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Porquê hidrogénio?
Acreditamos que o hidrogénio desempenhará um papel fundamental no futuro descarbonizado da Califórnia. Além de descarbonizar o sistema de gás, o uso de combustíveis de carbono zero, como hidrogênio, pode ajudar a reduzir a pegada de carbono em áreas difíceis de eletrificar.
O hidrogénio é relevante para a PG&E como combustível, como matéria-prima paragás natural renovável (RNG) ou como uma transportadora de energia sem carbono quando misturado com gás natural. Iremos alavancar os nossos negócios integrados de gás natural e eletricidade para explorar aplicações para hidrogénio, como veículos elétricos de células de combustível (FCEV), combustível para microrredes elétricas e combustão em centrais elétricas e eletrodomésticos existentes. O hidrogénio é uma das formas pelas quais a PG&E pretende um sistema de energia de carbono zero em 2040, cinco anos antes do objetivo de neutralidade de carbono da Califórnia.
O projecto Hidrogénio para Infinito
A PG&E e os nossos colaboradores lançaram a instalação de transmissão de hidrogénio de ponta a ponta mais abrangente do país, chamada Hydrogen to Infinity ou H2∞. Irá misturar hidrogénio e gás natural numa conduta de transmissão isolada e sistema de armazenamento. A instalação de 130 acres será construída em Lodi, Califórnia, e servirá como um terreno de prova operacional para vias de produção de hidrogénio, transporte de gasodutos, armazenamento e, em última análise, combustão na central elétrica do Lodi Energy Center.
O H2∞ utilizará hidrogénio limpo alimentado com energia renovável no local, complementada pela rede elétrica local que inclui energia renovável significativa. A fonte de água para a produção de hidrogénio é a instalação White Slough Water Treatment da Cidade de Lodi. Pode fornecer água recuperada com impacto zero ao abastecimento de água local.
O hidrogénio verde tem várias aplicações potenciais, incluindo combustível para o mercado dos transportes, especialmente em veículos pesados, marítimos e ferroviários. O hidrogénio também é adequado para utilização como armazenamento de energia sazonal e as misturas de gás natural de hidrogénio estão a ser consideradas para utilização direta em aparelhos a gás existentes.
A PG&E apoia as demonstrações dos outros operadores de gasodutos da Califórnia que se concentram em projetos de pressão de distribuição e usos finais. Juntamente com o nosso projeto, todos os aspetos da mistura de hidrogénio na infraestrutura de gás natural existente são cobertos para se prepararem para um padrão de injeção de hidrogénio em todo o estado.
Visão geral de hidrogénio para Infinity
O nosso objetivo é tornar o projeto de hidrogénio operacional até ao final de 2027, com potenciais fases futuras nos anos seguintes.
O H2∞ irá estudar diferentes níveis de misturas de hidrogénio e gás natural num sistema de tubagem de transmissão de gás natural autónomo de alimentação múltipla, multidirecional e fechado (ciclo de teste). Isto incluirá testar diferentes tubos de gás vintage e informar um nível seguro de hidrogénio que podemos integrar no sistema existente até 2030. A instalação está planeada para operar por um mínimo de 10 anos e estender-se indefinidamente como um ativo ativo.
Âmbito futuro
As fases futuras do projecto podem incluir o seguinte:
- Uma instalação de testes offline em escala completa para permitir testar a compatibilidade do equipamento em escala completa, testes de fugas e materiais em escala completa e testes de integridade. Esta instalação pode preencher lacunas reconhecidas pela indústria do gás na expansão da investigação laboratorial.
- Um laboratório para incluir laboratórios de testes e workshops. Irá permitir testes em escala laboratorial para apoiar programas de investigação e teste antes de programas de teste em escala completa e ao vivo. Também pode suportar investigações e inspeção de equipamentos e amostras antes, durante e após os testes em escala total.
- Uma instalação de educação e formação para incluir salas de aula dedicadas e áreas de formação adicionais para divulgação de conhecimentos e formação de segurança/operações para a força de trabalho de serviços públicos.
- Uma área de desassociação que testa as tecnologias de desassociação para separar a mistura de gás natural de hidrogénio e demonstrar purezas alcançáveis para tecnologias de fornecedores e equipamentos sensíveis do cliente. Isto alimentaria um fornecimento de hidrogénio puro numa estação de abastecimento de hidrogénio (com armazenamento comprimido no local) que poderia servir veículos pesados, ligeiros e de frota de autocarros.
- Um oleoduto de interconexão para fornecer misturas de gás natural de hidrogênio à central elétrica Lodi Energy Center para combustão para produzir eletricidade.
- Avaliar ativos de tubulação novos e existentes em um ambiente controlado de mistura de gás natural e hidrogênio.
- Testar a maioria dos ativos de transmissão e criar um espaço duradouro de pesquisa e inovação.
- Desenvolvimento de experiência e treinamento de pessoal em operações, manutenção e segurança por meio de experiência operacional prática com um sistema de mistura de hidrogênio.
- Fomentar a inovação e os avanços em direção ao futuro dos gasodutos e sistemas de fornecimento de energia.
