A competitividade do hidrogênio como tecnologia-chave: estratégias e medidas para a economia alemã.

A competitividade do hidrogênio como tecnologia-chave: estratégias e medidas para a economia alemã.

A transformação para uma economia neutra em carbono apresenta enormes desafios para a Alemanha. O hidrogênio verde é considerado uma tecnologia fundamental e um elemento crucial da transição energética. No entanto, as análises atuais mostram que os custos do hidrogênio ainda são significativamente mais altos do que os dos combustíveis fósseis. Apesar disso, existem desenvolvimentos promissores: até 2030, o hidrogênio verde já poderá ser competitivo em certas áreas de aplicação, caso o quadro político adequado seja estabelecido. Isso requer investimentos substanciais em instalações de produção, infraestrutura e inovações tecnológicas, garantindo simultaneamente a criação de valor na Europa.

Situação atual da economia do hidrogênio

O hidrogênio é descrito por especialistas como um vetor energético fundamental para o futuro e a “peça que faltava no quebra-cabeça da transição energética”. Ele combina segurança energética, neutralidade climática e competitividade em um único conceito. O Governo Federal Alemão reconheceu essa importância e publicou a Estratégia Nacional do Hidrogênio (ENH) em junho de 2020. Essa estratégia estabelece as bases para a construção de uma economia do hidrogênio na Alemanha, na qual o hidrogênio verde é produzido, transportado e, por fim, utilizado. A meta é ambiciosa: até 2030, instalações de produção de hidrogênio verde com capacidade total de 10 gigawatts , bem como as capacidades de geração de energia renovável associadas.

A Alemanha está planejando uma abrangente rede de infraestrutura de hidrogênio. Até 2027/28, uma rede inicial de mais de 1.800 quilômetros de gasodutos de hidrogênio convertidos e recém-construídos deverá estar concluída, com aproximadamente 4.500 quilômetros a serem adicionados em toda a Europa. Os planos de longo prazo preveem a expansão da rede para 9.040 quilômetros até 2032, conectando importantes polos de hidrogênio em todos os estados alemães: portos, unidades de produção e centros industriais. Os primeiros 525 quilômetros da rede devem entrar em operação até 2025, tornando a expansão da economia do hidrogênio mais tangível.

Apesar desses planos ambiciosos, a economia do hidrogênio na Alemanha ainda está em seus primórdios. A expansão atual do mercado está progredindo mais lentamente do que o esperado. Produtores, infraestrutura de transporte e demanda não estão suficientemente alinhados, o que dificulta o desenvolvimento da economia do hidrogênio. Além disso, os custos do hidrogênio verde são atualmente significativamente mais altos do que os dos combustíveis convencionais.

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Fatores de custo e diferença de preço no hidrogênio

A atual conjuntura de custos representa um dos maiores obstáculos à expansão do mercado de hidrogênio verde. Estudos preveem que, em 2030, os custos de produção do hidrogênio verde ainda serão 2,3 vezes maiores do que os dos combustíveis fósseis convencionais. Essa diferença de preço é um problema crucial para potenciais clientes e investidores.

Diversos fatores contribuem para os altos custos. No que diz respeito à produção, os principais fatores são os custos de capital dos eletrolisadores e os custos de eletricidade para o processo de eletrólise. No entanto, o custo dos eletrolisadores pode diminuir significativamente: de US$ 660-US$ 1.050/kW em 2020 para US$ 230-US$ 380/kW em 2030, de acordo com um relatório da McKinsey encomendado pelo Conselho do Hidrogênio. Os custos de transporte e infraestrutura, bem como os custos e impostos regulatórios, aumentam ainda mais o preço.

O aspecto do transporte não deve ser subestimado: o transporte do Norte da África para a Alemanha Ocidental é estimado em cerca de USD 0,5/kg. Para distâncias maiores por via marítima, os custos de transporte podem subir para USD 2-3/kg devido à conversão necessária em hidrogênio líquido ou à adição de líquidos transportadores, como LOHC ou amônia.

