Promovendo o Desenvolvimento Sustentável: O Professor Zheng Nanfeng, da Universidade de Xiamen, profere a palestra principal intitulada "Hidrogênio Verde Impulsionando o Transporte Marítimo: Caminhos, Desafios e Perspectivas Futuras".

No Fórum de Construção Naval da Convenção Mundial de Transporte Marítimo de 2025, o Professor Zheng Nanfeng, da Universidade de Xiamen, Diretor do Laboratório de Inovação Jiageng e pesquisador do Instituto de Pesquisa New Cornerstone, proferiu uma palestra intitulada "Hidrogênio Verde Impulsionando o Transporte Marítimo: Caminhos, Desafios e Perspectivas Futuras". O Professor Zheng aprofundou-se na questão central da transição para energia verde, explorando as perspectivas de aplicação, os gargalos tecnológicos e os caminhos inovadores da energia do hidrogênio e dos combustíveis verdes na indústria naval. Ele também discorreu sistematicamente sobre os desafios e as oportunidades da transformação para uma economia de carbono zero, combinando o estado atual da estrutura energética e das práticas industriais da China.

I. A Transição Energética para Zero Carbono na China: Desafios Formidáveis, Múltiplos Caminhos em Paralelo

O professor Zheng destacou que a matriz energética da China continua dominada pelo carvão, com alta dependência de combustíveis fósseis, o que representa um desafio significativo para alcançar emissões próximas de zero. Embora a tecnologia tradicional de conversão de carvão em petróleo possa aliviar a escassez de combustíveis líquidos, suas altas emissões de carbono dificultam o cumprimento das metas de carbono zero.

Para lidar com seu dilema energético, a China adotou uma estratégia multifacetada: garantir a segurança do fornecimento de petróleo bruto, priorizando, ao mesmo tempo, novas fontes de energia como o cerne de sua transformação. Em 24 de setembro, o presidente Xi Jinping anunciou na Cúpula das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas que, até 2035, as emissões líquidas de gases de efeito estufa da China em toda a sua economia diminuirão entre 7% e 10% em relação aos níveis máximos, o que exigirá uma capacidade instalada total de 3.6 bilhões de quilowatts para energia eólica e solar. Atualmente, a capacidade instalada é de apenas cerca de 1.7 bilhão de quilowatts, necessitando de mais 1.9 bilhão de quilowatts na próxima década, o equivalente a mais de 1.1 vezes a capacidade atual.

II. A principal contradição no desenvolvimento de novas energias: consumo e armazenamento de energia a longo prazo

O professor Zheng enfatizou que o desenvolvimento em larga escala de novas energias reside não apenas na meta de capacidade instalada, mas, mais importante, no problema do consumo. A energia eólica e solar possuem volatilidade e intermitência inerentes, e a discrepância entre a geração de energia nos horários de pico e o consumo de eletricidade nos horários de pico restringe sua aplicação em larga escala.

Atualmente, a China está criando espaço para novas energias por meio da transformação flexível de usinas termelétricas a carvão, mas isso está se aproximando do limite crítico da inércia mecânica do sistema elétrico. O sistema elétrico tradicional não consegue mais se adaptar a novas fontes de energia por meio da simples transformação de usinas termelétricas a carvão; portanto, a construção de um "novo sistema elétrico" tornou-se uma escolha inevitável. Nos últimos anos, embora a indústria de armazenamento de energia tenha se desenvolvido rapidamente, o armazenamento de energia em baterias de íon-lítio é adequado apenas para cenários de curto prazo e não consegue lidar economicamente com a demanda sazonal ou com picos e vales extremos. Isso proporciona uma oportunidade significativa para o desenvolvimento da energia de hidrogênio.

III. Energia do Hidrogênio: Uma Chave para o Armazenamento de Energia a Longo Prazo e a Substituição de Energia

A energia do hidrogênio possui propriedades energéticas e materiais que permitem o armazenamento de energia em larga escala e a longo prazo, podendo ser convertida em combustível líquido verde, servindo como uma ponte entre novas fontes de energia e aplicações finais. O consumo anual de hidrogênio no meu país representa aproximadamente 40% do total global, e sua base industrial é sólida. Em cenários específicos, como a mineração, um ciclo fechado de "produção de hidrogênio – armazenamento de hidrogênio – uso de hidrogênio" foi formado, alcançando viabilidade econômica. À medida que a capacidade instalada de novas fontes de energia se expande ainda mais, a demanda por armazenamento de energia a longo prazo se tornará plenamente evidente, e o valor da energia do hidrogênio será totalmente reconhecido.

No entanto, a indústria de energia de hidrogênio ainda enfrenta desafios como infraestrutura insuficiente e aplicação em pequena escala. Além disso, em termos tecnológicos, a eletrólise da água tradicional para produção de hidrogênio apresenta dificuldades para se adaptar à volatilidade das novas fontes de energia, e no ambiente comercial observa-se um fenômeno de "priorização do preço em detrimento do desempenho" nos eletrolisadores, um equipamento básico crucial.

Para abordar as questões mencionadas, a equipe do Professor Zheng propôs uma solução técnica combinada, integrando a produção de hidrogênio alcalino de baixo custo com a produção de hidrogênio por membrana de troca de prótons (PEM), que pode se adaptar às flutuações. Essa solução combinada utiliza apenas 10% a 20% dos componentes da membrana de troca de prótons, atingindo um consumo de energia para a produção de hidrogênio de apenas 4.3 kWh/metro cúbico padrão, e pode operar de forma estável em uma ampla faixa de flutuação de energia de 20% a 150%, adaptando-se à volatilidade das novas fontes de energia e alcançando baixo consumo de energia e operação em ampla faixa de flutuação. Em relação à otimização de custos, utilizando a produção de hidrogênio fora da rede, se o preço da eletricidade fora da rede puder ser reduzido para 0.1 yuan/kWh, enquanto se otimizam simultaneamente os custos de BOP (Balance of Plant - Balanço da Planta) e de construção de engenharia, espera-se que o preço futuro do hidrogênio caia para 10 yuan/kg, promovendo a aplicação em larga escala da energia de hidrogênio.

