Grandes avanços para a menor molécula

A utilização de hidrogênio não é novidade para a Baker Hughes: a empresa construiu seu primeiro compressor alternativo a hidrogênio na década de 1910. Com tamanha experiência na área, a empresa foi pioneira na transição energética, identificando precocemente as oportunidades relacionadas ao hidrogênio e, desde então, deu passos gigantescos .

Raimondo Giavi, vice-presidente de hidrogênio da Baker Hughes, explicou que a estratégia da empresa para o hidrogênio abrange diferentes aspectos: “Em primeiro lugar, temos, naturalmente, o desenvolvimento contínuo de nossos produtos convencionais para compressão e manuseio de hidrogênio. Além dos compressores, área em que temos competências há mais de 100 anos, temos motores primários, como a primeira turbina a gás comercialmente viável a funcionar com 100% de hidrogênio.

As turbinas industriais NovaLT16 foram testadas para operar com misturas de até 100% de hidrogênio nas instalações de teste de hidrogênio da Baker Hughes em Florença.

“Não devemos nos esquecer de outros componentes que são muito importantes para o uso seguro e eficiente do hidrogênio: bombas e válvulas em primeiro lugar, mas também tudo relacionado à tecnologia de sensores, monitoramento e diagnóstico, que são fundamentais neste campo específico.”

O segundo aspecto é a padronização e modularização do portfólio de produtos : “Essa abordagem é fundamental neste mercado, visto que a maior barreira para o desenvolvimento da produção, infraestrutura e manuseio de hidrogênio é o custo. É evidente que a padronização de componentes para uma abordagem modular contribui significativamente para a redução de custos.”

Outro aspecto importante para a Baker Hughes é o desenvolvimento de soluções para a produção de hidrogênio com baixa emissão de carbono : “Estamos investindo em tecnologias como a pirólise do metano; membrana de troca aniônica (AEM); célula eletrolítica de óxido sólido (SOEC); e testes de campo com tecnologia de plasma de metano”, afirmou Giavi. “Chamamos essas soluções de Geração 2 e 3, que dão continuidade às tecnologias já existentes para ajudar a reduzir custos, aumentar a eficiência e ampliar a aplicação para o que é necessário para a transição energética.”

Em 2023, a Baker Hughes firmou um acordo com a ADNOC para estudar e implementar soluções inovadoras do portfólio de hidrogênio da Baker Hughes.

A colaboração inclui tecnologia de eletrolisadores de última geração para explorar a possibilidade de instalar e operar um eletrolisador no Centro de Pesquisa e Inovação da ADNOC (ADIRC) em Abu Dhabi; testes de campo da tecnologia de plasma de metano para capturar carbono na forma de grafeno de alta qualidade e hidrogênio nas instalações da ADNOC Gas; e testes do uso da tecnologia de pirólise de metano para produzir hidrogênio com baixa intensidade de gases de efeito estufa.

A colaboração baseia-se no compromisso da ADNOC de investir 15 mil milhões de dólares em projetos de descarbonização até 2030.

Por fim, outro aspecto fundamental que a Baker Hughes está explorando é a manutenção e o serviço pós-venda. Giavi afirmou que, atualmente, o serviço pós-venda para produtos que utilizam hidrogênio ainda é uma área um tanto negligenciada, visto que essas tecnologias são novas e poucas empresas estão pensando no cenário pós-venda. Não é o caso da Baker Hughes, que está desenvolvendo uma abordagem específica para a manutenção de hidrogênio, baseada nas práticas e experiências adquiridas ao longo de muitos anos de serviço em componentes mais convencionais.

Segundo Giavi: “As práticas básicas de serviço são essencialmente as mesmas, mas existe uma oportunidade incrível com a aplicação de soluções digitais, onde uma economia de hidrogênio apresenta um campo quase totalmente limpo para experimentar e adotar as melhores soluções resultantes.”

Dentro da estratégia de hidrogênio da Baker Hughes, a inauguração oficial da nova Instalação de Testes de Hidrogênio, alguns meses atrás, representou um marco importante.

A Instalação de Testes de Hidrogênio foi utilizada para a validação das turbinas industriais NovaLT16, permitindo o funcionamento com misturas de até 100% de hidrogênio.

