Os "Quatro Principais Problemas" dos Navios a Hidrogênio

Nesse contexto, os navios movidos a hidrogênio têm uma oportunidade de desenvolvimento promissora. Para aproveitar essa oportunidade, muitas empresas nacionais de células a combustível estão acelerando o lançamento de sistemas de células a combustível para uso marítimo e obtendo certificações de homologação de sociedades classificadoras. Ao mesmo tempo, há também boas notícias sobre a construção e o lançamento de navios movidos a hidrogênio. No entanto, atualmente, os navios movidos a hidrogênio se restringem principalmente a demonstrações em pequena escala em rios interiores e áreas marítimas, estando longe da ampla aplicação esperada pelo setor. Isso se deve principalmente ao fato de que o desenvolvimento de navios movidos a hidrogênio ainda enfrenta quatro grandes desafios: a tecnologia do sistema de propulsão precisa ser validada, a tecnologia de armazenamento de hidrogênio ainda enfrenta dificuldades para atender à demanda, o método de hidrogenação é complexo e o cenário de aplicação ainda é limitado. Como superar esse impasse?

O foco da discussão na indústria é se é necessário especializar-se em células de combustível marítimas. Alguns acreditam que usar diretamente o sistema de células de combustível automotivo resultará em economia de custos e maior eficiência. Bastaria aprimorá-lo de acordo com o tipo de embarcação para adaptá-lo ao cenário de uso específico do navio.

Outra perspectiva é que navios e veículos operam em ambientes aquáticos e terrestres, respectivamente, e seus ambientes operacionais são bastante diferentes. As células de combustível de hidrogênio para uso marítimo não podem ser simplesmente transplantadas para as células de combustível de hidrogênio para uso automotivo. Elas precisam ser projetadas e atualizadas especificamente para o ambiente aquático complexo do navio, o alto consumo de hidrogênio, a grande autonomia e os requisitos de segurança, de modo a acelerar a promoção de navios movidos a hidrogênio com sistemas de propulsão adaptados a cenários marítimos.

O sistema de armazenamento de hidrogênio marítimo requer a seleção de uma fonte específica de hidrogênio, levando em consideração a área da água, o tipo de embarcação, os requisitos de emissão, etc. Atualmente, a tecnologia de armazenamento de hidrogênio em cilindros de gás de alta pressão (35 MPa) encontra-se relativamente madura. Alguns especialistas sugerem que essa tecnologia seja adotada inicialmente, para garantir maior confiabilidade operacional.

No entanto, essa sugestão foi contestada. O sistema de armazenamento de hidrogênio marítimo tem requisitos muito elevados de densidade energética. A densidade energética e a autonomia do armazenamento de hidrogênio gasoso não atendem às necessidades de navios movidos a hidrogênio. A alta administração de uma determinada empresa declarou claramente que prefere a forma líquida com alta densidade energética: "A densidade energética volumétrica do gás é sempre limitada, portanto, no futuro, estou otimista em relação ao armazenamento de hidrogênio líquido, amônia líquida, metanol e até mesmo hidrogênio líquido orgânico."

Atualmente, os métodos de reabastecimento de hidrogênio para navios movidos a hidrogênio incluem produção e uso a bordo, reabastecimento em docas e elevação e substituição de cilindros de hidrogênio. O método de reabastecimento móvel por caminhão-tanque utilizado no exterior é bastante arbitrário, e há tentativas de construir estações fixas para reabastecimento de energia na China. Por exemplo, o "Navio a Hidrogênio das Três Gargantas 1" reabasteceu em uma estação integrada de produção e reabastecimento de hidrogênio do tipo cais interior, construída pela própria empresa. A estação utiliza a eletricidade da Usina Termelétrica das Três Gargantas para eletrolisar a água e produzir hidrogênio. O navio utiliza um braço mecânico dobrável para puxar uma mangueira de alta pressão para o reabastecimento de hidrogênio.

É importante notar que, devido às condições únicas de cada área aquática, não é necessariamente preciso escolher o método de construção de postos de abastecimento mencionado anteriormente. Um especialista do setor sugeriu que a escolha seja feita de acordo com as condições específicas de cada local: por um lado, construir um posto de abastecimento de hidrogênio é caro, e esses postos podem não dispor de recursos energéticos como os da região das Três Gargantas; por outro lado, o método de conexão para o abastecimento também precisa ser rigorosamente controlado para evitar vazamentos de hidrogênio. Uma explosão pode ter consequências desastrosas. Se o cilindro de hidrogênio for transportado diretamente para bordo por meio de içamento para ser substituído, o processo será não apenas mais seguro, mas também mais rápido e econômico. Isso pode ser um ponto de partida para a abertura do mercado de navios movidos a hidrogênio.

Atualmente, o uso de navios movidos a hidrogênio se concentra em pequenas embarcações oficiais de demonstração, passeios turísticos, transporte de contêineres, etc., mas o mercado real ainda não se consolidou. A Gaogong Hydrogen and Electricity apurou que, no momento, os armadores relutam em adotar navios movidos a hidrogênio, principalmente devido ao alto custo.

Diferentemente dos carros, cada componente de um navio precisa ser certificado e aprovado pela sociedade classificadora, e o custo inicial é muito alto. Além disso, existem custos de pesquisa e desenvolvimento técnico, custos de investimento e operação, e custos de manutenção.

"Atualmente, os navios movidos a hidrogênio são principalmente de demonstração, não de mercado. O custo é muito alto e difícil de ser aceito pelos armadores. Se houvesse subsídios, eles poderiam ser utilizados, mas não existem subsídios nesse sentido no momento, e os cálculos econômicos não podem ser feitos." Um especialista sênior do setor disse ao Gaogong Hydrogen and Electricity que, para reduzir custos, ainda é necessário melhorar a confiabilidade da tecnologia e dos produtos, mas isso é um paradoxo. Os produtos são iterativos. Como podemos aprimorá-los com tão poucas demonstrações? A menos que seja uma "promoção auxiliar" em vez de "promoção principal".

Em condições de limitações técnicas, navios que utilizam uma combinação de energia elétrica e hidrogênio podem apresentar grandes vantagens em alguns portos que impuseram restrições ao petróleo. Ao atuarem como "propulsão auxiliar" para navios elétricos, podem compensar as desvantagens relacionadas à autonomia desses navios e, ao mesmo tempo, acumular experiência prática e contribuir para o desenvolvimento e pesquisa tecnológica.

De modo geral, a promoção de navios movidos a hidrogênio no mercado ainda tem um longo caminho a percorrer. Mas não há motivo para pessimismo. Atualmente, países ao redor do mundo têm exigências cada vez mais rigorosas em relação às emissões de carbono dos navios. Por exemplo, a navegação no Ártico proibirá o uso de óleo combustível pesado a partir de 1º de julho de 2024. Nesse cenário, os navios movidos a hidrogênio terão um futuro promissor.

A questão é que a transformação do sistema energético não acontece da noite para o dia. A indústria precisa encarar os quatro principais problemas existentes hoje e continuar trabalhando arduamente para resolvê-los sob as perspectivas da exploração tecnológica, da ecologia industrial, da redução de custos e da definição de padrões. Sempre haverá um futuro melhor.