletrólise para fornecer 1 gigawatt por ano, e estamos ampliando essa capacidade.
“A eletrólise da água é a tecnologia fundamental para a descarbonização do setor industrial. É a única tecnologia em escala para a produção de hidrogênio verde disponível até o momento. Os recursos verdes só são economicamente viáveis se forem produzidos e usados em escala industrial, pois o aumento de escala melhora as estruturas de custos. A eletrólise de água da thyssenkrupp oferece os maiores módulos-padrão do mundo, que podem ser facilmente combinados até instalações da ordem de gigawatts.”
Dr. Christoph Noeres
Head of Green Hydrogen at thyssenkrupp nucera
thyssenkrupp nucera offers world-leading technologies for high-efficiency electrolysis plants. The company, a Joint Venture with Industrie De Nora, has extensive in-depth knowledge in the engineering, procurement, and construction of electrochemical plants and a strong track record of more than 600 projects with a total rating of over 10 gigawatts already successfully installed. With its water electrolysis technology to produce green hydrogen, the company offers an innovative solution on an industrial scale for green value chains and an industry fueled by clean energy – a major step towards a climate-neutrality.
Projetos atuais
2GW electrolysis plant
thyssenkrupp signs contract to install over 2GW electrolysis plant for Air Products in NEOM
Como o hidrogênio ajuda a consumir o CO2 - Carbon2Chem®
Nosso projeto Carbon2Chem® (Do carbono ao produto químico) converte as emissões da produção de aço em valiosos produtos químicos. O processo já está sendo utilizado com sucesso na planta-piloto nos arredores da siderúrgica de Duisburg. Dentro de cinco a sete anos, o Carbon2Chem® estará pronto para utilização em larga escala.
O hidrogênio desempenha um papel essencial no Carbon2Chem®, pois é usado para processar o CO2 em produtos químicos básicos, como amônia ou metanol. Estes são usados, por exemplo, para produzir fertilizantes, plásticos ou combustíveis. E claro, produzimos o hidrogênio com nossa própria tecnologia.
A tecnologia também é atraente para além das fronteiras da Alemanha e da Europa. Indústrias com uso intensivo de energia, como cimento, produtos químicos ou aço são candidatos potenciais para o Carbon2Chem®. O governo alemão está financiando o projeto com mais de 60 milhões de euros.
Como o hidrogênio ajuda a evitar o CO2 - a via do hidrogênio
A thyssenkrupp emitiu 23 milhões de toneladas métricas de CO2 em todo o mundo em 2019, com 95% das emissões se originando na produção de aço. No entanto, precisaremos de aço no futuro para carros mais leves e mais baratos, para uma economia circular funcional, como material de embalagem e como base para motores elétricos e turbinas eólicas. É por isso que o uso de hidrogênio na siderurgia é uma grande alavanca para reduzir as emissões de CO2. Uma tonelada de hidrogênio economiza 25 toneladas de CO2. O hidrogênio no aço, portanto, tem um grande efeito na proteção do clima.
Enquanto convertemos o CO2 da produção de aço no projeto Carbon2Chem®, queremos usar outra tecnologia para garantir que o CO2 não seja mais originado na produção de aço. Para fazer isso, queremos substituir por hidrogênio o carbono necessário para reduzir o minério de ferro.
Portanto, estamos hoje testando o uso de hidrogênio no alto-forno. Desta forma, as emissões iniciais podem ser reduzidas na estrutura existente da planta.
A próxima etapa-chave: redução direta
Embora a conversão do alto-forno para o hidrogênio possibilite as primeiras reduções de emissões no curto prazo, é necessária uma transformação fundamental da produção de aço. O desenvolvimento de plantas de redução direta (plantas DR) representa uma mudança fundamental.
As usinas de redução direta operam com base em gases. Se o hidrogênio for usado, elas não liberam emissões. A thyssenkrupp Steel inaugurará em 2024 a primeira planta de redução direta em grande escala.