A nova instalação inclui uma bancada de testes que permite testes de carga total, com total flexibilidade de combustível, podendo utilizar até 100% de hidrogênio, e apresenta uma pressão de 300 bar e capacidade de armazenamento de hidrogênio de 2.450 kg. Essa infraestrutura, alinhada aos mais altos padrões de segurança, permite que a Baker Hughes teste turbinas em todas as condições de projeto, proporcionando aos clientes maior confiança operacional.

Giavi explicou que a turbina a gás NovaLT16, para operação com 100% de hidrogênio, apresenta um novo sistema de combustão de três canais que permite modificar a mistura de combustível em tempo real e sob qualquer carga.

“O que realmente impressiona é que esta turbina pode ser acionada diretamente com hidrogênio puro , graças a um projeto especial para controle da chama”, acrescentou. “A chama do hidrogênio é muito volátil e, portanto, a partida a frio é um pouco mais problemática de controlar do que a do gás.”

Outra característica da NovaLT16 para operação com 100% de hidrogênio é o skid de mistura de combustível, montado separadamente da turbina. Giavi explicou que o skid de mistura não seria necessário caso a turbina a gás pudesse funcionar com hidrogênio puro, sem qualquer reserva de gás natural. Um cenário que, por ora, ainda está um pouco distante, com exceção de alguns poucos projetos baseados na produção de hidrogênio onde o fornecimento não seria um problema.

“Um exemplo é o novo complexo de energia de hidrogênio com emissão zero líquida da Air Products em Edmonton, na província de Alberta, Canadá. A Baker Hughes já forneceu à Air Products tecnologia avançada de compressão de hidrogênio e turbinas a gás, incluindo as turbinas NovaLT16.”

No que diz respeito à compressão de hidrogênio, Giavi já mencionou os primórdios dos compressores alternativos da Baker Hughes para hidrogênio no início do século XX: "Mais recentemente, porém, a Baker Hughes foi a primeira a desenvolver compressores centrífugos projetados especificamente para hidrogênio", disse ele.

O estado atual dos compressores centrífugos de hidrogênio é o dos compressores HPRC (compressores de alta taxa de compressão) de segunda geração. O desenvolvimento da terceira geração desses compressores está em andamento e espera-se que ela represente uma mudança radical para a indústria de compressão de hidrogênio .

Os compressores centrífugos de hidrogênio de terceira geração da Baker Hughes seguem o projeto básico padrão dos compressores centrífugos convencionais da empresa, mas seus limites físicos são levados ao extremo.

Segundo Giavi, um dos objetivos do projeto dos compressores de 3ª geração é reduzir o espaço ocupado: “Partimos do projeto padrão de nossos compressores centrífugos e os levamos aos seus limites físicos. De fato, mantendo o mesmo tamanho e dobrando a velocidade da roda do compressor, podemos aumentar significativamente a quantidade de hidrogênio processada e atingir níveis de compressão mais elevados.”

“No entanto, velocidades mais altas impõem grandes tensões aos materiais. Portanto, a escolha de materiais como ligas especiais não convencionais e a adoção de outras medidas são necessárias.”

Giavi concluiu explicando que a Instalação de Testes de Hidrogênio na sede da Baker Hughes em Florença é apenas o primeiro passo para a concretização de uma Vila do Hidrogênio.

A instalação de armazenamento de hidrogênio no Centro de Testes de Hidrogênio da Baker Hughes em Florence fornece combustível para testes de turbinas; a empresa planeja construir sua própria unidade de produção de hidrogênio verde no futuro.

Giavi comentou que um dos maiores desafios para o desenvolvimento futuro do hidrogênio é a falta de normas e regulamentações para o manuseio do hidrogênio em ambientes urbanos. Por enquanto, as únicas regulamentações disponíveis são as que se aplicam a refinarias, fábricas de fertilizantes e similares.

“Atualmente, projetos relacionados ao hidrogênio estão sendo lançados em muitos países e todos parecem estar seguindo seu próprio caminho. Sentimos falta de uma abordagem comum para o comércio de hidrogênio e de um sistema padronizado para a 'certificação' de hidrogênio , ou pelo menos de parâmetros definidos que permitam a correspondência entre as certificações de diferentes países.”