Os sistemas de aquecimento a hidrogênio e suas perspectivas futuras podem ser a solução sustentável e econômica. Vamos descobrir o que é.
O que é aquecimento de hidrogênio?
O hidrogênio é o elemento mais difundido da natureza, presente em todas as combinações orgânicas e também no gás natural , composto, de fato, de hidrogênio e carbono. Um sistema de aquecimento de hidrogênio fornece calor e eletricidade para a casa usando um sistema de células alimentado por combustível de hidrogênio.
Hoje existem microgeradores de célula a combustível de hidrogênio do tamanho de uma grande mala.
Se o sistema de aquecimento a hidrogênio for colocado nas proximidades de uma caldeira, também é produzida água quente para uso sanitário . As células de combustível, na verdade, emitem calor suficiente para aquecer a água de toda a casa.
Como funciona
As células de combustível funcionam com hidrogênio. Utilizam o oxigênio para a co-combustão , retirando-o do ar, e o hidrogênio, que porém não está disponível na natureza em seu estado puro, mas é extraído por reforma do gás natural, por meio de um dispositivo específico.
Um dos subprodutos dessa combustão é o monóxido de carbono, muito venenoso e infame pelos trágicos acidentes que causou. No entanto, o sistema é capaz de extrair novo oxigênio que se combina com o monóxido de carbono para criar dióxido de carbono , que não é perigoso se inalado.
As células de combustível garantem um terço da emissão de gases do efeito estufa do que os sistemas de aquecimento atuais. Tudo isso sem ser tão perigoso quanto um fogão a lenha ou um aquecedor a gás. No entanto, sua principal desvantagem são os custos de produção ainda muito elevados .
Mas vamos ver melhor onde estamos hoje.
Vantagens do aquecimento de hidrogênio
Comparada a uma usina tradicional, aquela que usa hidrogênio como combustível apresenta várias vantagens.
- Alta eficiência na produção de eletricidade
- Instalação tão simples como a de uma caldeira de condensação compacta
- Tamanho pequeno
- Baixas emissões de CO2: até 50% menos do que os sistemas tradicionais de produção de eletricidade e calor
- Agora, tecnologia segura e madura, usada no Japão há anos
O estado da arte hoje
O aquecimento a hidrogênio ainda é uma realidade em evolução. Poucas empresas oferecem sistemas que também podem ser adquiridos por indivíduos e ainda há muito a ser feito. Muitas vezes, ainda está em um estágio de protótipo e vários grupos de pesquisa estão trabalhando para combinar o hidrogênio com outras fontes de energia renováveis.
Uma ideia que está se desenvolvendo é o hidrogênio combinado com sistemas fotovoltaicos . Durante o dia, é produzida eletricidade, que alimenta um eletrolisador que, por sua vez, produz hidrogênio. Durante a noite e com o auxílio de uma célula a combustível, o hidrogênio é transformado em eletricidade e calor .
O hidrogênio, portanto, armazena energia solar para os períodos em que não há sol.
O Messina CNR também trabalhou no projeto de uma caldeira de hidrogênio. É uma célula de combustível modificada para fornecer calor e aquecer diretamente a água do sistema.
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Exemplos de sistemas de aquecimento de hidrogênio
Um primeiro exemplo é dado pela Sidera-30, uma proposta de uma empresa italiana - Ici Caldaie há várias décadas, especialista em geradores de calor para uso industrial e civil - para aquecimento de residências ainda em fase de protótipo. Aqui uma central de cogeração (eletricidade e água quente), capaz de trabalhar não só com metano, mas também com hidrogênio com uma eficiência de 80%, é coordenada através de unidades de controle de distribuição inteligentes, para atuar de forma diferente em cada apartamento. .
O protótipo já funciona dentro de um laboratório de pesquisa e alguns grandes edifícios. A ideia técnica básica é bastante simples no geral. Quatro células de combustível formam o motor principal da planta, convertendo quimicamente o hidrogênio em eletricidade . No processo de aquecimento, as células aquecem "como fogões", enquanto um sistema de resfriamento especial remove o calor. Eletricidade e calor juntos, então. Tudo o mais na Sidera é projetado em torno desse núcleo. O gás metano segue para um reformador que o converte em hidrogênio , e as células, por meio de um trocador de calor , são conectadas a uma caldeira para a produção de água quente.
