O Japão possui a maior rede de postos de abastecimento de hidrogênio do mundo – um símbolo da fé do governo no futuro do hidrogênio e seus esforços para vencer a corrida para comercializá-lo – © Ilustração de Chuan Ming Ong

POR – AKANE OKUTSU e NANA SHIBATA (redatores da equipe Nikkei Asia) / NEO MONDO

 

O combustível revolucionário é caro – e a chave para desacelerar as mudanças climáticas. Vai valer a pena?

 

Embora se pareça com qualquer outro posto de gasolina no Japão, a Estação de Reabastecimento de Hidrogênio Iwatani no bairro de Shibakoen em Tóquio se distingue por três coisas: o grande “H2” nas bombas, a ausência de qualquer cheiro de gasolina e o falta de muitos clientes. Cinco carros em uma hora foram considerados excepcionais, segundo um funcionário da estação na última quarta-feira.

E este foi um dos dias mais movimentados que ele viu, em um dos postos de abastecimento de hidrogênio mais movimentados do Japão. “De um modo geral, as outras emissoras têm em média em torno de três motoristas por dia, mas aqui vemos 30 clientes”, disse o funcionário, que pediu que seu nome não fosse divulgado por não ter autorização para falar com a imprensa.

Shibakoen é um bairro nobre de Tóquio, com prédios do ministério do governo e residentes ricos. Isso explica a demanda relativamente alta de combustível de hidrogênio: muitos dos veículos da frota japonesa de 3.757 veículos movidos a hidrogênio são de propriedade do governo. O restante é comprado por ricos entusiastas ambientalmente conscientes que podem pagar 7 milhões de ienes (cerca de US $ 68.000) – 6 milhões de ienes com um subsídio do governo – por um sedã de médio porte neutro em carbono.

Embora o tráfego seja uma pequena fração dos números diários em um posto de gasolina normal, o funcionário do posto disse que não foi dissuadido. O otimismo sobre o futuro do hidrogênio foi o motivo pelo qual ele se inscreveu em um curso de treinamento obrigatório de três meses antes de aceitar o emprego. “Sinto muito o potencial da próxima geração de energia – por isso escolhi trabalhar neste negócio. O hidrogênio é algo único. Fiquei atraído pela possibilidade do projeto nacional”, disse.

O Japão atualmente possui a maior rede de postos de abastecimento de hidrogênio do mundo. São 135 estações ao todo – fortemente subsidiadas – que simbolizam a fé do governo no futuro do hidrogênio e seu esforço para liderar o mundo na corrida para comercializá-lo.

A vitrine da utópica “sociedade do hidrogênio” do Japão, como o governo se refere a seus planos futuros, seriam as Olimpíadas de Tóquio originalmente programadas para este ano. Cancelado durante a pandemia COVID-19, agora deve ser realizado no próximo verão. Parte da Vila Olímpica, conhecida como Bandeira Harumi, seria equipada com células de combustível usando hidrogênio para gerar eletricidade para iluminação e ar condicionado, enquanto os visitantes seriam transportados para várias partes de Tóquio em ônibus movidos a hidrogênio.

A vida na sociedade do hidrogênio não precisa ser drasticamente diferente, disse Kenichiro Ota, professor emérito da Universidade Nacional de Yokohama que está envolvido na pesquisa do hidrogênio desde os anos 1970. “Seria perfeito se todos pudessem usar o hidrogênio com segurança e sem saber.”

A paixão do Japão pelo hidrogênio remonta ao choque do petróleo na década de 1970, quando foi amplamente pesquisado como parte de uma iniciativa de energia verde conhecida como Projeto Sunshine, que também incluía energia solar e eólica.

Desde então, o governo vem investindo de forma constante na nova tecnologia. Este ano, por exemplo, o governo tem um orçamento de 70 bilhões de ienes para promover o hidrogênio, com o Ministério da Economia, Comércio e Indústria solicitando 84,8 bilhões de ienes para o próximo ano fiscal, começando em abril. Mais de 30 bilhões de ienes são alocados para subsidiar a compra de veículos com células de combustível a hidrogênio e para a instalação de estações de hidrogênio como a de Shibakoen.

Em 2014, o Japão liderou o mundo com o primeiro veículo comercial a hidrogênio, o Toyota Mirai (que significa “futuro” em japonês). A Honda Motor seguiu com o lançamento do Clarity Fuel Cell em 2016, e este mês a Toyota lançou uma nova iteração altamente antecipada do Mirai.