IV. Combustíveis Verdes: O Caminho Inevitável para a Transição para Zero Emissões de Carbono no Transporte Marítimo

1. Vantagens locacionais impulsionam o desenvolvimento de combustíveis verdes

Com opções limitadas de combustíveis fósseis de baixo carbono disponíveis para a indústria naval, os combustíveis líquidos verdes tornaram-se uma escolha fundamental. As rotas marítimas globais mostram uma grande concentração de embarcações nas águas do Leste Asiático. O transporte de combustíveis verdes de regiões tradicionais produtoras de energia, como o Norte da África e o Oriente Médio, para a Ásia é extremamente dispendioso em longas distâncias devido ao menor poder calorífico dos combustíveis verdes em comparação com o petróleo. A China, no entanto, aproveitando seus abundantes recursos domésticos de novas energias, pode produzir combustíveis verdes localmente, o que lhe confere uma vantagem geográfica significativa e pode alterar o panorama global do fornecimento de combustíveis verdes.

2. Rompendo com o pensamento químico tradicional: explorando a produção flexível.

A rota "eletricidade verde – hidrogênio verde – combustível líquido verde" está em grande parte consolidada, mas os processos químicos tradicionais dependem de condições operacionais estáveis, o que os torna inadequados para a volatilidade das novas fontes de energia. Além disso, o alto investimento e os longos períodos de retorno do investimento em projetos químicos tradicionais elevam os custos dos combustíveis. Portanto, existe uma necessidade urgente de explorar rotas de produção flexíveis com baixo investimento fixo.

A equipe do Professor Zheng está desenvolvendo uma tecnologia que acopla diretamente a eletrólise da água para a produção de hidrogênio com a hidrogenação do dióxido de carbono. Combinada com modificações estruturais no reator, essa tecnologia pode reduzir os custos de equipamentos e o investimento fixo, alcançando uma operação estável em condições variáveis ​​e fornecendo um novo caminho para a produção de combustíveis verdes.

3. Comparação da seleção de combustíveis de metanol e amônia

O metanol, como combustível de transição a curto prazo, apresenta boa compatibilidade com as embarcações existentes. No entanto, se produzido a partir de combustíveis fósseis, gera elevadas emissões de carbono. Embora o metanol de biomassa possa atingir emissões de carbono zero, a natureza dispersa da biomassa utilizada como matéria-prima exige transporte inter-regional para a produção em larga escala, resultando em custos elevados.

Por outro lado, o combustível de amônia apresenta vantagens a longo prazo. O nitrogênio é amplamente disponível e barato; se o preço do hidrogênio cair abaixo de 10 yuans/kg, espera-se que o preço da amônia verde fique abaixo de 3000 yuans/ton, tornando-a economicamente competitiva; além disso, sua combustão não gera carbono, possibilitando uma descarbonização completa. Atualmente, as tecnologias de motores de combustão interna e turbinas a gás movidas a amônia estão progredindo sem problemas e, no futuro, serão utilizadas não apenas em navios, mas também contribuirão para a profunda descarbonização do sistema energético.

V. Promover sinergicamente a transição para energia verde e as metas de transporte marítimo com emissão zero de carbono

O professor Zheng resumiu que a China já possui uma vantagem global em capacidade, tecnologia e custo de geração de energia renovável. No entanto, alcançar a transição para energia verde e as metas de transporte marítimo com emissão zero de carbono exige a transformação de vantagens individuais em vantagens sistêmicas abrangentes. Isso requer esforços colaborativos da indústria, da academia e dos formuladores de políticas. Por meio de avanços tecnológicos e sinergia industrial em toda a cadeia "eletricidade verde – hidrogênio verde – amônia verde/metanol verde", a China ocupará uma posição de liderança na transição energética global e na transformação do transporte marítimo em uma economia de carbono zero.

Leitura adicional:

A Huashang Energy e o Laboratório de Inovação Jiageng estabeleceram conjuntamente a Huashang Xiamen Hydrogen Energy Technology (Xiamen) Co., Ltd., uma empresa voltada para a inovação tecnológica, especializada em eletrólise alcalina da água para a produção de hidrogênio. A empresa dedica-se à pesquisa e ao desenvolvimento inovadores de materiais essenciais, como eletrodos de eletrolisadores e membranas compostas, bem como estruturas de células a combustível, para criar equipamentos de produção de hidrogênio de alto desempenho. Os resultados dos testes dos eletrolisadores desenvolvidos e produzidos pela Huaxia Hydrogen Energy demonstram que o consumo energético total para a produção de hidrogênio é inferior a 4.4 kWh/Nm³, a faixa de ajuste de carga é de 30% a 110%, o teor de hidrogênio em oxigênio é inferior a 1.5% em toda a faixa de potência, a taxa de resposta ao aumento/diminuição da carga é superior a 10%/segundo e o tempo de partida a frio é inferior a 10 minutos. Atualmente, os produtos da empresa foram entregues com sucesso a projetos de produção de hidrogênio para energia eólica, e o hidrogênio verde é utilizado na síntese química de amônia, representando um projeto significativo na transformação verde da indústria química chinesa.