Cinza para verde: aplicações de hidrogênio neutras em carbono que você talvez não conheça

From gray to green: Carbon-neutral hydrogen applications

Ao final deste artigo você saberá tanto sobre o hidrogênio cinza e verde que terá que se beliscar.

No espírito do dia de São Patrício e todo o verde que vem com ele, queremos discutir o que significa ir do cinza ao hidrogênio verde.

Nós cobrimos os fundamentos do eletrífube , e você pode já estar familiarizado com algumas aplicações comuns para de hidrogênio, como caminhões e trens elétricos de célula de combustível. Mas e quanto àquelas aplicações que vão além e fora-de-estrada?

O hidrogênio tem inúmeras aplicações com as quais você pode não estar tão familiarizado, e são essas aplicações que têm o potencial de transformar completamente a maneira como o mundo usa a energia – e qual é a nossa pegada de carbono ao fazê-lo.

As indústrias de descarbonização com hidrogênio não são tarefas simples, mas grandes progressos estão sendo feitos para transformar o hidrogênio "cinza" (algumas emissões associadas) em hidrogênio "verde" (emissões zero). Continue a ler para saber mais sobre as diferentes formas em que o hidrogénio pode alimentar o nosso mundo com emissões zero.

Balanceamento da rede elétrica

Semelhante ao conceito de oferta e demanda em economia, uma rede elétrica também lida com diferenças entre sua fonte de alimentação e a potência que ela exige. As redes elétricas não podem adaptar sua saída de potência a quantas pessoas estão secando o cabelo, ligando a máquina de lavar louça ou ligando as luzes de Natal a um determinado momento. Isso é uma boa notícia porque significa que você quase sempre tem energia disponível para você quando você precisa, mas também é uma má notícia porque isso significa que muitas vezes a capacidade de geração de energia pode ser subutilizada.

É aí que entram os eletrízers. Os eletryzers podem ser usados para equilibrar a rede elétrica e são compensados por fazê-lo. O excesso de energia da rede elétrica pode ser usado para eletrômetros de energia, que fazem o hidrogênio. O hidrogênio pode armazenar esse excesso de energia e ser usado em várias aplicações sem emissões. Como este é um serviço pago que o eletryzer oferece para estabilizar a rede elétrica, isso ajuda a reduzir o custo total do hidrogênio.

Mas não para em redes elétricas. A geração de hidrogênio também pode ser usada como meio de armazenamento de energia flutuante a partir de fontes de energia renováveis. Um dos fatores limitantes da solar é que eles nem sempre estão disponíveis quando precisamos deles e, às vezes, isso significa que a energia valiosa é desperdiçada.

Mais uma vez, os eletrízers vêm para o resgate. A energia em excesso (limpa) de fontes renováveis, como a eólica e a solar, pode fazer eletrômetros de energia para tornar o hidrogênio verde sem quaisquer emissões associadas. À medida que mais fontes de energia renovável flutuantes forem adicionadas às redes de alimentação elétrica, o hidrogênio e os eletrômetros se revelarão ainda mais vitais na produção de hidrogênio verde. O hidrogênio produzido permite que essa energia limpa e renovável seja usada para abastecer as frotas de ônibus pesados, caminhões ou trens urbanos e descarbonizar a rede de gás natural. À medida que mais fontes de energia renovável flutuantes forem adicionadas às redes de alimentação elétrica, o hidrogênio e os eletrômetros se revelarão ainda mais vitais na produção de hidrogênio verde.

Energia para gás

Até mesmo aplicações que não funcionam com células de combustível de hidrogênio podem se beneficiar de emissões mais baixas por causa do hidrogênio. Uma maneira de fazer isso é injetar o gasoduto natural com hidrogênio. Pense nisso como um coquetel a gás-da mesma forma que você pode adicionar Club soda para fazer uma bebida um pouco mais leve, o hidrogênio pode ser adicionado ao gás natural para diminuir seu teor de carbono e reduzir suas emissões de carbono.

Cummins e Enbridge anunciaram no final de 2020 que o hidrogênio que produzimos para equilibrar a grade será injetado na rede de gasodutos a fim de "verde" o suprimento de gás. Os regulamentos de emissões em todo o mundo estão mudando e, em breve, alguns países e Estados podem impor um percentual mínimo de gás natural renovável necessário na rede de gás natural. Esse percentual mínimo é obrigado a aumentar ao longo do tempo, exigindo soluções práticas como a mistura de hidrogênio.