Enquanto isso, o exemplo mais imponente da confiança do Japão no hidrogênio está na cidade portuária de Kobe, no oeste do Japão, onde o primeiro carreador de hidrogênio do mundo, o imponente Suiso Frontier de 116 metros, está ancorado. Construído pela japonesa Kawasaki Heavy Industries e lançado no ano passado, o navio é o primeiro no mundo projetado para transportar hidrogênio – mantido a uma temperatura extremamente baixa de menos 253 C para ser comprimido na forma líquida. Ele deve começar a enviar hidrogênio da Austrália para o Japão em 2021.

Em 2030, a Kawasaki Heavy pretende ter dois navios prontos para trazer 225.000 toneladas de hidrogênio ao Japão, o suficiente para abastecer 3 milhões de veículos com células de combustível por 10.000 km todos os anos.

O Japão vê o hidrogênio como importante não apenas para reduzir as emissões de carbono, mas também em termos de segurança energética. O Japão é fortemente dependente do petróleo transportado do Oriente Médio e por meio de rotas marítimas no Mar da China Meridional. Para aumentar a complexidade do quebra-cabeça da energia, está a proibição não oficial de novas usinas nucleares desde o desastre de Fukushima em 2011.

“É importante diversificar a fonte de energia, porque o Japão é pobre em recursos”, disse Toshiyuki Shirai, chefe do escritório de estratégia de hidrogênio e células de combustível da METI. O hidrogênio é atraente porque pode ser produzido a partir de vários recursos, desde combustível fóssil ao vento ou luz solar, e pode ser importado de qualquer lugar, ao contrário da eletricidade.

Blues elétricos

Os críticos do hidrogênio se concentram no custo. As células de combustível são “células tolas”, como disse o fundador da Tesla, Elon Musk, ao chamar os carros movidos a hidrogênio de uma ideia “assustadoramente estúpida”. A Tesla, que produz carros movidos a bateria, vê as células de combustível de hidrogênio como uma tecnologia concorrente.

O preço continua caindo, mas não rápido o suficiente para os céticos. O METI estima que o custo eventualmente precise cair para 20 ienes por metro cúbico normal para que o hidrogênio seja comercialmente viável, quase no mesmo nível do gás natural liquefeito. Em 2017, era de 100 ienes por metro cúbico – cinco vezes mais alto do que deveria ser.

E mesmo com subsídios de mais de 1 milhão de ienes por veículo, os veículos com células de combustível são uma escolha cara. O Mirai da Toyota, lançado este mês, tem um preço (sem subsídio) de 7,1 milhões de ienes – duas vezes mais caro que o elétrico Nissan Leaf, a 3,3 milhões de ienes. Encher o tanque do Mirai custa 6.776 ienes para dirigir 850 km, enquanto custa uma fração disso – até cerca de 1.860 ienes – para carregar totalmente um Nissan Leaf, que tem uma autonomia menor de cerca de 570 km.

A desvantagem do Leaf é que o carregamento leva cerca de uma hora, enquanto o Mirai leva apenas 3 minutos.

Até mesmo os defensores admitem que o hidrogênio pode não ser a forma mais eficiente de alimentar veículos leves. O hidrogênio é melhor em algumas coisas, mas funciona quando há uma divisão de trabalho entre os combustíveis, dizem alguns especialistas.

Em termos de tecnologia, “não se trata de quem ganha”, disse o analista automotivo Takaki Nakanishi, chefe do Instituto de Pesquisa Nakanishi. “As células de combustível são para transporte de grande e longo alcance, e os veículos elétricos são mais eficientes quando se trata de pequeno e curto alcance.”

As baterias, por exemplo, geralmente são grandes e pesadas quando se trata de armazenar grandes quantidades de energia. As células de combustível podem ser mais compactas e também mais adequadas para armazenamento de longo prazo – semanas ou mesmo anos.

Assim, o hidrogênio é visto como um fator chave na economia verde, pois poderia preencher a lacuna como combustível alternativo em setores que têm sido difíceis de eletrificar com energias renováveis, como a produção de aço e o transporte de massa.

A multinacional japonesa Toshiba, por exemplo, está de olho na demanda por suas células de combustível em ferrovias e navios, disse Yoshihisa Sanagi, gerente geral de negócios de energia de hidrogênio da Toshiba Energy Systems & Solutions.

