O projecto HI-PO é uma iniciativa nacional financiada pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT). O principal objectivo do projecto é desenvolver uma estratégia para o hidrogénio em Portugal, através da elaboração e avaliação de cenários juntamente com agentes para o futuro do hidrogénio em Portugal. Estes cenários não pretendem adivinhar o futuro, mas estudar as consequências de futuros possíveis, ajudando assim na tomada de decisões.
A metodologia adoptada baseia-se nas abordagens da iniciativa UK Sustainable Hydrogen Energy Consortium (McDowall & Eames, 2006) e no projecto Europeu HyWays (HyWays Project, 2008), envolvendo um extenso processo consultivo. O projecto HI-PO mobilizou peritos e outros agentes nacionais, representando diferentes áreas desde académicos à indústria, da energia ao ambiente, através de workshops, entrevistas pessoais e relatórios conjuntos.
A primeira workshop contou com cerca de 50 agentes, na qual foram discutidas as tecnologias mais apropriadas para a economia do hidrogénio em Portugal. Foi esta a base para o conjunto de 5 cenários de hidrogénio identificados no decurso do projecto:
Renováveis dominantes – produção centralizada de hidrogénio baseada exclusivamente em fontes renováveis, distribuído por pipelines até estações de abastecimento para transportes, indústrias e residências.
Não renováveis e bioenergia centralizadas – produção centralizada de hidrogénio baseada em gás natural e carvão, ambas com captura e sequestro de carbono (CCS), nuclear, biomassa e biogás, distribuído por pipelines até estações de abastecimento, aeroportos e portos para uso nos transportes.
Electricidade descentralizada – produção descentralizada de hidrogénio baseada na rede eléctrica, com electrolisadores on-site nas estações de abastecimento para transportes, e nas indústrias e residências para electricidade e calor.
Gás natural descentralizado – produção descentralizada de hidrogénio baseada na rede de gás natural, com reformadores on-site nas estações de abastecimento para transportes rodoviários. Adicionalmente, centrais a carvão com CCS produzem hidrogénio para abastecer estações de abastecimento e indústrias situadas em seu redor.
Pequena escala e combustíveis líquidos – uso do hidrogénio em comunidades remotas baseada em fontes renováveis, essencialmente eólica, solar e biomassa, para co-gerações domésticas e armazenamento de energia para a rede eléctrica. O principal uso do hidrogénio é para a produção de combustíveis ricos em hidrogénio, como o metanol, os quais são os combustíveis dominantes para os transportes rodoviários.
Estes 5 cenários foram avaliados em detalhe através de um processo de análise multi-critério envolvendo 18 entrevistas individuais. Foi pedido aos agentes que criassem critérios mensuráveis para avaliarem os cenários e lhes atribuíssem um peso.
Apesar de nenhum cenário ter sido identificado no processo de avaliação como claro vencedor, os resultados indicam uma preferência pelos cenários baseados em fontes renováveis, focando os transportes rodoviários como principal uso para o hidrogénio. No entanto, a ideia dominante entre a maioria dos agentes é de que o futuro do hidrogénio em Portugal não será baseado em nenhum destes cenários em particular mas numa mistura de vários, assegurando assim a diversidade da produção energética tendo em vista o objectivo de segurança do abastecimento presente nas políticas de energia.
A identificação e ponderação dos critérios demonstram que os agentes portugueses estão mais preocupados com os desafios que a economia do hidrogénio tem de enfrentar, ao invés de enaltecerem as oportunidades criadas. Isto fica evidente nos pesos atribuídos aos critérios económicos e tecnológicos face aos dos critérios ambientais e de dependência externa.
Fontes
As energias renováveis devem ter um papel preponderante na produção de hidrogénio, essencialmente a eólica e a solar. Esta é a única forma de assegurar a maximização dos benefícios ambientais associados ao uso do hidrogénio. Contudo, diversos agentes consideram que estas fontes não terão capacidade de garantir a produção de grandes quantidades de hidrogénio, para além de serem demasiado caras para um uso disseminado das tecnologias de hidrogénio. Outros agentes contrapõem indicando que o rápido crescimento dos preços dos combustíveis fósseis e a internalização das questões ambientais nos preços da energia fará com que as energias renováveis rapidamente se tornem competitivas.
