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É incrivelmente raro que qualquer hidrogênio para energia seja um fracasso em comparação com alternativas. Há uma aldeia no Mali, país africano, onde o hidrogénio geológico é expelido pelo solo e é queimado para gerar eletricidade para a aldeia de 4,000 habitantes.

E há também Prince George, na Colúmbia Britânica, que conheço principalmente como uma cidade remota onde nunca estive e que tem uma história incrível de acolhimento de refugiados. Um colega de trabalho de longa data era do Príncipe George, que acolheu refugiados vietnamitas que fugiam das condições brutais naquele país no final da década de 1970. Não é de surpreender que também tenha recebido refugiados ucranianos, algumas centenas deles com a última contagem que consegui encontrar.

É uma cidade de cerca de 76,000 habitantes que fica a cerca de 500 quilômetros do oceano e ao norte até Edmonton, Alberta. A sua economia é uma mistura de cuidados de saúde, educação, papel e celulose, uma refinaria e uma ou duas fábricas de produtos químicos. Notavelmente para uma cidade distintamente remota e não muito grande, a sua idade média no último censo era de 40 anos, o que a torna jovem e dinâmica para os padrões canadianos. Eles estão claramente fazendo algo certo para atrair e manter os jovens. Dito isto, o maior segmento demográfico de crescimento nos dois últimos censos ocorreu na população com mais de 65 anos.

São 10 horas de carro por terreno montanhoso, mais de 500 quilômetros em linha recta obsessiva e compulsiva, e não está a caminho de Okanagan, então nunca visitei.

A fábrica de produtos químicos e a refinaria são o centro desta história real e extraordinariamente inteligente do hidrogénio para a energia.

A fábrica de produtos químicos, Chemtrade, produz clorato de sódio, um pó cristalino branco usado para fabricar herbicidas, explosivos, corantes, cosméticos, produtos farmacêuticos, papel e outros produtos químicos. Sem entrar nas listas de clientes da Chemtrade, ele é usado no branqueamento de papel, então a fábrica local de celulose e papel provavelmente tira grande parte dele de suas mãos.

O processo de fabricação do clorato de sódio é simples. Coloque sal de cozinha na água. Passe uma corrente elétrica por ele. Tire o clorato de sódio do outro lado. Mas olhos atentos terão percebido aquela parte sobre a passagem de uma corrente pela água, ou seja, a eletrólise que produz hidrogênio.

E isso é um subproduto da fábrica da Chemtrade, cerca de 12 toneladas por dia. Isso é muito hidrogénio, e está numa pequena cidade, muito longe de qualquer lugar, que não tenha uma fábrica de amoníaco ou metanol, embora tenha uma refinaria de petróleo.

Recorde-se que o hidrogénio é hoje uma matéria-prima industrial. Fabricamos cerca de 120 milhões de toneladas desse material, quase inteiramente no local onde é usado, porque é muito caro para transportar.

Os maiores consumidores são as refinarias de petróleo que o utilizam para retirar o excesso de água do petróleo bruto, remover o enxofre do petróleo bruto e quebrar o petróleo bruto em componentes mais leves e mais pesados. O petróleo bruto de areia betuminosa é rico em todos os três: excesso de água, enxofre e peso, por isso requer uma enorme quantidade de hidrogênio para refinar, cerca de 7.7 quilogramas por barril por minuto. avaliação de alguns anos atrás que foi mais uma facada nas costas das esperanças de exportação de petróleo bruto de Alberta, na era do pico da procura de petróleo e dos limites de emissões da indústria.

Mas a refinaria Prince George extrai petróleo leve do nordeste do BC, e não petróleo pesado. O óleo é bombeado convencionalmente, portanto o teor de água é provavelmente menor. Também não há evidências de que tenha alto teor de enxofre. A procura de hidrogénio na refinaria, por outras palavras, não é elevada. Sendo as refinarias de petróleo o que são, preferem realmente transformar combustíveis fósseis em hidrogénio, de qualquer forma.