Em contraste com o alto-forno, as plantas DR não produzem metal quente, mas ferro esponja sólido (“Ferro Reduzido Diretamente” ou DRI). Ele precisa ser derretido em um produto semelhante a metal quente para que possa ser posteriormente processado em aço de alta qualidade. Com os fabricantes, a thyssenkrupp Steel está desenvolvendo uma planta inteiramente nova para otimizar o sistema de metal quente. É uma unidade de fusão operada por energia, que é combinada com a planta de redução direta. As plantas de redução direta com unidades de fusão - como um alto-forno - produzem continuamente um produto líquido.
Como resultado, as novas plantas podem ser perfeitamente integradas às plantas metalúrgicas existentes. A grande vantagem é que os processos atuais e comprovados nas aciarias BOF sediadas em Duisburg podem ser mantidos. O produto líquido é processado ali nos tipos comprovados de aço.
O chamado hidrogênio cinza é produzido a partir de combustíveis fósseis. Durante a produção, o gás natural é convertido sob calor em hidrogênio e CO2. O CO2 gerado é então liberado sem uso na atmosfera, aumentando o efeito estufa.
O hidrogênio azul é criado a partir do gás natural da mesma forma que o hidrogênio cinza. No entanto, o CO2 produzido é capturado e armazenado. O CO2 gerado durante a produção de hidrogênio não é liberado na atmosfera. Portanto, o hidrogênio azul é quase neutro em relação ao CO2 em termos de equilíbrio.
O hidrogênio turquesa é produzido através do craqueamento térmico do metano. Este processo produz carbono sólido em vez de CO2.
O hidrogênio verde é produzido por meio da eletrólise da água. Se a eletricidade de fontes renováveis de energia for usada para esse processo, o hidrogênio é considerado verde.
A energia nuclear é usada para a eletrólise na produção de hidrogênio vermelho.
A eletrólise é um processo no qual as substâncias são decompostas em seus componentes usando eletricidade.
Na eletrólise da água, a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio usando eletricidade. Se a eletricidade vier de fontes renováveis, a eletrólise do hidrogênio pode ser um componente crucial de uma indústria neutra em carbono.
DA eficiência energética descreve a relação entre o produto, o recurso ou o rendimento de energia (saída) e a energia fornecida (entrada). Os processos aprimorados precisam minimizar as perdas causadas pela conversão, transporte e armazenamento de energia.
O balanço de energia se refere ao esforço total necessário para fabricar, operar, reutilizar, descartar ou reciclar produtos. Neste contexto, a atenção é dada por um lado ao consumo de energia durante a produção e, por outro lado, aos recursos e energia necessários para a produção e descarte.
Os sistemas de armazenamento de energia são usados para armazenar a energia que está disponível, mas não é necessária no momento. A energia é frequentemente convertida em outras formas de energia, como energia química. Quando necessário, ela pode mais tarde ser convertida de volta à forma desejada.
Os sistemas de armazenamento de energia são usados com especial frequência para energias renováveis. Em dias de sol ou vento, principalmente, o excesso de eletricidade pode ser armazenado.
Os sistemas de armazenamento de energia são usados com especial frequência para energias renováveis. Em dias de sol ou vento, principalmente, o excesso de eletricidade pode ser armazenado.
As energias renováveis são fontes de energia que são renovadas por processos naturais e, portanto, estão disponíveis em quantidades praticamente inesgotáveis ou são renovadas de maneira relativamente rápida. Entre as energias renováveis estão a energia hidrelétrica, a energia solar e a energia eólica.
Na redução direta, o minério de ferro é reduzido usando gás. O minério de ferro é um composto de ferro-oxigênio, ou seja, um óxido de ferro. Durante a redução, o oxigênio é removido do óxido de ferro. O produto sólido resultante da redução direta também é chamado de “ferro-esponja”.
Processes or products are described as climate-neutral if they have no impact on climate change. This means that in their creation they are not associated with greenhouse gas emissions.
Processos ou produtos são descritos como neutros para o clima se não tiverem impacto nas mudanças climáticas. Isso significa que, em sua criação, eles não estão associados às emissões de gases de efeito estufa.
Os gases de efeito estufa são responsáveis pelas mudanças climáticas porque não permitem que o calor irradie da Terra para o espaço. O CO2 é um gás de efeito estufa, mas o metano ou o óxido nitroso também são gases de efeito estufa.