Custos de Hidrogênio: Perspectivas no longo prazo

Competitividade das diferentes rotas

À medida em que mais países buscam estratégias cada vez mais profundas de descarbonização, a posição do hidrogênio como solução central na transição energética é reforçada. Porém, para que isto se torne realidade, a perspectiva de redução de seu custo de produção e transporte em até 50% até 2030, segundo relatório da Hydrogen Council [3], tem que se confirmar.

De forma que o hidrogênio consiga escalar a sua demanda e se apresentar como alternativa crível da transição, é importante observar a sua competitividade frente a outras fontes energéticas, principalmente ao gás natural. Para tanto, faz-se necessário compreender as rotas de produção do hidrogênio (Figura 1), pois, a depender da tecnologia utilizada, os custos de produção podem ser bastante distintos. Comercialmente, as rotas de produção de hidrogênio podem ser classificadas por cores que diferem a tecnologia de produção e, em geral, o método empregado, como, por exemplo, se há ou não tecnologia de CCUS (captura, utilização e armazenamento de carbono). As rotas mais conhecidas são a marrom/preta, cinza, azul e verde.

Figura 1. Principais Rotas de Produção do Hidrogênio.
Elaboração Gas Energy.

A Rota Marrom ou Preta utiliza o carvão mineral para a produção do hidrogênio, sendo a segunda rota mais competitiva atualmente, segundo a IEA [4]. Já o processo que utiliza o metano para a produção do hidrogênio (rota cinza) é a rota que possui os menores custos, sendo a de maior utilização a nível global. As duas primeiras não utilizam tecnologias de captura do carbono (CCUS), que é o diferencial da rota azul. Por fim, a Rota Verde apresenta a menor pegada de carbono entre as rotas – desde que a energia utilizada na produção seja de fonte renovável -, porém, atualmente é aquela que apresenta custo de produção mais elevado (Figura 2).

Apesar do principal desafio da Rota Verde estar relacionado com o alto custo de produção atual, existem indícios suficientes para crer na queda dos preços a longo prazo. Recentemente, a IEA [10] apresentou histórico de preços por rota de produção do hidrogênio para 2020 e suas perspectivas de preços para 2030. Por mais que em 2019 a classificação do hidrogênio produzido por eletrólise abrangesse as fontes renováveis no geral, para o ano de 2020 foi diferenciado os custos de produção do hidrogênio verde a partir da tecnologia utilizada, já demonstrando diminuição dos preços-teto.

Figura 2. Custos de produção de hidrogênio por rota de produção.
Fonte: IEA [4; 10]. Elaboração Gas Energy.

O estudo realizado pela IRENA (2020) [5] mostra uma possível redução de até 85% dos custos de produção do hidrogênio verde no longo prazo, como resultado de uma combinação de eletricidade mais barata e redução no investimento do eletrolisador, além de maior eficiência e operação otimizada do eletrólito¹.

Figura 3. Possível redução no custo de produção do hidrogênio verde.
Fonte: IRENA [5]. Elaboração Gas Energy.

Na mesma linha, a BNEF (2020) [1] divulgou seu estudo com projeção da faixa global de custo nivelado de produção de projetos em larga escala e comparou com o preço do gás natural. Neste estudo (Figura 4), foi utilizado como premissa principal o aumento da fabricação de eletrólitos e a sua redução de custos até 2050 na maior parte do mundo. Se confirmado o cenário, o hidrogênio verde se equivalerá a um preço de gás entre 6-12 US$/MMBtu, o que o tornaria competitivo em diferentes locais do mundo, inclusive com relação às demais rotas de produção do combustível.

Figura 4. Estimativa de preços de hidrogênio.
Fonte: BloombergNEF [1]. Elaboração Gas Energy.

Por fim, a Figura 5 apresenta um comparativo dos resultados de preços de hidrogênio verde em 2030 a partir de diferentes estudos, indicando ainda grande variabilidade nas projeções e incerteza com relação à velocidade da queda de preços para o acesso ao combustível.  

Figura 5. Comparação dos preços de hidrogênio verde em 2030.
Fonte: Hydrogen Council [3]; BloombergNEF [1] e IRENA [5]. Elaboração Gas Energy.

Brasil como produtor mais competitivo no longo-prazo

Segundo projeção da BNEF [8], em 2030 o Brasil pode se destacar como o país com menores custos de produção de hidrogênio verde (Figura 6). Isso se dá devido à diversificação de fontes renováveis do país, além das estimativas de redução dos custos de produção levantados anteriormente.