Fertilizante sustentável

Como o nosso mundo continua a contar com uma crise climática, tornou-se evidente que precisamos buscar o hidrogênio mais verde de todos os ângulos possíveis, inclusive seu uso na agricultura.

A indústria de amônia é um dos maiores consumidores de hidrogênio em todo o mundo. Cerca de metade da atual produção mundial de hidrogênio é usada para produzir amônia, que, por sua vez, é usada principalmente para fabricar fertilizantes. Como mais de 95% do hidrogênio do mundo é produzido usando combustíveis fósseis, também conhecido como hidrogênio cinza, a produção de amônia é responsável por quase 2% das emissões anuais globais de dióxido de carbono!

A boa notícia é que a substituição do hidrogênio cinza usado na produção de fertilizantes com hidrogênio verde (feito através de eletrólise de emissão zero) produziria um fertilizante verdadeiramente sustentável.

O interesse em reduzir a intensidade do carbono do fertilizante está crescendo. Com incentivos regulatórios e impostos sobre o carbono, essa mudança para o uso do verde acelerará, tornando-a uma alternativa econômica que é melhor para o meio ambiente e para a indústria agrícola.

Etanol e metanol mais ecológicos

O etanol é atualmente usado para reduzir as emissões do gás que alimenta carros e outros veículos que têm motores a gás tradicionais. A maioria dos gases que alimenta carros e caminhões (excluindo o diesel) nos EUA contém até 10% de etanol – algum combustível fabricado para os motores compatíveis com E-85 contém até 85% de etanol. O etanol geralmente é fabricado fermentando matérias-primas como o milho, especialmente em lugares como o Midwest, onde o milho é abundante.

A nossa oportunidade de criar etanol verde, no entanto, reside na produção de etanol ou metanol a partir de carbono e hidrogênio. Semelhante ao amoníaco, o hidrogênio no etanol vem principalmente do gás natural, que gera emissões de carbono que são prejudiciais ao meio ambiente.

Com a tecnologia e a infraestrutura corretas, o hidrogênio cinza que entra no etanol pode ser substituído por hidrogênio verde. Isso pode reduzir as emissões de carbono do gás que usamos para abastecer carros, caminhões e qualquer coisa em funcionamento em um motor a gás.

Você pode estar mais familiarizado com o etanol do que você pensa. Na verdade, é álcool-Sim, do tipo que você pode beber! Se destilado várias vezes, o mesmo etanol que pode tornar a nossa gasolina mais verde pode ser consumido em uma bebida. Estamos falando quimicamente aqui, é claro, então não vá tentar isso em casa e, por favor, deixe aos destiladores profissionais. Na verdade, uma empresa chamada Air co. faz uma vodka carbono-negativa do ar e do hidrogênio verde. Por outro lado, o metanol é um tipo de álcool não potável com várias aplicações tradicionais, como no setor químico (pintura, velo, compensado, etc.) misturado para tornar os combustíveis mais limpos e usado para produzir energia quando usado como combustível. Um dos benefícios do metanol é que é muito mais fácil de transportar do que o hidrogênio em forma gasosa ou líquida, portanto, empresas de todo o mundo estão olhando para a exportação de metanol verde como commodity.

Combustível de jato neutro em carbono

O hidrogênio verde não se limita a aplicações no nível do solo e tem o potencial de alimentar um Boeing 737. Com a engenharia certa, os aviões podem voar com combustível de jato feito a partir de um processo de combinação de CO2 capturados a partir do ar e hidrogênio verde.

Embora possa não ser 100% verde de poço para a combustão de turbina criará algumas emissões-a diferença é que é combustível neutro em carbono, o que significa que o CO2 capturado na produção do combustível é liberado durante a combustão, de modo que não há nenhuma CO2 líquida liberada. Em suma, poderíamos ver em breve combustível de jato verde na parte "bem" da equação – a engenharia aeronáutica ainda está trabalhando no ecologização da metade "roda".

É evidente que a "equação verde" é bastante complicada. Há muitos fatores que entram no estabelecimento do hidrogênio como uma das muitas soluções potenciais para reduzir as emissões de combustíveis fósseis em todo o mundo e, em última instância, mitigar a crise climática.

