A energia do hidrogênio é percebida como uma fonte secundária de energia que pode contribuir para melhorar a segurança energética e os problemas ambientais, pois pode ser gerada a partir de vários recursos como combustíveis fósseis, subprodutos de processos industriais e eletricidade derivada de energias renováveis e não emitem gases como CO2 na fase de utilização. Além disso, como o hidrogênio está relacionado a uma ampla variedade de campos, como automóveis, equipamentos e materiais elétricos, espera-se que leve à vitalização industrial.
A energia do hidrogênio com as características descritas acima é percebida como uma fonte promissora de energia para a realização de uma sociedade de baixo carbono, e vários países estão expandindo seus esforços liderados pelo governo. Este artigo apresenta os esforços do Japão para aumentar o uso da energia do hidrogênio.
Política do Japão sobre energia de hidrogênio
Em 2017, o governo japonês concluiu a “Estratégia Básica do Hidrogênio” para realizar uma sociedade baseada no hidrogênio líder mundial. A estratégia mostra visões futuras em direção a 2050 e também serve como um plano de ação para cumprir as visões até 2030. A estratégia estabelece a meta de que o Japão deve reduzir os custos do hidrogênio ao mesmo nível da energia convencional e, para atingir a meta, fornece políticas integradas entre ministérios variando da produção de hidrogênio à utilização sob os objetivos comuns.
Como uma organização nacional de pesquisa e desenvolvimento, a Organização de Desenvolvimento de Nova Energia e Tecnologia Industrial (NEDO) está trabalhando na pesquisa e desenvolvimento de tecnologias relacionadas à energia do hidrogênio descritas na seção a seguir com base na política acima.
Esforços do Japão: células de combustível
As células de combustível, que são um dispositivo de geração de energia limpo e eficiente em termos de energia, são essenciais para reduzir o CO2 emissões.
No Japão, a comercialização de um sistema de célula a combustível doméstico (ENE-FARM), bem como de células a combustível comerciais e industriais foi alcançada em 2009 e 2017, respectivamente. E em 2014, um veículo de célula de combustível (FCV) foi colocado à venda no Japão antes de outros países. Atualmente, o desenvolvimento técnico que contribui para a melhoria da eficiência, durabilidade e produtividade da geração de energia, que estão diretamente ligadas à redução de custos e também aos esforços para a expansão do novo uso da unidade de célula a combustível, está sendo promovido para expandir ainda mais o disseminação de célula de combustível estacionária e FCV.
Por outro lado, embora 137 estações de recarga de hidrogênio tenham sido estabelecidas no Japão até o final de dezembro de 2020, é necessário reduzir ainda mais os custos de manutenção e operação para a expansão autossustentável da disseminação de tais estações. Para alcançar a autossustentação até o final da década de 2020, uma redução nos custos necessários para o estabelecimento e operação de estações de recarga de hidrogênio, bem como o desenvolvimento técnico, aquisição de dados e a preparação de um projeto de norma para a otimização das regulamentações nacionais estão sendo promovido.
Geração de energia de hidrogênio / cadeia de abastecimento internacional
Espera-se que a geração de energia a hidrogênio seja uma medida eficaz para realizar a geração de energia térmica com baixo teor de carbono e descarbonizada. Para turbinas a gás que podem queimar hidrogênio e gás natural, bem como as de hidrogênio exclusivamente, o NEDO está abordando a resolução de problemas como a redução da geração de NOx durante a combustão e a prevenção de danos ao combustor por contra-incêndio. E em 2018, uma turbina a gás classe 1 MW exclusivamente para hidrogênio foi instalada em uma área urbana pela primeira vez no mundo para realizar um teste de verificação do sistema de fornecimento de energia para o fornecimento de calor e eletricidade à área.
Por outro lado, como um sistema que pode fornecer uma grande quantidade de hidrogênio de maneira estável, é essencial para realizar um sistema de geração de energia de hidrogênio: os esforços para estabelecer uma cadeia de suprimento de hidrogênio internacional para produzir hidrogênio a partir de recursos estrangeiros inexplorados e transportá-lo para O Japão está sendo promovido. A NEDO conduziu um teste internacional de verificação de transporte de hidrogênio usando hidreto orgânico como transportador de hidrogênio. E o NEDO também está planejando realizar o primeiro teste de verificação do mundo usando um transportador de hidrogênio líquido.
Energia para gás
Embora a energia renovável tenha sido introduzida cada vez mais, o ajuste do equilíbrio entre a oferta e a demanda de energia elétrica está se tornando um problema. Para resolvê-lo, o conceito de “Power to Gas” para converter o excesso de eletricidade gerada a partir de energia renovável em hidrogênio para armazená-la e utilizá-la está atraindo muita atenção.
Em março de 2020, a NEDO abriu o “Fukushima Hydrogen Energy Research Field (FH2R)”, uma instalação de pesquisa de produção de hidrogênio equipada com o maior sistema de eletrólise de água de 10 MW do mundo. Nessas instalações, a NEDO está verificando a operação ideal e a tecnologia do sistema de controle, combinando a produção e o armazenamento de hidrogênio com o ajuste do equilíbrio de oferta e demanda do sistema de energia elétrica.
Conclusão
Como o primeiro-ministro Suga declarou em outubro de 2020 que o Japão almejaria a realização da neutralidade de carbono até 2050, há expectativas crescentes em relação aos papéis que o hidrogênio pode desempenhar. Para reduzir ainda mais o custo do hidrogênio, é importante projetar como o hidrogênio deve ser utilizado em todo o sistema de energia no futuro, como por meio da integração com as energias renováveis e existentes, ao mesmo tempo em que aprimora as tecnologias de produção, transporte e utilização de maneira unificada. O NEDO promoverá projetos de desenvolvimento técnico com base nisso, bem como objetivará a disseminação em larga escala da energia do hidrogênio, por meio de esforços de colaboração internacional e atividades de conscientização para jovens que desempenharão um papel importante na sociedade futura.