Apesar de serem alvo de diversas críticas, os combustíveis fósseis, como o gás natural e o carvão, foram indicados como fontes inevitáveis para a produção de hidrogénio, dada a sua disponibilidade e baixo custo. A presença do CCS foi indicada como vital para ultrapassar os problemas ambientais associados ao recurso a estas fontes. O nuclear foi menos consensual entre os agentes, uns referindo que esta se pode tornar a principal fonte para a produção de electricidade e de hidrogénio no futuro, mas a maioria sublinhando que este está longe de ser uma opção política no curto e até no longo prazo em Portugal.
Produção e distribuição
Não foi observada uma clara preferência pela produção centralizada ou descentralizada de hidrogénio, ambas recebendo comentários positivos e negativos. Os defensores da produção descentralizada argumentaram que esta opção será o futuro da produção energética, essencialmente quando baseada em fontes renováveis. Mas várias críticas incidiram sobre o cenário ‘3. Electricidade descentralizada’ indicando o número de conversões energéticas necessárias, reduzindo assim a eficiência global do sistema.
Em relação às tecnologias de produção, a electrólise foi várias vezes referida como factor limitativo para a economia do hidrogénio devido à sua baixa eficiência. Um forte desenvolvimento deste processo foi sublinhado como sendo essencial para a afirmar a produção de hidrogénio a partir de fontes renováveis, em contraste com a reformação, já competitiva actualmente, o que permite que o gás natural seja um fonte importante para o hidrogénio no curto e médio prazo.
Usos
O transporte rodoviário destaca-se como o principal uso para o hidrogénio. Este é o sector onde existem maiores dificuldades em encontrar substitutos para os combustíveis fósseis. Alguns agentes mencionaram os combustíveis líquidos como concorrentes do hidrogénio puro, dadas as maiores facilidades logísticas e o mais avançado estado de desenvolvimento destas tecnologias.
As co-gerações industriais e domésticas forma menos consensuais. Parte dos agentes defendeu que o uso de pilhas de combustível seria por si só um grande ganho de eficiência no processo, ao passo que outros preferiram destacar a baixa eficiência decorrente das muitas conversões contempladas, da electricidade para hidrogénio e depois de volta a electricidade e calor ou do gás natural para hidrogénio, ao invés de o usar directamente para a produção de calor, por exemplo.
O armazenamento de energia a partir de fontes renováveis, aproveitando a produção em horas de vazio, foi igualmente controverso. Por um lado os agentes viram a possibilidade de armazenar energia sob a forma de hidrogénio como uma oportunidade para a estabilização da produção de electricidade, mas por outro lado a opção pela bombagem nas hidroeléctricas foi vista como uma solução mais adequada.
Barreiras e oportunidades
As principais barreiras identificadas à economia do hidrogénio foram os custos e o desenvolvimento tecnológico de muitas das soluções integradas nos 5 cenários. Foi dada uma maior importância a estes critérios do que aos ambientais e aos de segurança do abastecimento. Isto parece indicar que as atenções devem ser centradas nestas áreas, quer nas tecnologias, promovendo a investigação & desenvolvimento para permitir tecnologias mais eficientes e menos dispendiosas, quer nos custos, fomentando políticas de apoio a este vector energético.
Os custos penalizaram os mais ambiciosos cenários centralizados, mas alguns agentes realçaram que os custos são um falso problema na escala temporal considerada, dado que os preços crescentes dos combustíveis fósseis e a internalização das questões ambientais permitirão que as tecnologias mais sustentáveis se tornem competitivas.
O ambiente e a segurança do abastecimento foram destacados como as principais forças motrizes para a economia do hidrogénio, principalmente devido à substituição dos combustíveis fósseis. Esta imagem positiva é o principal motivo pelo qual os agentes entrevistados não consideram que a aceitação pública possa vir a ser um factor limitativo à introdução do hidrogénio como vector energético em Portugal.