Outra possibilidade são as centrais elétricas. “Para conseguir o uso em massa do hidrogênio, ele precisa ser usado para geração de energia”, disse Masashi Nagai, gerente geral de desenvolvimento da cadeia de abastecimento de hidrogênio da empresa de engenharia japonesa Chiyoda. “Só depois disso haveria um mercado maior de hidrogênio para diferentes demandas”, incluindo automóveis de passageiros, sugeriu.

Encontrando o frango

Os otimistas insistem que os veículos com células de combustível são tão viáveis ​​quanto os elétricos e que resolver a questão dos custos é principalmente uma questão de escala. A meta atual do governo diz que o nível economicamente viável de 20 ienes por metro cúbico é possível com um mercado grande o suficiente: 10 milhões de toneladas de hidrogênio por ano, diz o governo. Nikkei informou recentemente que o governo está considerando acelerar seus esforços para atingir esse nível até 2030.

Antes de lançar seu novo Mirai este mês, o presidente da Toyota, Takeshi Uchiyamada, disse em um evento de lançamento da Associação de Hidrogênio do Japão: “É semelhante para todas as tecnologias. Quando as tecnologias são introduzidas pela primeira vez na sociedade, o custo inicial é inevitavelmente alto porque temos que garantir qualidade e segurança. Passar por essa experiência rapidamente reduz os custos. “

A construção do Mirai foi um ato de fé no compromisso do Japão com o hidrogênio, disse ele. “Não é como no passado, quando se generalizou se os fabricantes trabalhassem muito para criar um produto atraente e de baixo custo. A sociedade, como um todo, tem que trabalhar na construção de infraestrutura como postos de carros elétricos ou postos de combustível de células de combustível … ou na logística e na criação de mercado para aumentar o volume [de hidrogênio]. Então, é por isso que buscamos a sociedade do hidrogênio juntos. “

Os motoristas entrevistados no posto de abastecimento de Iwatani disseram que gostavam de seus carros com célula de combustível a hidrogênio, como o Mirai, mas a maior desvantagem era a falta de postos de gasolina. Entretanto, a limitação dos postos de abastecimento deve-se claramente à falta de automóveis.

“É um problema do ovo e da galinha, e Mirai deveria ser a galinha”, disse Nakanishi. A esperança de que a primeira geração de carros a hidrogênio seria o catalisador para uma onda de hidrogênio se mostrou uma decepção. Agora, as mesmas ambições foram transferidas para o novo Mirai.

“O primeiro Mirai desencadeou a primeira onda, mas o resultado não foi tão bom quanto o previsto. [A indústria] não floresceu”, disse ele. “O hidrogênio é tão difícil.”

Em março, o Japão tinha apenas 3.757 veículos de passageiros com célula de combustível, mas o governo planeja aumentar para 200.000 até 2025. Isso colocaria o mercado no mesmo nível dos VEs, atualmente 123.717. Há um total de 10,9 milhões de veículos de nova energia no Japão se os híbridos forem incluídos, de acordo com o Next Generation Vehicle Promotion Center, um órgão da indústria com sede em Tóquio.

O Japão está contando com mais clientes como Nobuyuki Ogawa, um homem na casa dos 50 anos que estava em uma estação de Iwatani tendo o tanque de seu veículo abastecido por um atendente em roupas de trabalho impecáveis. Ele tirou o dia de folga para alugar um carro com célula de combustível para ver se gostava. “Esta é a primeira vez que encontro uma marca japonesa que realmente quero dirigir”, disse ele.

Ele não foi o único que sentiu a atração de um veículo ecológico. “Estava a tentar fazer uma reserva e estava quase cheio.” Ele comentou: “É muito confortável andar, é silencioso, não há ruído e é muito suave quando começo a correr.”

Outro motorista que visitava um posto de gasolina no bairro de Shibakoen, um funcionário público na casa dos 40 anos, disse que o veículo com célula de combustível que dirigia era um carro do governo, e não o seu. “Espero que os veículos com células de combustível se tornem mais comuns, mas não há muitas estações … esse é o obstáculo”, disse ele.

Então ainda há o preço. “Se você olhar para uma estação de hidrogênio, verá que é muito caro”, observou Nakanishi – devido ao caro equipamento necessário para manusear e armazenar o combustível.