No entanto, existem limites econômicos e técnicos a serem superados . As membranas internas para eletrólise de hidrogênio, até hoje, ainda têm uma vida média de apenas dois anos . E nos eletrodos a platina ainda é essencial, um metal raro e hipercaríssimo, porém, atacado pela indústria mundial.
Caldeira de hidrogênio Viessman
Este fabricante oferece um módulo de célula de combustível de hidrogênio, Vitovalor 300-P, para uso doméstico adequado para instalação em edifícios novos. Na prática, é uma usina em miniatura. Na verdade, acopla a produção de energia elétrica à térmica.
O módulo é composto por duas unidades, uma contendo o microgerador de célula a combustível e a outra uma caldeira de condensação a gás para gerenciamento de picos de carga, acompanhada de uma caldeira para produção de água sanitária.
As duas unidades são compactas e pequenas, cobrindo uma área de 0,65 metros quadrados.
O Vitovalor 300-P tem uma potência térmica (20 kW) suficiente para cobrir todas as necessidades de energia graças à utilização apenas de células a combustível, mas a caldeira de condensação a gás pode intervir para complementar a produção. Ao mesmo tempo, a eletricidade é fornecida: até 15 kWh por dia.
O micro-CHP emprega um módulo de célula de combustível Panasonic, que tem experiência em milhares dessas instalações no Japão.
Solução de Giacomini
No âmbito corporativo, foi apresentada pela primeira vez a KlimaHouse , a primeira caldeira de hidrogênio destinada a pessoas físicas. Esta é a caldeira H2ydrogem da empresa piemontesa Giacomini.
Mesmo que os preços ainda pareçam altos demais para uso geral, mesmo que haja confiança em sua redução progressiva.
H2ydrogem por GiacominiEm suma, a energia da água pode não ser uma quimera no futuro, mesmo que por enquanto os custos continuem proibitivos para a maioria.
Aquecimento a hidrogênio: as novas fronteiras
Você acreditaria se disséssemos que nos Estados Unidos há quem faça a produção de geradores portáteis a hidrogênio? É exatamente assim que as coisas são. Nos últimos meses, tem havido muita discussão no exterior sobre o iHOD Energypod , um gerador portátil de energia a hidrogênio.
É uma pequena esfera portátil, que usa pequenas cápsulas que produzem energia instantaneamente. Mas como isso funciona? As cápsulas contêm dois pós inertes. Quando a água é adicionada à mistura, o hidrogênio é criado, o qual é alimentado no reator para produzir eletricidade.
Equipado com tomadas standard, possui ainda 3 portas USB, graças às quais é possível recarregar vários dispositivos digitais.
Observe o tamanho extremamente pequeno deste dispositivoEste sistema nasceu originalmente como um sistema de energia de backup para ser usado em situações extremas (por exemplo, onde a rede elétrica não chega) ou em uma emergência. Mas, na realidade, sempre pode ser usado. Possui uma potência de saída de 95W e, se hoje ainda não é potente o suficiente para ser usado para aquecimento, os fabricantes estão trabalhando em versões de produtos mais potentes, que podem ser conectados a uma caldeira.
Não só isso: para os fabricantes é um sistema intrinsecamente seguro, pois os pós são inertes.
Em breve, esse produto estará à venda nos EUA por US $ 899 e cada cápsula com blend custa US $ 20. Os consumidores americanos, portanto, terão que fazer bem seus cálculos de conveniência.
Perspectivas futuras
O aquecimento a hidrogênio ainda não é essencialmente uma realidade, mas pode, no entanto, revolucionar o padrão de consumo de energia das residências .
Que deixariam de pagar contas e despesas fixas de condomínio, mas cada um compraria quilowatts e quilocalorias com base no consumo real ou em decisões tomadas com antecedência.
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