- Atingir os objetivos climáticos ao demonstrar a capacidade de deslocar o gás natural fóssil com hidrogénio de baixo carbono no sistema de gás natural, afetando positivamente as alterações climáticas.
- Educar e informar os líderes da comunidade, clientes e o público sobre a utilização de hidrogénio como combustível sem carbono e o seu papel em ajudar a descarbonizar os sistemas de energia.
Visite a Northern California Power Agency
Se quiser discutir potenciais colaborações futuras com a PG&E, envie um e-mail para Hydrogen@pge.com.
Esforços adicionais de hidrogénio
Centro de hidrogénio da Califórnia
Uma iniciativa complementar ao Projeto Hidrogénio para Infinito da PG&E é o California Hydrogen Hub.
Conforme anunciado a 13 de outubro de 2023, o Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) atribuiu à Califórnia até 1,2 mil milhões de dólares de para construir e expandir projetos focados na energia limpa e na criação de empregos ecológicos. O objetivo é alcançar uma economia de carbono zero até 2045.
A Califórnia é um dos sete premiados dos Centros Regionais de Hidrogénio Limpo (H2Hubs) do DOE. Os H2Hubs formam uma rede nacional de produtores de hidrogénio limpos, consumidores e infraestruturas conetivas. Suportam a produção, armazenamento, administração e utilização final de hidrogénio limpo. Juntos, espera-se que:
- produzir três milhões de toneladas métricas de hidrogênio anualmente
- atingir quase um terço da meta de produção de hidrogénio nos EUA para 2030
- emissões mais baixas de setores industriais difíceis de descarbonizar que representam 30% do total de emissões de carbono nos EUA
- reduzir 25 milhões de toneladas métricas de emissões de dióxido de carbono (CO2) das utilizações finais todos os anos - uma quantidade aproximadamente equivalente às emissões anuais de 5,5 milhões de carros a gás
- criar e reter dezenas de milhares de empregos com bons pagamentos em todo o país
- apoiar comunidades mais saudáveis
Investigação e desenvolvimento
A PG&E tem estado ativamente envolvida na I&D em torno da produção de hidrogénio, mistura de hidrogénio no sistema de gás natural e utilização de hidrogénio desde 2018. Foi desenvolvido um roteiro de hidrogénio e orienta as principais atividades de I&D para levar a empresa a alcançar um sistema de gás neutro em carbono e renovável.
- Produção
As prioridades para o trabalho de I&D da produção de hidrogénio incluem a reforma do metano a vapor com captura de carbono, a pirólise do metano e a utilização de biomassa como matéria-prima inicial. - Mistura
As prioridades para a mistura de hidrogénio no sistema de gás natural incluem compreender os impactos na gestão da integridade, capacidade da rede, armazenamento subterrâneo, equipamento de utilização final e mitigação e gestão de fugas. - Utilização
As prioridades para a utilização de hidrogénio incluem modificar o equipamento existente do cliente de gás natural para funcionar numa mistura de gás natural e hidrogénio e desenvolver processos de combustão de hidrogénio com zero emissões de NOx.
Consulte oRelatório de Estratégia de I&D (PDF)para obter mais informações.
Perguntas frequentes
O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo com número atômico 1 na tabela periódica e é o mais simples e leve dos elementos. O gás hidrogénio, com dois átomos (H2), é incolor, inodoro, não tóxico e altamente inflamável.
O hidrogénio não existe em grandes quantidades na forma pura na terra. É sempre combinado com outros elementos como carbono e oxigénio. Exemplos incluem metano (CH4) e água (H2O). Para isolar o hidrogénio puro, este deve ser separado desses outros elementos. Isto é feito através de dois métodos principais: eletrólise e conversão térmica.
Eletrólise é a separação da água em hidrogénio e oxigénio e requer eletricidade. Se a fonte de alimentação for eletricidade renovável, o processo é totalmente isento de carbono.
O método de conversão térmica mais comum é um processo chamado reforma a vapor de metano (SMR). A RMS é uma reação do metano e da água à produção de hidrogénio e monóxido de carbono. Outros métodos de produção de hidrogénio de conversão térmica incluem pirólise de metano e gaseificação de biomassa. Cada uma pode ser menor em emissões atmosféricas de carbono do que a SMR.
O hidrogénio limpo é hidrogénio produzido de uma forma que contribui com pouca ou nenhuma emissão de CO2 para a atmosfera. Isto pode ser feito com eletrólise alimentada por energia renovável ou por conversão térmica de gás natural renovável, SMR com captura de carbono ou gaseificação de biomassa também com captura de carbono.
O sistema PG&E possui tubulações, reguladores e válvulas de tipos variados que foram instalados ao longo do tempo. Testar o equipamento vintage garante que compreendemos como esses ativos irão funcionar durante um longo período de tempo com uma mistura de hidrogénio e gás natural.
AEstudo de Impactos da Mistura de Hidrogénio (PDF)foi concluído pela Universidade da Califórnia, Riverside em julho de 2022. Pode consultar este estudo no website da Comissão de Utilidades Públicas da Califórnia.
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