Um lote de grandes empresas japonesas espera reservar uma parte do futuro mercado de hidrogênio. Uma é a empresa de engenharia Chiyoda, que se juntou à Nippon Yusen para o que eles chamam de “a primeira demonstração global da cadeia de abastecimento de hidrogênio”, um projeto que decolou este ano.

O sistema de Chiyoda adiciona o tolueno químico ao hidrogênio, criando uma substância mais estável. Isso o torna capaz de ser transportado e armazenado com a tecnologia existente usada para derivados de petróleo. Ao contrário do hidrogênio liquefeito, o líquido precisa passar por um processo de remoção do tolueno antes de ser usado, por exemplo, em células a combustível.

O processo é menos complexo tecnologicamente do que a liquefação. O transporte de hidrogênio estabilizado com tolueno pode ser feito com um navio normal usado para transportar produtos químicos. Liquefazer o hidrogênio é caro porque é muito difícil mantê-lo a menos 253 C.

Chiyoda utilizou hidrogênio produzido em Brunei a partir de gás residual de uma usina de gás natural, transportado em um tanque em três viagens de ida e volta entre Brunei e o Japão para fornecer um total de cerca de 110 toneladas de hidrogênio. Essa quantia encheria um Mirai vazio cerca de 20.000 vezes.

Outro participante do mercado é a Toshiba, que faz pesquisas com células de combustível desde 1960 e afirma ser líder em tecnologia de hidrogênio. Ao lado de empresas como a Iwatani, fornecedora de gás, a Toshiba desenvolveu uma fazenda de energia solar e uma instalação de 10 megawatts para a produção de hidrogênio a partir de energia renovável. O projeto foi baseado em Fukushima, a prefeitura que em 2011 foi atingida por um tsunami devastador e o desastre nuclear.

A instalação foi lançada no início deste ano em um local repleto de simbolismo: originalmente reservada para uma nova usina nuclear.

Vantagem do pioneiro

2020 pode ser o momento do hidrogênio. Enquanto o Japão foi o primeiro a fazer uma grande aposta no combustível, outros países apenas neste ano começaram a notar o potencial. Os próximos anos mostrarão se a liderança inicial do Japão na tecnologia permanecerá intacta.

Na Ásia, a estratégia econômica do New Deal da Coréia do Sul de 160 trilhões de won (US $ 145 bilhões) anunciada este ano incluiu o fornecimento de 200.000 veículos a hidrogênio e 450 instalações de recarga até 2025. A Hyundai Motor da Coréia do Sul iniciou a produção de um carro elétrico a hidrogênio em 2013 e lançou o Carro de célula de combustível da Nexo em 2018. Os Jogos Olímpicos de Inverno de Pyeongchang 2018, entretanto, exibiram um ônibus a hidrogênio. No futuro, a empresa pretende usar hidrogênio para abastecer trens e carros voadores.

A China, que tem subsidiado pesadamente sua indústria de veículos elétricos, também está crescendo em veículos com células de combustível. Tem como meta até 2030 aumentar seu número para 1 milhão e chegar a 1.000 postos de abastecimento de hidrogênio.

O país está criando cidades-modelo e subsidiando empresas que desenvolvem tecnologias relacionadas ao hidrogênio. A empresa chinesa de motores de combustão Weichai Power comprou ações da empresa canadense de células de combustível Ballard Power Systems em 2018 e, juntas, criaram uma joint venture para fabricar células de combustível para ônibus, caminhões e empilhadeiras.

O governo alemão, por sua vez, anunciou uma meta em junho de atingir 5 gigawatts de capacidade de geração renovável até 2030 para permitir a produção de hidrogênio verde. Ela planeja gastar 7 bilhões de euros para apoiar o lançamento de tecnologia de hidrogênio no mercado e outros 2 bilhões de euros para fomentar parcerias internacionais. A União Europeia fez o mesmo em julho, anunciando uma estratégia para instalar pelo menos 6 gigawatts de eletrolisadores – equipamento para transformar água em hidrogênio e oxigênio, usando eletricidade – até 2024 e 40 GW até 2030.

Takeshi Kaneda, presidente da consultoria Universal Energy Research Institute, criticou os investimentos do Japão em hidrogênio por serem liderados por grandes empresas que não se movem rapidamente com a nova tecnologia. Outros países estão se recuperando.