Portanto, não há compradores naturais do excesso de hidrogénio para aquilo para que é melhor utilizado, uma matéria-prima industrial.

Apesar da petições do Rocky Mountain Institute, o hidrogénio revelou-se um gás com efeito de estufa bastante potente, embora indirectamente. Interfere na decomposição do metano na atmosfera, prolongando seu período de persistência. Isso significa que cada tonelada de hidrogênio liberada no ar equivale a cerca de 12 toneladas de dióxido de carbono.

Com 12 toneladas por dia de hidrogénio libertadas da fábrica de Chemtrade, são 144 toneladas de CO2 por dia ou cerca de 53,000 toneladas por ano. Ops.

A Chemtrade tentou descobrir algo a ver com o produto, mas como mostra a rápida explicação sobre os consumidores de hidrogênio acima, não há clientes naturais em qualquer lugar perto da fábrica, e Prince George está muito longe de praticamente todos os lugares.

Entra Teralta. É uma empresa sediada em BC, lançada em 2021. Algumas das suas coisas são absurdas, como fornecer geradores de hidrogénio para a indústria cinematográfica. Parecido com o estranho hidrogênio do BC para fixação de energia. Somos o lar do fracasso perpétuo Ballard, que, como observei recentemente, conseguiu perder em média US$ 55 milhões todos os anos desde 2000, impressionantes 1.3 mil milhões de dólares provenientes de dinheiro de outras pessoas, muitas vezes governamentais. Existe todo um estranho ecossistema de hidrogénio para empresas de energia na cidade. Dada a densidade da borracha em torno da bolha de hidrogênio para energia, não presumo que alguém aqui saiba meu nome, apesar de eu ser local.

Vou obter mais informações sobre Teralta especificamente, pois coincidentemente estou almoçando com o cofundador amanhã no lado dele de False Creek, na Vila Olímpica (que captura de maneira muito sensata o calor das águas residuais para cortar dois terços dos requisitos de energia para aquecimento de milhares de moradores de condomínios, escritórios e cervejarias do bairro).

A dada altura, alguém associado à Teralta percebeu que o hidrogénio estava a sair dos processos industriais existentes, a ser libertado e que era uma oportunidade.

Eles examinaram vários conjuntos de dados e uma das fábricas que encontraram foi a fábrica da Chemtrade em Prince George. Eles conversaram com eles, coçaram a cabeça, olharam ao redor da cidade e provavelmente sentiram aquele cheiro característico de ovos podres vindo das fábricas de celulose e papel próximas. Na época eram três, mas a Canfor, que operava as três, fechou uma das maiores no ano passado.

Esse odor, aliás, é motivo de orgulho perverso, uma espécie de Síndrome nasal de Estocolmo, na cidade, onde memes se referem a ele como cheiro de dinheiro e publicam trechos nas redes sociais exaltando suas virtudes e sendo recebidos por ele em casa. depois de um período afastado.

As fábricas de celulose e papel são grandes consumidoras de energia. Grande parte disso vem da eletricidade, e muitas das usinas têm acordos com a BC Hydro que permitem à concessionária desligar automaticamente suas unidades térmicas em blocos de 5 e 10 MW a partir do arcaico sistema de gerenciamento de eletricidade de tela verde por meio do SCADA, o precursor industrial do IOT e a Internet.

Muito disso vem da queima de gás natural. As especificidades de qualquer usina dependem se o gás ou a eletricidade são mais baratos, é claro, e praticamente nada mais. No caso do Príncipe George, é uma enorme quantidade de gás natural. O hidrogênio queima de forma muito mais limpa do que o gás natural.

Se for feito de água usando eletricidade com baixo teor de carbono, é um combustível queimável com muito menos carbono, embora geralmente seja extremamente caro, então nunca fazemos isso. A eletricidade da Chemtrade tem baixo teor de carbono? Difícil de dizer. A eletricidade da BC Hydro é realmente de baixo carbono porque provém quase inteiramente de antigas barragens hidroelétricas. Mas o FortisBC também serve Prince George e queima gás natural nas suas fábricas de gás natural, bem como fornece gás natural aos consumidores para queimar. É difícil dizer à distância se a Chemtrade é cliente do FortisBC ou da HydroBC, e isso realmente importaria para a pegada de carbono do processo. Mas ainda assim, neste caso, o hidrogénio é um subproduto, não o ponto inicial, então talvez esteja tudo bem.