No entanto, existem perspectivas positivas para a evolução dos preços a longo prazo. Após 2035, os preços do hidrogênio para o consumidor final poderão cair e aproximar-se dos preços do gás natural. Os principais fatores que impulsionam essa tendência incluem a redução dos custos de produção do hidrogênio e o aumento dos preços do CO2 no âmbito do comércio de emissões. Em 2045, o custo do hidrogênio poderá então cair para cerca de 11 a 15 centavos de dólar por kWh. Em comparação, mesmo que o gás natural deixe de ser permitido em 2045, de acordo com a proposta de Lei de Energia para Edifícios, os preços hipotéticos para o consumidor final subiriam para 10 a 12 centavos de dólar por kWh, principalmente devido ao aumento dos preços do CO2.

Medidas políticas para promover a competitividade

Para aumentar a competitividade do hidrogênio verde, o Governo Federal Alemão implementou diversos instrumentos políticos. A Estratégia Nacional do Hidrogênio fornece a estrutura abrangente e compreende um total de 37 medidas para apoiar a expansão do mercado de tecnologias de hidrogênio e o estabelecimento das respectivas cadeias de valor. Essas medidas incluem, entre outras coisas, a criação de marcos legais que promovam a transição para energias renováveis ​​e hidrogênio verde, bem como o estímulo à expansão da infraestrutura.

Um fator crucial para a competitividade do hidrogênio verde é o preço das emissões de CO2. Com um preço de CO2 de €100/t CO2, um número significativamente maior de aplicações para o hidrogênio verde se torna competitivo, incluindo o transporte rodoviário e ferroviário, bem como seu uso como matéria-prima em refinarias e na produção de aço. Mesmo com preços de CO2 entre USD 35 e USD 50/t CO2, o hidrogênio azul (produzido a partir de gás natural com captura e armazenamento de carbono) atinge a paridade de preço com o hidrogênio cinza (produzido a partir de gás natural sem captura e armazenamento de carbono).

A Alemanha e a União Europeia investirão bilhões de euros nos próximos anos para impulsionar a produção de hidrogênio verde e transformar a indústria em uma indústria neutra em carbono. O pacote de estímulo econômico de 3 de junho de 2020 prevê um adicional de 9 bilhões de euros. Esse financiamento será destinado a diversos programas, como o Programa Nacional de Inovação para Tecnologia de Hidrogênio e Células a Combustível, com até 1,4 bilhão de euros alocados entre 2016 e 2026, e o "Concurso de Ideias: República do Hidrogênio na Alemanha".

Além disso, o Ministério Federal da Economia e Ação Climática (BMWK) chegou a um acordo com a Comissão Europeia sobre o quadro regulamentar para a promoção de centrais elétricas a hidrogênio. Foram formulados três conceitos para licitação de novas centrais: “Sprinter”, Híbrido e H₂-Ready. O objetivo é licitar 8,8 GW de novas centrais elétricas que serão operadas com hidrogênio desde o início, bem como até 15 GW de centrais elétricas a hidrogênio até 2035, que poderão operar temporariamente com gás natural até serem conectadas à rede de hidrogênio.

Inovações tecnológicas e potencial de redução de custos

A redução dos custos de produção do hidrogênio verde depende significativamente de inovações tecnológicas. Em um relatório técnico, a Ramboll identifica vários pontos de partida para a redução de custos no projeto de usinas, incluindo escalonamento, modularização e o desenvolvimento de soluções padronizadas. Essas reduções de custos devem ser implementadas nos níveis da pilha, do sistema e da usina.

A expansão do mercado em si é um fator crucial na redução de custos. O aumento dos volumes de produção possibilita economias de escala, resultando em custos unitários menores. Investidores e desenvolvedores de tecnologias Power-to-X e hidrogênio verde presumiam anteriormente que os custos de produção e fornecimento de hidrogênio diminuiriam simplesmente com a expansão da capacidade de eletrólise e o aumento simultâneo da demanda. No entanto, essas previsões otimistas de redução de despesas de capital (CAPEX) ainda não se concretizaram. Uma das principais razões para isso é que a expansão do mercado está progredindo mais lentamente do que o previsto.

Outra abordagem para reduzir custos é melhorar a eficiência da eletrólise. A pesquisa e o desenvolvimento desempenham um papel central nesse processo. O Governo Federal Alemão, portanto, está financiando especificamente pesquisas básicas sobre hidrogênio verde, com foco em pesquisa de materiais, estudos de sistemas e potenciais tecnologias-chave para as próximas gerações.