“Leva uma década para [as empresas japonesas] lançarem um produto comercial”, disse Kaneda. “Enquanto isso, o resto do mundo passa a ser movido a hidrogênio liderado por empresas que começaram como startups”, acrescentou. Ele se referiu à Plug Power, dos Estados Unidos, que fornece células de combustível e estações de hidrogênio no local para empilhadeiras, como um dos casos de sucesso. Seus clientes incluem Walmart e Whole Foods, bem como montadoras como a BMW.

Verde, azul ou cinza?

O hidrogênio não libera carbono quando queimado – a única emissão é o vapor d’água. Mas o processo de produção de hidrogênio a partir de combustíveis fósseis, como o carvão marrom, é sujo.

Para que o hidrogênio seja realmente “limpo”, ele precisa ser produzido a partir de energia renovável ou de combustíveis fósseis combinados com tecnologia de captura de carbono para extrair gases de efeito estufa. O hidrogênio de fontes renováveis ​​é freqüentemente chamado de hidrogênio verde. O hidrogênio de combustível fóssil é “cinza” ou azul se combinado com a captura e armazenamento de carbono.

Empresas japonesas como a Chiyoda dizem que buscam o hidrogênio azul ou verde. No entanto, por enquanto, eles dizem que também usarão hidrogênio cinza – que é muito mais barato – em um esforço para impulsionar o mercado.

No caso do projeto da Kawasaki Heavy com a Austrália, o hidrogênio é produzido a partir do carvão marrom barato. Ao transformar o carvão em hidrogênio, ele se torna um recurso transportável. O estado de Victoria, na Austrália, está atualmente tentando desenvolver uma rede de captura e armazenamento de carbono em escala comercial.

Isso foi criticado como irreal por especialistas. “Se o governo japonês deseja promover fontes não verdes de hidrogênio, então não precisa prometer a captura de carbono no futuro, mas a captura de carbono deve ser um requisito para qualquer projeto comercial”, disse Llewelyn Hughes, professora associada do Crawford Escola de Políticas Públicas da Australian National University.

“Você precisa definir o preço desse custo de captura de carbono e incluí-lo no custo do projeto. … Acho que é bastante certo que, no futuro, o hidrogênio verde será uma opção muito mais barata.”

De acordo com a Kawasaki Heavy, ele visa um custo de hidrogênio em linha com a meta do governo de 30 ienes por cu. metros, com captura de carbono, até 2030. A empresa também anunciou recentemente que trabalharia em outro projeto de cadeia de abastecimento potencial para transportar hidrogênio verde da Austrália.

Tomas Kaberger, presidente do conselho executivo do Renewable Energy Institute, foi mais contundente: “No Japão, há ideias como importar hidrogênio produzido a partir de combustíveis fósseis, com captura e armazenamento de carbono em outros países, o que nunca será economicamente sensato.”

No longo prazo, o hidrogênio pode ser útil em alguns setores, disse Hughes. Mas ele também sugeriu: “Temos tecnologias muito boas agora que podem descarbonizar a eletricidade rapidamente. … Nosso foco principal agora deve ser a implantação de energia renovável.”

O Japão está planejando revisar sua estratégia de energia no próximo ano. A meta atual do mix de energia para 2030 sustenta que as energias renováveis ​​devem responder por mais de 22% da demanda total de eletricidade, que muitas vezes é criticada como muito baixa. Sem uma meta de médio prazo, “o risco é que você acabe subsidiando muitas tecnologias diferentes [incluindo as relacionadas ao hidrogênio]” sem os “resultados de que você precisa” para se tornar ecológico, disse Hughes.

O hidrogênio também não é a única opção tecnológica para reduzir as emissões. Shigeru Muraki, diretor representante do Consórcio Green Ammonia e ex-vice-presidente da Tokyo Gas, disse que o Japão está ficando para trás em relação a outros países no uso de hidrogênio puro. Mas ele também sugeriu que a amônia seria uma opção mais econômica, mesmo quando combinada com a captura de carbono.

“O Japão ainda pode competir no mundo pela tecnologia para usar a amônia e pode liderar na Ásia”, disse Muraki. A amônia é um composto de nitrogênio e hidrogênio e não emite dióxido de carbono quando queimada. Ele pode ser liquefeito mais facilmente do que o hidrogênio e pode ser manuseado usando a infraestrutura e as tecnologias existentes, o que significa custos mais baixos.

Isso poderia desencadear uma nova corrida da amônia, mesmo antes do início da corrida do hidrogênio.