Mas, onde há perguntas, há respostas a serem encontradas-e a Cummins está à altura do desafio. Ao longo do século passado, nós inauguramos novas tecnologias nas quais outros não acreditaram ou foram considerados impraticáveis ou até impossíveis. Com 100 anos de experiência em inovação e um compromisso com o desenvolvimento de energia sustentável, a Cummins está no hidrogênio como uma solução de energia para o futuro.

Cummins Office Building

Cummins Inc.

A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Presidente da Cummins New Power enfatiza a descarbonização agora no New York Times Climate Hub.

Cummins New Power President emphasizes decarbonizing now at The New York Times Climate Hub

Amy Davis, vice-presidente e presidente de nova potência, pintou um quadro de um setor de transporte descarbonizado com a ajuda de ambas as soluções elétricas a bateria e movidos a hidrogênio no The New York Times Climate Hub em Glasgow, na Escócia, no início deste mês. E enquanto o debate entre várias soluções de carbono baixo e zero continua em todo o mundo, ela pediu aos governos e corporações que começem a fazer algo agora-porque o carbono que você coloca hoje, amanhã e na próxima semana não pode ser retirado de volta.

A Cummins tem mais de 100 anos de idade e estamos alimentando todos os tipos de aplicações comerciais. Uma das coisas que sabemos é que [o transporte] é muito diverso e acreditamos que não será preciso apenas uma solução [para descarbonizá-la]. "-Amy Davis, presidente da New Power

Em paralelo com a 2021 Conferência das Nações Unidas sobre mudanças climáticas, COP26, o Climate Hub sediou seu programa no fórum. Ao longo de nove dias, pessoas de todo o mundo sintonizaram 45 discussões, debates e workshops ao vivo que abordaram a crescente ameaça das mudanças climáticas e que medidas podem ser tomadas para pará-la.

A presença de Davis no fórum foi apenas um dos inúmeros compromissos e iniciativas que ocorreram em Glasgow naquela semana. O Presidente e CEO da Cummins, Tom Linebarger, também participou do COP26, encontrando-se com governos, líderes do setor e mídia para defender a mudança dos combustíveis fósseis para soluções de baixa e sem carbono e demonstrar como a Cummins fará parte da transição de energia.

Nos dias que levaram ao COP26 e ao fórum, a Cummins foi aceita em dois grupos influentes defendendo a ação climática .

O consenso entre as conversas era que o movimento em direção a um mundo livre de carbono é essencial-mas é mais fácil dizer do que fazer? Como fazer a descarbonização acontecer? Como se parece a descarbonização?

Durante o painel de transporte e mobilidade tempo e espaço: movendo pessoas e mercadorias em um mundo livre de carbono , Davis participou ao lado de Avinash Rugoobur, presidente da chegada; Laura Lane, diretora de assuntos corporativos da UPS; e Peter vanacker, presidente e CEO da neste-todas as empresas de transporte e tecnologia que movem o setor em direção a um futuro mais limpo e verde.

Assista à discussão completa abaixo enquanto o repórter do clima do New York Times e o moderador do painel Brad Plumer abrem a palavra a Davis para discutir por que a Cummins está se aproximando da descarbonização além da apenas eletrificação, como os desafios de infraestrutura influenciaram o hidrogênio na mobilidade e como os períodos transitórios levam à inovação em soluções aftermarket.

Assista ao painel completo:

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O que é uma célula de combustível?

Fuel cells are a key technology to unlocking our carbon-neutral future

As células de combustível não são novas. De fato, a primeira referência a células de combustível de hidrogênio aparece em 1838 na edição de dezembro da a revista filosófica London and Edinburgh e Journal of Science . Quase 200 anos depois, o mundo está reconhecendo as células de combustível como uma tecnologia chave para desbloquear um futuro neutro em carbono.

Veja o que eles são, como funcionam e dois tipos de célula de combustível em que a Cummins está investindo.

O que é uma célula de combustível em termos simples?

Assim como as baterias, as células de combustível são conversores de energia-eles usam uma reação eletroquímica para tomar a energia química armazenada em uma fonte de combustível e convertê-la em eletricidade. Ao contrário das baterias, que contêm um suprimento fixo de energia, as células de combustível não exigem recarga. Desde que o combustível seja continuamente fornecido à célula de combustível, a eletricidade, a água e o calor serão produzidos.