Não, vamos resolver isso. O FortisBC queima gás natural. Presumo que eles usam geradores de ciclo combinado que produzem cerca de 400 gramas de CO2e/kWh. Adicione mais 100 gramas de CO2e/kWh para emissões de metano a montante, assumindo que sejam moderadamente cuidadosos na sua cadeia de abastecimento. Portanto, 500 gramas de CO2e/kWh.

É necessária eletricidade para fabricar um quilograma de clorato de sódio. Observando a fórmula do processo químico - NaCl + 3H₂O + 6e → NaClO₃ + 3H₂ — sugere cerca de 35 toneladas de clorato de sódio por tonelada de hidrogênio. As estatísticas globais mostram que a produção de 3.6 milhões de toneladas de clorato de sódio consome 20 TWh de eletricidade, ou seja, cerca de 6 MWh por tonelada. Outras fontes sugerem um valor mais alto, mas eu vou com o mais baixo.

Se o FortisBC estiver a fornecer a electricidade, seriam 105 toneladas de CO2e para a electricidade das 35 toneladas de clorato de sódio e de uma única tonelada de hidrogénio. Supondo que isso fosse alocado entre clorato de sódio e hidrogênio por tonelada, isso significaria que cada tonelada de hidrogênio teria uma dívida de carbono de cerca de 8.5 toneladas de CO2e. Isso é muito mais alto do que apenas queimar gás natural para obter calor, o que é um argumento estranho que o FortisBC usou em propostas para tentar retardar a eletrificação.

Feio, e é por isso que o FortisBC tem estado envolvido num conjunto cada vez mais desesperado de ações para lutar contra, bem, a descarbonização total da economia do BC de todas as maneiras possíveis. É uma das principais fontes de desinformação e atraso, e o seu ataque de relações públicas é muito bom no seu trabalho de destruição de almas.

Espera-se que a Chemtrade esteja a comprar electricidade à BC Hydro, que produz 7.6 gramas de CO2e/kWh, o que daria apenas uma dívida de carbono de cerca de 1.6 toneladas de CO2e para o processo e a partilha de hidrogénio seria de 0.1 toneladas, muito inferior à queima de gás natural. Quem sabe, porém, mais uma vez, é tudo uma questão de suprimentos mais baratos.

De qualquer forma, Teralta trabalhou muito com Chemtrade, Canfor, a cidade, provavelmente a província e provavelmente outros. O Príncipe George recebeu US$ 150,000 da província como parte de sua estratégia de hidrogênio para ver se a cidade poderia se tornar um centro de hidrogênio. Sim, a província investe dinheiro constantemente em jogos de hidrogénio, e tem feito isso há décadas, tendo sido capturada pela ilusão de que o hidrogénio para energia será uma enorme oportunidade de crescimento para substituir o petróleo e o gás natural que extrai e espera, em vão, transportar para a China.

O príncipe George está ou potencialmente esteve na mira de Andrew Forrester. O bilionário da mineração Fortescue está encantado com as perspectivas do hidrogênio para energia, embora sua própria empresa de mineração tenha deixado claro que eles simplesmente vão eletrificar minas e não desperdiçar dinheiro e energia transformando-os primeiro em hidrogénio. Havia números como US$ 3 bilhões sendo investidos no Príncipe George.

O primeiro-ministro da província apareceu em Prince George para o anúncio da Chemtrade-Canfor-Teralta e disse que a oportunidade económica global do hidrogénio poderia crescer para 305 mil milhões de dólares.

Sim, em BC isso é um grande negócio. Eu estava vagamente consciente disso.