Expansão de infraestrutura e conceitos de logística

O desenvolvimento de uma infraestrutura de hidrogênio de alto desempenho é um pré-requisito fundamental para a competitividade desse vetor energético. A rede principal de hidrogênio planejada deverá atingir 9.040 quilômetros até 2032, com aproximadamente 40% dos gasodutos sendo construídos do zero e os 60% restantes sendo convertidos em gasodutos de gás natural existentes. Os custos totais, estimados em cerca de 19 bilhões de euros, serão arcados pelo setor privado, com apoio governamental por meio de tetos nas tarifas de rede.

Um desafio específico reside na “última milha” — ou seja, como os pequenos consumidores que não estão diretamente conectados à rede principal podem obter acesso ao hidrogênio verde por meio de gasodutos. Atualmente, muitas soluções isoladas de hidrogênio estão surgindo, dependendo de suas próprias capacidades de produção, complementadas pela compra e entrega de hidrogênio por caminhões-tanque. Essas são abordagens viáveis ​​para a fase inicial da economia do hidrogênio, mas, a médio e longo prazo, essas soluções isoladas também precisam ser conectadas à rede principal planejada.

Além do transporte por dutos, existem outros conceitos logísticos para o hidrogênio. Para o transporte de longa distância por navio, é necessária a conversão para hidrogênio líquido (LH2) ou a combinação com líquidos transportadores (LOHC ou amônia). No entanto, esses processos envolvem custos adicionais. Se o uso final puder ser diretamente como LH2 ou amônia, os custos de transporte diminuem significativamente.

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Mecanismos de mercado e incentivos para compradores

Para estimular a demanda por hidrogênio verde, são necessários diversos mecanismos de mercado e incentivos para potenciais clientes. Um problema crucial atualmente é a hesitação da indústria em investir em tecnologias de hidrogênio devido à falta de incentivos econômicos. Um modelo de negócios viável pode facilitar o investimento e gerar demanda.

Uma abordagem promissora são os Contratos de Carbono por Diferença (CCfD), nos quais o governo compensa a diferença entre o preço atual do CO2 e os custos reais de mitigação de CO2 de um projeto sustentável. Esses instrumentos oferecem às empresas segurança no planejamento de investimentos de longo prazo em tecnologias sustentáveis.

Outros mecanismos de incentivo importantes incluem cotas para hidrogênio verde em determinados setores, isenções fiscais para usuários de hidrogênio e contratos de fornecimento de longo prazo. O relatório da McKinsey identifica 22 aplicações de uso final para as quais o hidrogênio pode ser a solução mais competitiva. Estas incluem, em particular, aplicações na indústria e no setor de transportes.

Cooperação internacional e estratégias de importação

A Alemanha não conseguirá suprir suas necessidades de hidrogênio apenas com produção nacional. Portanto, estratégias de importação e cooperação internacional são cruciais. A Ministra Federal da Pesquisa, Bettina Stark-Watzinger, enfatizou que a Alemanha não pode atender à sua demanda de hidrogênio sozinha e que, portanto, uma estratégia de importação é um importante próximo passo.

Segundo um estudo da McKinsey, o hidrogênio importado poderá ser competitivo até 2030. Espera-se que o hidrogênio verde da Arábia Saudita esteja disponível em Roterdã por US$ 3,10/kg e até mesmo por US$ 1,90/kg via gasoduto da Argélia. Essas rotas de importação poderão contribuir significativamente para atender à demanda de hidrogênio da Alemanha.

No entanto, ao conceber estratégias de importação, é preciso ter cuidado para evitar a criação de uma dependência crítica de determinados países fornecedores. Se a UE e a Alemanha adquirirem componentes essenciais ou instalações de eletrólise inteiras de países não pertencentes à UE, essa dependência corre o risco de ser criada, podendo levar à perda de cadeias de valor dentro da UE.

Garantir a criação de valor europeia

Com o mercado de hidrogênio verde em plena expansão, o hidrogênio está se tornando um vetor energético fundamental para uma economia de energia renovável segura. Isso pode levar ao desenvolvimento de um enorme mercado para tecnologias de hidrogênio, criando até 5,4 milhões de novos empregos na União Europeia. Portanto, é crucial criar agora as condições que permitam aos fabricantes europeus garantir uma posição de liderança no mercado global.