Figura 6. Custos de produção de hidrogênio por país em 2030.
Fonte: BloombergNEF [8]. Elaboração Gas Energy.

Nesse contexto, é importante salientar que a rota de produção azul pode ser fundamental no processo de transição da produção de hidrogênio com alto teor de emissão de carbono para um cenário de baixa emissão. Embora o hidrogênio azul seja mais competitivo que o verde no curto prazo, no longo o cenário muda e a BNEF estima que já em 2030 o hidrogênio produzido pela rota verde seja mais barato até em países que possuem baixo custo de gás natural, a exemplo dos EUA.

Em visão de mais longo prazo, o BNEF [9] enxerga que em 2050 o Brasil continuará produzindo o hidrogênio verde mais barato do mundo (Figura 7), com o preço do hidrogênio verde custando menos de 0,55 US$/kg, principalmente devido ao uso de fontes eólicas terrestres de baixo custo.

Figura 7. Custos de produção da rota verde em 2050.
Fonte: BloombergNEF [9]. Elaboração Gas Energy.

Conclusões

Muitos países têm anunciado que pretendem zerar as emissões de CO2 até 2050 e, alinhado a isso, diferentes caminhos de transição serão testados, podendo o hidrogênio de carbono zero ou de baixo carbono ser peça importante nas políticas governamentais e de entidades privadas. Entretanto, são muitos os desafios para que o desenvolvimento do mercado de hidrogênio se consolide.

As garantias de desempenho associadas à tecnologia empregada precisam evoluir e ter seu custo reduzido para poder tornar o combustível competitivo. Ademais, a gestão da água no processo de eletrólise pode ser complexa em regiões onde ela é escassa, o que impõe desafio de ordem regulatória para sua resolução.

Os diversos estudos e projeções apontam que há caminho para a viabilidade do hidrogênio como solução competitiva e de longo prazo, principalmente para países como o Brasil. Para isso, será  essencial que os vários stakeholders relacionados a instituições de estado se coordenem com o setor privado para estabelecer regramento ágil e orientações claras de política para acelerar a superação de barreiras e o aproveitamento das oportunidades já mapeadas.


¹ Foram empregadas premissas de redução do custo do MWh de US$ 53 para US$ 20, redução de 50% dos custos com eletrólito, ganho de vida do eletrólito de 10 para 20 anos, aumento na eficiência do eletrólito de 65% para 76% e taxa WACC saindo de 10% para 6%.

Referências

[1] BloombergNEF (2020). Hydrogen Economy Outlook – Key messages. Disponível em:  https://data.bloomberglp.com/professional/sites/24/BNEF-Hydrogen-Economy-Outlook-Key-Messages-30-Mar-2020.pdf

[2] EPE (2021). Bases para consolidação da Estratégia Brasileira do Hidrogênio. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-569/Hidroge%CC%82nio_23Fev2021NT%20(2).pdf

[3] HYDROGEN COUNCIL (2021). Hydrogen Insights: A perspective on hydrogen investment, market development and cost competitiveness.Disponível em: https://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2021/02/Hydrogen-Insights-2021-Report.pdf.

[4] IEA (2019). The Future Of Hydrogen. Disponível em:  https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen

[5] IRENA (2020). Green hydrogen cost reduction: Scaling up electrolysers to meet the 1.5C climate goal. Disponível em: https://irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/Dec/IRENA_Green_hydrogen_cost_2020.pdf

[6] S&P GLOBAL PLATTS (2020). Green hydrogen developer plans California startup of world’s largest facility. Disponível em: https://www.spglobal.com/platts/en/market-insights/latest-news/electric-power/052020-green-hydrogen-developer-plans-california-startup-of-worlds-largest-facility.

[7] Wood Mackenzie (2020). Green hydrogen costs to fall by up to 64% by 2040. Disponível em: https://www.woodmac.com/press-releases/green-hydrogen-costs-to-fall-by-up-to-64-by-2040/

[8] BloombergNEF (2021a). ‘Green’ Hydrogen to Outcompete ‘Blue’ Everywhere by 2030. Disponível em: https://about.bnef.com/blog/green-hydrogen-to-outcompete-blue-everywhere-by-2030/

[9] BloombergNEF (2021b). Green Hydrogen Will Be Cheaper Than Blue Hydrogen By 2050, Says BNEF. Disponível em: https://insideevs.com/news/499471/green-hydrogen-cheaper-2050-bnef/

[10] IEA (2021). Hydrogen in Latin America. Disponível em: https://www.iea.org/reports/hydrogen-in-latin-america

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