Como funciona uma célula de combustível?

Uma célula de combustível é composta de dois eletrodos e uma membrana de eletrólitos. Os eletrodos são chamados de cátodo e anodo, e fazem o sanduíche da membrana de eletrólitos entre eles. Dentro desse sistema, uma série de reações químicas ocorre para separar os elétrons das moléculas de combustível para criar energia.

O combustível, tipicamente hidrogênio, é alimentado no ânodo de um lado, enquanto o oxigênio é alimentado no cátodo do outro. No anode, as moléculas de combustível de hidrogênio são separadas em prótons e elétrons que viajarão por caminhos diferentes em direção ao cátodo. Os elétrons atravessam o circuito elétrico, criando o fluxo de eletricidade. Os prótons viajam através do eletrólito para o cáodo. Uma vez no cátodo, as moléculas de oxigênio reagem com os elétrons e com os prótons para criar moléculas de água.

Uma célula de combustível é uma fonte de energia limpa, com os únicos subprodutos sendo eletricidade (potência), calor e água. Só uma única célula de combustível produz alguns watts de potência; Portanto, várias células de combustível podem ser empilhadas juntas para criar uma pilha de célula de combustível. Quando combinadas em pilhas, a saída de células de combustível pode variar muito, a partir de apenas alguns quilowatts de potência para instalações de vários megawatt.

Quais combustíveis podem ser usados em células de combustível?

As células de combustível oferecem flexibilidade no tipo de combustível que pode ser usado. Embora o hidrogênio seja a fonte de combustível mais comum para as células de combustível (daí o nome comum, as células a combustível de hidrogênio), os combustíveis ricos em hidrogênio, como o gás natural e a amônia, também são fontes de combustível viáveis.

hidrogênio: Quando produzido usando eletricidade renovável – como solar, eólica e hidroelétrica – o hidrogênio é completamente descarbonizado e produz emissões zero. As células de combustível de hidrogênio (ou seja, células de combustível alimentadas por hidrogênio) produzem energia, calor e água e não liberam dióxido de carbono ou outros poluentes no ar.

gás natural: À medida que a produção generalizada de hidrogênio verde ainda está em andamento, o gás natural é atualmente o combustível mais usado para células de combustível de alimentação elétrica. Nesse caso, as células de combustível não são totalmente livres de emissões, mas oferecem emissões significativamente mais baixas que outros combustíveis, como petróleo e carvão.

amônia: A amônia é mais usada na agricultura como fertilizante. No entanto, nos últimos anos, várias empresas têm trabalhado para desenvolver de amônia verde. A amônia verde é feita com hidrogênio que vem da eletrólise da água com energia alternativa, tornando-se outra opção para um combustível com baixo teor de carbono.

Quais tipos de células de combustível a Cummins está investindo?

Existem seis tipos de células de combustível que estão em desenvolvimento, cada uma classificada principalmente pelo tipo de eletrólitos que empregam. Cada tipo de célula de combustível tem suas próprias vantagens, limitações e aplicações potenciais. Dos seis, a Cummins reconheceu o potencial em dois tipos de células de combustível-células de combustível de membrana de troca de prótons e células de combustível de óxido sólido -e investiu no avanço de suas tecnologias e em sua aplicação.

células de combustível Proton Exchange (PEM): Também chamada de células de combustível de eletrólitos de polímero, este tipo de célula de combustível usa um eletrólito de polímero e opera a temperaturas mais baixas em torno de 80 graus Celsius. As células de combustível PEM são mais adequadas para aplicações de energia móvel e de back-up devido à sua alta densidade de potência e aos seus recursos de partida rápida.

células de combustível de óxido sólido (SOFCs): Os SOFCs usam um composto cerâmico rígido e não poroso como seu eletrólito e operam a altas temperaturas, tão altas quanto 1, 000 graus Celsius. Este tipo de célula de combustível é mais adequado para aplicações estacionárias porque é altamente eficiente e flexível em termos de combustível. Além disso, o calor do desperdício pode ser aproveitado e reutilizado para aumentar a eficiência geral do sistema.