Um dos desafios é que concorrentes fora da UE conseguem atualmente oferecer tecnologias de hidrogênio até 50% mais baratas do que os fabricantes europeus. Isso se deve, muitas vezes, a custos de mão de obra e energia mais baixos, ou a subsídios governamentais maciços combinados com incentivos do mercado local. Para salvaguardar a criação de valor na Europa, a Associação Alemã de Hidrogênio (DWV) defende, portanto, a inclusão de critérios de resiliência nos instrumentos de financiamento público da União Europeia.

O Ministro Federal da Economia, Robert Habeck, enfatizou que os investimentos em hidrogênio são “um investimento em nosso futuro – na proteção climática, em empregos qualificados e na segurança energética”. A Estratégia Nacional para o Hidrogênio define o rumo para uma estreita cooperação com parceiros europeus e internacionais.

Recomendações específicas de ação para a economia

Para acelerar a expansão do mercado de hidrogênio verde e aumentar sua competitividade, são necessárias medidas concretas tanto da indústria quanto dos formuladores de políticas. A Associação Alemã de Hidrogênio (DWV) desenvolveu um total de 85 medidas em seu “HyGuide 2030”, destinadas a estimular a produção, a aplicação e a demanda de mercado por produtos de hidrogênio verde nos setores industrial, químico, de mobilidade, de energia e de aquecimento.

Uma recomendação fundamental é acelerar os processos de planejamento e aprovação de projetos de hidrogênio. Os obstáculos existentes à expansão da economia de mercado do hidrogênio devem ser removidos. Outro ponto importante é a combinação da produção nacional com importações estratégicas para garantir um fornecimento suficiente de hidrogênio verde.

Para a fase de transição, deve-se adotar uma abordagem tecnologicamente neutra, que permita também o uso de hidrogênio azul (proveniente de gás natural com captura de CO2) como solução transitória até que o hidrogênio verde esteja disponível em quantidades suficientes e a preços competitivos. O uso de hidrogênio azul será indispensável até que o hidrogênio verde se torne competitivo.

Outra medida importante é a coordenação de todas as partes interessadas ao longo da cadeia de valor do hidrogênio. Produtores, operadores de rede, consumidores e formuladores de políticas devem trabalhar em estreita colaboração e em conjunto para acelerar o desenvolvimento da economia do hidrogênio.

Perspectivas para a competitividade do hidrogênio

O hidrogênio tem o potencial de se tornar um vetor energético fundamental em uma economia neutra em carbono. Atualmente, porém, a expansão do mercado ainda está em seus estágios iniciais, e os custos do hidrogênio verde são significativamente mais altos do que os das alternativas derivadas de combustíveis fósseis. Mesmo assim, há desenvolvimentos promissores que apontam para um aumento da competitividade nos próximos anos.

Segundo um estudo da McKinsey, o hidrogênio produzido a partir da energia eólica offshore da UE, bem como o hidrogênio importado, poderá ser competitivo até 2030. Após 2035, os preços do hidrogênio para o consumidor final poderão cair e aproximar-se dos preços do gás natural. No entanto, este desenvolvimento positivo depende da adequação consistente do quadro político à expansão do mercado de hidrogênio e dos investimentos necessários em produção, infraestrutura e aplicações.

O desenvolvimento de uma economia do hidrogênio na Alemanha e na Europa oferece enormes oportunidades para o crescimento econômico sustentável e a criação de empregos. Ao mesmo tempo, enfrentamos grandes desafios, principalmente na competição internacional. É essencial garantir a criação de valor na Europa, aproveitando simultaneamente as vantagens de uma economia global do hidrogênio.

O hidrogênio verde estará disponível em quantidades suficientes já em 2030, se o governo alemão aproveitar todas as oportunidades para impulsionar imediatamente o mercado de hidrogênio. Por meio de uma abordagem estratégica clara, com metas concretas e verificáveis, o governo alemão deve priorizar as energias renováveis ​​e o hidrogênio produzido a partir delas. Isso criará segurança de planejamento para todas as partes interessadas.

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