Ok, então temos uma suposta dívida de carbono de 0.1 toneladas de CO2e para o hidrogênio. Ele é capturado por Teralta e limpo – removendo principalmente o excesso de água, um daqueles incômodos equilíbrios de plantas que a maioria do hidrogênio para cálculos de energia ignora – e canalizado meio quilômetro até uma das fábricas de Canfor através de um tubo de aço inoxidável de 20 centímetros. Esse tubo é cerca de 20 vezes mais caro do que os tubos de PVC que são frequentemente usados ​​para gás natural, um dos muitos golpes econômicos que a movimentação de hidrogênio acarreta e que o torna antieconômico na maioria dos casos.

Mas este é um caso especial, um dos poucos em que isso funciona. Hidrogênio residual. Um grande queimador de gás natural a meio quilómetro de distância. Nenhum outro consumidor de hidrogênio nas proximidades.

Assim, o hidrogênio é canalizado para a fábrica de papel, misturado ao gás natural e queimado para gerar calor. O estudo de caso sugere que substituirá cerca de 25% do gás natural e poupará cerca de 700,000 toneladas de emissões de CO2 anualmente. Isso provavelmente não leva em conta as emissões de metano a montante do gás natural que chega à fábrica de papel, e provavelmente também não leva em conta a dívida assumida de 0.1 tonelada de CO2e por tonelada de hidrogênio, mas é definitivamente melhor do que liberar o hidrogênio. e, em vez disso, queimar gás natural.

É um pouco Rube Goldberg, não é? Este hidrogénio realmente sensato para uso energético depende de um processo industrial que cria um pouco de hidrogénio como subproduto dos seus principais esforços de produção e de um queimador de gás natural muito próximo. Foi necessário estabelecer uma planta de processamento químico totalmente nova, embora pequena, entre as duas instalações para limpar o hidrogênio. Sem dúvida, também foram necessários ajustes nos queimadores.

Não há nada de especial no processo químico de celulose e papel que exija a queima de gás. É apenas uma fonte de calor. Todo o calor industrial pode eletrificar, exceto aqueles que requerem queima de gases como parte do processo químico, e esses são bastante raros. As fábricas Canfor queimam gás porque é barato.

Essa poupança de 700,000 toneladas de CO2 (provavelmente 800,000 toneladas de CO2e) implica que a única fábrica de Canfor está a produzir 3.2 milhões de toneladas de CO2e anualmente, e mesmo depois da chegada do hidrogénio – ainda não está em funcionamento – ainda estará a produzir 2.4 milhões de toneladas de CO2e por ano.

Os números do estudo de caso da Teralta sugerem que estão a consumir cerca de 2 milhões de gigajoules de gás natural por ano. Isso equivale a cerca de 600 GWh por ano ou cerca de 70 MW de energia se funcionarem 24 horas por dia, 7 dias por semana, 365 dias por ano. Quantidades não triviais de eletricidade, mas vamos supor que eles a obtenham da BC Hydro com um CO2e muito baixo por kWh.

7.6 gramas de CO2e por kWh equivalem a 7.6 quilogramas por MWh e 7.6 toneladas por GWh. Isso sugere que se eletrificassem a fábrica de celulose e papel, produziriam cerca de 4,500 toneladas de CO2e por ano.

Assim, a electrificação da central, se fosse fiscal e tecnicamente viável, pouparia cerca de 3.2 milhões de toneladas de CO2e por ano, e o esforço do hidrogénio irá poupar cerca de 0.8 milhões de toneladas por ano.

As 53,000 e 700,000 toneladas evitadas com a abordagem do hidrogénio são insignificantes em comparação. A verdadeira descarbonização é a eletrificação com eletricidade gerada de forma renovável. Mas evitar 700,000 mil toneladas por ano é melhor do que levar um pontapé na cabeça com um mukluk congelado, como dizemos aqui no norte gelado enquanto nos reunimos em torno das lâmpadas de óleo de foca nos nossos iglus.