Referências bibliográficas
HyWays Project (2008) http://www.HyWays.de, acedido em 29.04.2008
McDowall, W. & Eames, M. (2006) Towards a Sustainable Hydrogen Economy – A multi-criteria mapping of the UKSHEC hydrogen futures, UK Sustainable Hydrogen Energy Consortium, Policy Studies Institute, London
Rui Pimenta e Tomás Rei Fernandes
Research Group on Energy and Sustainable Development, Departamento de Engenharia Mecânica, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa
A metodologia adoptada baseia-se nas abordagens da iniciativa UK Sustainable Hydrogen Energy Consortium (McDowall & Eames, 2006) e no projecto Europeu HyWays (HyWays Project, 2008), envolvendo um extenso processo consultivo. O projecto HI-PO mobilizou peritos e outros agentes nacionais, representando diferentes áreas desde académicos à indústria, da energia ao ambiente, através de workshops, entrevistas pessoais e relatórios conjuntos.
A primeira workshop contou com cerca de 50 agentes, na qual foram discutidas as tecnologias mais apropriadas para a economia do hidrogénio em Portugal. Foi esta a base para o conjunto de 5 cenários de hidrogénio identificados no decurso do projecto:
Renováveis dominantes – produção centralizada de hidrogénio baseada exclusivamente em fontes renováveis, distribuído por pipelines até estações de abastecimento para transportes, indústrias e residências.
Não renováveis e bioenergia centralizadas – produção centralizada de hidrogénio baseada em gás natural e carvão, ambas com captura e sequestro de carbono (CCS), nuclear, biomassa e biogás, distribuído por pipelines até estações de abastecimento, aeroportos e portos para uso nos transportes.
Electricidade descentralizada – produção descentralizada de hidrogénio baseada na rede eléctrica, com electrolisadores on-site nas estações de abastecimento para transportes, e nas indústrias e residências para electricidade e calor.
Gás natural descentralizado – produção descentralizada de hidrogénio baseada na rede de gás natural, com reformadores on-site nas estações de abastecimento para transportes rodoviários. Adicionalmente, centrais a carvão com CCS produzem hidrogénio para abastecer estações de abastecimento e indústrias situadas em seu redor.
Pequena escala e combustíveis líquidos – uso do hidrogénio em comunidades remotas baseada em fontes renováveis, essencialmente eólica, solar e biomassa, para co-gerações domésticas e armazenamento de energia para a rede eléctrica. O principal uso do hidrogénio é para a produção de combustíveis ricos em hidrogénio, como o metanol, os quais são os combustíveis dominantes para os transportes rodoviários.
Estes 5 cenários foram avaliados em detalhe através de um processo de análise multi-critério envolvendo 18 entrevistas individuais. Foi pedido aos agentes que criassem critérios mensuráveis para avaliarem os cenários e lhes atribuíssem um peso.
Apesar de nenhum cenário ter sido identificado no processo de avaliação como claro vencedor, os resultados indicam uma preferência pelos cenários baseados em fontes renováveis, focando os transportes rodoviários como principal uso para o hidrogénio. No entanto, a ideia dominante entre a maioria dos agentes é de que o futuro do hidrogénio em Portugal não será baseado em nenhum destes cenários em particular mas numa mistura de vários, assegurando assim a diversidade da produção energética tendo em vista o objectivo de segurança do abastecimento presente nas políticas de energia.
A identificação e ponderação dos critérios demonstram que os agentes portugueses estão mais preocupados com os desafios que a economia do hidrogénio tem de enfrentar, ao invés de enaltecerem as oportunidades criadas. Isto fica evidente nos pesos atribuídos aos critérios económicos e tecnológicos face aos dos critérios ambientais e de dependência externa.
Fontes
As energias renováveis devem ter um papel preponderante na produção de hidrogénio, essencialmente a eólica e a solar. Esta é a única forma de assegurar a maximização dos benefícios ambientais associados ao uso do hidrogénio. Contudo, diversos agentes consideram que estas fontes não terão capacidade de garantir a produção de grandes quantidades de hidrogénio, para além de serem demasiado caras para um uso disseminado das tecnologias de hidrogénio. Outros agentes contrapõem indicando que o rápido crescimento dos preços dos combustíveis fósseis e a internalização das questões ambientais nos preços da energia fará com que as energias renováveis rapidamente se tornem competitivas.
