UFSC estuda potencial de descarbonização da Amazônia com solar e hidrogênio verde

Com investimento de R$ 14 milhões, a primeira usina de Hidrogênio Verde de Santa Catarina foi inaugurada em agosto deste ano no Laboratório Fotovoltaica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), no Sapiens Parque, em Florianópolis. Também reconhecido como ‘equipamento’, o laboratório produz hidrogênio verde a partir da captação de energia solar e água da chuva. O modelo pode ser replicado de forma modular e a UFSC está conduzindo um estudo, em parceria com a GIZ, para a sua aplicação em comunidades remotas da Amazônia, o que pode contribuir para reduzir o uso de geradores a diesel nesses locais, que só em 2023 vai custar R$ 12 bilhões para os consumidores.

Na visão do coordenador do Grupo de Pesquisa Estratégica em Energia Solar da UFSC, professor Ricardo Rüther, “o hidrogênio verde é energia solar concentrada”. Ou seja, “depois da mobilidade elétrica e do armazenamento de energia em baterias, o hidrogênio verde é uma nova forma de armazenar energia a longo prazo”, explica.

A partir do hidrogênio, o laboratório também produz amônia verde, mais comumente utilizada como fertilizante, que também pode servir como combustível ou para armazenar energia, sendo revertida em hidrogênio novamente no destino final.

Descarbonização da Amazônia

O novo prédio do laboratório da UFSC é considerado um modelo e uma vitrine tecnológica e seu objetivo é impactar a sociedade na produção de energia sustentável. Nesta linha, o laboratório está estudando, em parceria com a GIZ, a replicação do modelo em sistemas isolados na região Norte como estratégia de descarbonização da Amazônia. A produção de hidrogênio verde através da enegria solar e de água de captação pode ser replicada em aproximadamente 212 comunidades isoladas da Amazônia que utilizam combustível fóssil como fonte de energia, gerando prejuízos ambientais.

De acordo com Rüther, “é possível replicar em menor escala o sistema do laboratório e levar a produção de hidrogênio verde até os vilarejos pequenos, utilizando energia solar produzida no local, além da captação de água da chuva, e com isso se livrar da dependência do transporte do diesel, porque o diesel é caro, né? O Brasil vai ‘queimar’ R$ 12 bilhões em diesel esse ano para levar energia para menos de 1% da população e é muito caro. Então o hidrogênio é competitivo até em pequena escala para atender a essa demanda local”, explica.

Ele adiciona que o armazenamento em baterias também poderia entrar nessa solução. “A bateria também, para o armazenamento de curto prazo, enquanto o sistema vai produzindo hidrogênio com o excedente de energia para armazenar energia para o longo prazo”, detalha.

Cabe lembrar que os geradores a diesel que atendem os sistemas isolados têm contratos de fornecimento de em torno de cinco anos de duração. Esses geradores podem optar por fazer a transição dos sistemas e, além disso, ao final do contrato, uma nova licitação é realizada.

“Atualmente, replicar o que a gente tem aqui no laboratório na Amazônia custaria mais caro do que a geração diesel. Mas a expectativa é que, da mesma forma que aconteceu com os módulos fotovoltaicos e da mesma forma que está acontecendo com as baterias, a escala vai determinar a redução de custo necessária para que isso seja economicamente viável”, comenta Rüther. Com isso, avalia o professor, a fonte deve entrar na matriz dos sistemas isolados ainda nesta década. 

Infraestrutura do laboratório

A construção do laboratório de hidrogênio verde da UFSC foi realizada em parceria com a Cooperação Brasil-Alemanha para o Desenvolvimento Sustentável, implementada pela GIZ em parceria com o Ministério de Minas e Energia. A usina tem o potencial máximo de geração de 4,1 Nm3/h (normal metro cúbico por hora) de hidrogênio verde e produção máxima de 1 kg/h de amônia. A produção diária vai depender da irradiação solar e, consequentemente, da geração fotovoltaica de cada dia.

Construído em total integração fotovoltaica do tipo BIPV (Building-Integrated Photovoltaic System), o prédio do laboratório, que abriga o eletrolisador, utiliza os módulos fotovoltaicos bifaciais da BYD, que funcionam como telhado e parede da edificação. Além disso, a estrutura também captura e armazena água da chuva, outro recurso essencial à produção do hidrogênio verde. Segundo o professor, é possível replicar a estrutura em operação na UFSC para qualquer lugar, de forma modular, e produzir energia a partir de insumos naturais.

O professor Rüther explica que o hidrogênio verde é aquele obtido com o uso de uma fonte renovável de energia, no processo de eletrólise da água que o separa do oxigênio naquela molécula. “Você pode usar o hidrogênio para, a partir dele, fazer diversas coisas, desde usá-lo numa célula combustível para convertê-lo de volta em eletricidade até ser usado como combustível. Por exemplo, os foguetes são todos movidos a hidrogênio”. Na prática, a energia empreendida para obter o gás com o selo de “verde” precisa ter sua fonte original no sol ou nos ventos.

Outra aplicação do hidrogênio verde no Laboratório da UFSC é a produção de amônia verde (NH3), produto comumente utilizado como fertilizante, mas que também pode servir como combustível. Isso será possível a partir da adição de nitrogênio com o hidrogênio produzido pela eletrólise da água abastecida por energia solar.

De acordo com Rüther, “a produção de amônia a partir do hidrogênio verde é uma maneira mais segura, mais barata e mais eficiente de se produzir energia elétrica. A amônia é mais fácil de transportar e pode ser revertida em hidrogênio verde”, explica.

Pioneirismo em energia solar e usinas que geram 1 MW

Pioneiro em energia solar no Brasil, o professor Ricardo Rüther trouxe ao Brasil o primeiro sistema fotovoltaico, ainda em 1997, depois da conclusão de um pós-doutorado no instituto federal em Freiburg, na Alemanha. “A bolsa previa que ao finalizar o curso, os pesquisadores poderiam levar consigo um sistema fotovoltaico para seus laboratórios. Portanto, trouxe ao Brasil um gerador de 2 KW que ainda está em funcionamento, e que em setembro deste ano completou 26 anos ininterruptos em operação”, explica Rüther.

O parque fotovoltaico da UFSC já soma 27 usinas, em Florianópolis, Araranguá e Joinville que produzem aproximadamente 1 MW. “Nosso objetivo é ser a primeira universidade brasileira 100% atendida por energia solar e para isso, precisaremos expandir os geradores para a produção de 15 MW”, finaliza Rüther.