Por que investir em células de combustível?

Já líderes em eletrízers PEM que produzem hidrogênio verde por meio de eletrólise, estamos trabalhando para tornar o hidrogênio verde mais prontamente disponível para uso futuro em células de combustível. A Cummins foi premiada com um subsídio do departamento de energia dos EUA para o avanço da SOFCs e viu nossas células de combustível apoiarem com sucesso a operação de veículos elétricos de bateria.

As células de combustível podem preceir o início da Cummins, mas não estamos perdendo tempo descobrindo como avançar sua tecnologia para criar um futuro com emissões zero.

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A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Cummins Inc. завершила сделку по приобретению производителя топливных элементов компании Hydrogenics.

Приобретение Hidrogenics открывает перед компанией Cummins Inc. новые возможности в альтернативном энопетическожности в нте топетигеском ности в ливных элементов и добавляет новые технологии производсув и тва водорода в ее существующее продуктовое портфолио.

9 сентября 2019 г. Cummins Inc. объявила о завершении анонсированной ранее сделки по приобретению компании Hydrogenics Corporation, специализирующейся на разработке технологий производства топливных элементов и водорода.

«Мы рады приветствовать сотрудников Hydrogenics в семье Cummins», - сказал Том Лайнбаргер, президент и первое лицо Cummins Inc. «Hydrogenics является одним из ведущих мировых разработчиков технологий производства топливных элементов и водорода, а их знания и инновационный подход откроют перед нами новые возможности в этой области. Эта сделка позволила Cummins сделать еще один шаг в енуном направленин шаг правлении шаг прстав очередной инвестицией в кологически бистынводски чкологичента уисокоигента экологичэкономичных и высокопроизводительнон пехуктогиных продукнов н технолов ий ов ий вкоторые помогают нашим клиентам повысить эффективностают нашим клиентам ктивннеса ".

Компания Cummins Inc. начала развивать свой потенциал в области производства топливных элементов еще более 20 лет назад, а благодаря приобретению hidrogenics при поддержке Air Liquide она сможет более эффективно внедрять инновнедрять ивновнетранять технологии водородных тобаеских рынкентов на глобальныеских рынконыеских рынконы Владение технологиями производства топливных элементов и генерации водорода методом электролиза позин олит компании предлагать клиентам комплексные ивагать лизированные и полностью интегрированные решения «Под клюы».

«Компании Air Liquide и o Cummins имеют общее понимание в отношении роли водорода как одного из ключевых элементов в процессе перехода к альтернативним источникам энергии (нтонтов в процес В качестве держателя акций и, что более важлом, (в качестве) Air Liquide активно поддерживает использование водорода в качестве источникесторгии (s).-говорит пьер этьен франк, главный исполнительный директор льный директор льный д «Обе транснациональные компании, являусиеся лидерациональные компании ей отрасли в своеобладают дополняющими друг друга знаниями друородной энергетикс и вняюпими друи друга снани Мы полагаем, что благодаря инвестициям Cummins, технологии hidrogenia значительно ускорят свое развитият свое развития

Hydrogenics, штаб-квартира которой по-прежнему будет находиться в г. Миссиссога, Канада, станет частью бизнес-подразделения по электрическим трансмиссиям компании Cummins Inc. Это подразделение Cummins по электрификации, созданное в 2018 году, занимается разработкой и производством электрических и гибридных силовых систем, а также инновационных компонентов и подсистем для обслуживания коммерческих рынков в процессе перехода на электрическую тягу. К настоящему времени это подразделение представлонремени это подяет комплексные электрические силовыие силовые решения а семи областях применения и предлагает инновациоия и нные продукты клиентам по всему миру м погючая Россию.

Стоимость сделки составила приблизительно 290 млн. долларов США. Приобретением hidrogenics Cummins Inc. подтверждает свою приверженность передовым технологиям, сформулированную в стратегическом видении комании: Разработка инновационных продуктов, которые "позволяют нашим клиентам добиваться успехатьт нашим клиент На данный момент компания уже обладает широким зличныических бичент ешений по трансмиссиям, от традиазонного дизельного до разотернативноуиссиничных альтерни будет и дальше работать над инновационными предложениями, соответствующими изменяющимн новой иям новой ипохи в эволюциям новой иям новой иям новой иям н

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