Apesar de serem alvo de diversas críticas, os combustíveis fósseis, como o gás natural e o carvão, foram indicados como fontes inevitáveis para a produção de hidrogénio, dada a sua disponibilidade e baixo custo. A presença do CCS foi indicada como vital para ultrapassar os problemas ambientais associados ao recurso a estas fontes. O nuclear foi menos consensual entre os agentes, uns referindo que esta se pode tornar a principal fonte para a produção de electricidade e de hidrogénio no futuro, mas a maioria sublinhando que este está longe de ser uma opção política no curto e até no longo prazo em Portugal.
Produção e distribuição
Não foi observada uma clara preferência pela produção centralizada ou descentralizada de hidrogénio, ambas recebendo comentários positivos e negativos. Os defensores da produção descentralizada argumentaram que esta opção será o futuro da produção energética, essencialmente quando baseada em fontes renováveis. Mas várias críticas incidiram sobre o cenário ‘3. Electricidade descentralizada’ indicando o número de conversões energéticas necessárias, reduzindo assim a eficiência global do sistema.
Em relação às tecnologias de produção, a electrólise foi várias vezes referida como factor limitativo para a economia do hidrogénio devido à sua baixa eficiência. Um forte desenvolvimento deste processo foi sublinhado como sendo essencial para a afirmar a produção de hidrogénio a partir de fontes renováveis, em contraste com a reformação, já competitiva actualmente, o que permite que o gás natural seja um fonte importante para o hidrogénio no curto e médio prazo.
Usos
O transporte rodoviário destaca-se como o principal uso para o hidrogénio. Este é o sector onde existem maiores dificuldades em encontrar substitutos para os combustíveis fósseis. Alguns agentes mencionaram os combustíveis líquidos como concorrentes do hidrogénio puro, dadas as maiores facilidades logísticas e o mais avançado estado de desenvolvimento destas tecnologias.
As co-gerações industriais e domésticas forma menos consensuais. Parte dos agentes defendeu que o uso de pilhas de combustível seria por si só um grande ganho de eficiência no processo, ao passo que outros preferiram destacar a baixa eficiência decorrente das muitas conversões contempladas, da electricidade para hidrogénio e depois de volta a electricidade e calor ou do gás natural para hidrogénio, ao invés de o usar directamente para a produção de calor, por exemplo.
O armazenamento de energia a partir de fontes renováveis, aproveitando a produção em horas de vazio, foi igualmente controverso. Por um lado os agentes viram a possibilidade de armazenar energia sob a forma de hidrogénio como uma oportunidade para a estabilização da produção de electricidade, mas por outro lado a opção pela bombagem nas hidroeléctricas foi vista como uma solução mais adequada.
Barreiras e oportunidades
As principais barreiras identificadas à economia do hidrogénio foram os custos e o desenvolvimento tecnológico de muitas das soluções integradas nos 5 cenários. Foi dada uma maior importância a estes critérios do que aos ambientais e aos de segurança do abastecimento. Isto parece indicar que as atenções devem ser centradas nestas áreas, quer nas tecnologias, promovendo a investigação & desenvolvimento para permitir tecnologias mais eficientes e menos dispendiosas, quer nos custos, fomentando políticas de apoio a este vector energético.
Os custos penalizaram os mais ambiciosos cenários centralizados, mas alguns agentes realçaram que os custos são um falso problema na escala temporal considerada, dado que os preços crescentes dos combustíveis fósseis e a internalização das questões ambientais permitirão que as tecnologias mais sustentáveis se tornem competitivas.
O ambiente e a segurança do abastecimento foram destacados como as principais forças motrizes para a economia do hidrogénio, principalmente devido à substituição dos combustíveis fósseis. Esta imagem positiva é o principal motivo pelo qual os agentes entrevistados não consideram que a aceitação pública possa vir a ser um factor limitativo à introdução do hidrogénio como vector energético em Portugal.
Referências bibliográficas
HyWays Project (2008) http://www.HyWays.de, acedido em 29.04.2008
McDowall, W. & Eames, M. (2006) Towards a Sustainable Hydrogen Economy – A multi-criteria mapping of the UKSHEC hydrogen futures, UK Sustainable Hydrogen Energy Consortium, Policy Studies Institute, London
Rui Pimenta e Tomás Rei Fernandes
Research Group on Energy and Sustainable Development, Departamento de Engenharia Mecânica, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa
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