É fiscalmente viável mudar para eletricidade? Bem, vamos jogar um joguinho e supor que Canfor tenha que pagar o preço do carbono pelo gás natural por gigajoule. Calculei há alguns anos que o pico do preço do carbono no Canadá em 2030, de 170 dólares canadenses por tonelada de CO2e, acrescentaria 8.50 dólares canadenses ao preço de um gigajoule de gás natural.

A Taxa 5 do FortisBC sugere que a Canfor está pagando cerca de US$ 2.50 por gigajoule total neste momento, o que globalmente é um preço absurdamente baixo. A Europa está a pagar cerca de 15.60 dólares canadenses neste momento e antes da invasão da Ucrânia e da crise energética, pagava cerca de 7 dólares canadenses por gigajoule. Aliás, o gás natural barato do oeste do Canadá está acabando. Independentemente disso, neste momento os seus custos de energia do gás natural rondam os 5 milhões de dólares, excluindo o preço do carbono. Contudo, se o preço de 2030 fosse aplicado, o preço da energia seria de 22 milhões de dólares.

Quanto custariam 600 GWh às taxas industriais do BC? Bem, um kWh custa cerca de 0.06 dólares canadenses - o que é eletricidade realmente barata para os padrões globais por causa das barragens hidrelétricas amortizadas -, então isso é cerca de 60 dólares por MWh e 60,000 dólares por GWh. Isso representa cerca de US$ 36 milhões por ano, muito acima do custo do gás natural.

E quanto ao custo social do carbono no Canadá para 2030? Qual é o custo social do carbono? É o custo de cada tonelada marginal de CO2e que emitimos num determinado ano. O Canadá, os EUA e a UE harmonizaram suficientemente os cálculos para que estejam muito próximos todos os anos. Em 2030, o custo social do carbono para o Canadá será de 294 dólares canadenses.

Isso fará com que cada gigajoule de gás natural queimado custe cerca de US$ 17.20, transformando os 2 milhões de gigajoules em um custo anual de US$ 34 milhões. Em 2040, o custo social do carbono será de 341 dólares, elevando o custo da energia proveniente do gás natural para perto de 20 dólares por gigajoule. Em 2050, US$ 394, elevando o custo para US$ 22.

O negócio da Teralta é muito bom para a Canfor. Presumivelmente, o custo por gigajoule do excesso de hidrogénio está na mesma faixa que o custo por gigajoule do gás natural, mas eles evitam o preço do carbono sobre ele. Isso vai economizar muito dinheiro nos próximos anos. Provavelmente isso fez parte da negociação com a Chemtrade e a Teralta, já que elas não estão fazendo isso como uma instituição de caridade. Eu certamente estaria precificando o preço do carbono e o custo social do carbono em meus argumentos de negócios para o negócio, bem como analisando a provável vida útil dos projetos, dado que a Canfor já fechou uma das fábricas na área e sua energia os preços só estão subindo, de uma forma ou de outra.

É tecnicamente viável? A barragem do Site C com capacidade de 800 MW entrará em operação em 2025. Atualmente não tem nada a ver porque grande parte da sua existência se deve ao sonho de exportar gás natural liquefeito para a China, e ao porto de GNL que continua em desenvolvimento vai apenas queimar gás natural para o processo de liquefação. Um cliente de 70 MW ajudaria bastante. Neste momento, é claro, a província sonha em usar toda essa electricidade para produzir hidrogénio para o hidrogénio para a economia energética que não vai existir.

A janela para a queima de gás natural está se fechando. Esforços como a central de hidrogénio de Teralta ajudam, mas retirar talvez um quarto das emissões anuais do processo é inadequado. Para ser claro, faz sentido fazê-lo dadas as circunstâncias específicas, mas a probabilidade de essas circunstâncias existirem é baixa. É muito mais provável que os subprodutos do hidrogénio da indústria química sejam utilizados para metanol ou amónia, mercados existentes e de grande escala para o produto químico.

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• Fonte: https://cleantechnica.com/2024/01/17/prince-george-teralta-hydrogen-for-energy-initiative-actually-makes-sense/