Um mercado de hidrogênio em expansão?

Os compressores de parafuso podem ser usados em diversas aplicações. (Foto: MAN Energy Solutions)

A MAN Energy Solutions (MAN ES) fabrica compressores de parafuso há mais de 70 anos. Os compressores de parafuso da empresa foram usados pela primeira vez em uma aplicação de hidrogênio em 1974, em uma refinaria no Oriente Médio.

Agora, a empresa descobriu um novo – e potencialmente vasto – mercado de hidrogênio para sua tecnologia.

Recentemente, a empresa recebeu duas encomendas para sua tecnologia de compressores de parafuso para projetos de eletrolisadores de hidrogênio, afirmou Dirk Woeckener, chefe de vendas de compressores de parafuso da MAN ES.

Um dos projetos é um eletrolisador de 200 MW na França , que faz parte do desenvolvimento do setor de hidrogênio renovável e de baixo carbono, visando contribuir para a descarbonização da indústria na região norte da França.

Woeckener afirmou que os compressores de parafuso da MAN serão acoplados a compressores alternativos – uma combinação que oferecerá os pontos fortes de ambas as tecnologias.

“O fluxo volumétrico do compressor de parafuso oferece muitas possibilidades, mas é limitado em relação à pressão de descarga”, disse Woeckener. “Dependendo dos requisitos, uma combinação de um compressor de parafuso com um compressor alternativo é frequentemente usada. O compressor de parafuso é colocado diretamente a jusante de um eletrolisador que opera em baixa pressão quando há um fluxo volumétrico relativamente grande. Essa configuração ajuda a evitar o desafio de precisar de um compressor alternativo com um diâmetro de pistão de 1 m ou mais. Assim, como o compressor de parafuso está reduzindo o fluxo volumétrico diretamente a jusante do eletrolisador e, posteriormente, o compressor alternativo cria a alta pressão de descarga.”

Vista interna de um compressor de parafuso . (Foto: MAN Energy Solutions)

Woeckener afirmou que a empresa está observando um grande interesse da indústria por sua tecnologia .

“Esta é uma nova oportunidade de negócio para nós”, disse Woeckener. “Analisamos muitos estudos e recebemos muitas consultas, além dos dois pedidos já feitos. Há muita coisa em andamento.”

Vantagens da tecnologia

Os compressores de parafuso isentos de óleo da MAN são utilizados em diversas aplicações, incluindo as indústrias química e petroquímica, bem como na fabricação de aço. Eles são projetados para lidar com condições difíceis, como gases contaminados, de acordo com Woeckener.

“Eles são uma solução ideal para lidar com gases muito sujos e críticos ”, disse Woeckener. “Podemos injetar uma grande quantidade de água – mais do que ela evaporaria – de modo que tenhamos água líquida no compressor, o que o protege contra partículas.”

Essa mesma tecnologia está sendo usada em aplicações de hidrogênio , não por causa de gases impuros, mas para aumentar a eficiência devido ao baixo peso molecular”, explicou Woeckener.

Woeckener mencionou que as duas séries de compressores de parafuso da empresa – CP e SKUEL – atingem vazões entre 200 e 100.000 metros cúbicos por hora. A série CP foi projetada para pressões mais altas, até 52 bar, e vazões médias de até 20.000 metros cúbicos por hora. A série SKUEL oferece uma pressão de descarga de até 16 bar e é adequada para altas vazões de até 100.000 metros cúbicos por hora.

“O compressor de parafuso é uma solução ideal para um eletrolisador de produção de hidrogênio, pois combina as vantagens dos compressores alternativos e dos compressores centrífugos”, disse Woeckener. “Assim como o compressor alternativo, ele é uma máquina de deslocamento positivo, o que nos dá vantagens em relação a moléculas de baixo peso molecular, pois podemos atingir altas taxas de compressão por estágio. No entanto, diferentemente dos compressores alternativos, que possuem válvulas sujeitas a desgaste e massas oscilantes, os compressores de parafuso têm apenas peças rotativas, como os compressores centrífugos. Isso resulta em altíssima confiabilidade para operação ininterrupta, comparável à de um compressor centrífugo. Essas máquinas podem operar de três a cinco anos sem interrupção.”

Tecnologia de vedação

Embora a MAN ES tenha vasta experiência em trabalhar com hidrogênio, a empresa decidiu aprimorar sua tecnologia de vedação para uso em aplicações de eletrolisadores.

“Temos todos os tipos de vedações disponíveis para diferentes aplicações”, disse Jan Schnitzler, chefe de engenharia de compressores de parafuso da MAN ES. “Isso inclui vedações secas, vedações de contato mecânico, anéis de carbono e labirintos. Para aplicações com hidrogênio, introduzimos um novo design de vedação em colaboração com nossos fornecedores de vedações.”

Os compressores de parafuso podem ser usados em diversas aplicações. (Foto: MAN Energy Solutions)

Este novo conceito de vedação apresenta diversas vantagens. Durante a operação, a vedação garante zero emissão de hidrogênio para o meio ambiente. Além disso, elimina a necessidade de nitrogênio ou qualquer outro gás ou líquido como agente de tamponamento, afirmou Schnitzler. Assim, apenas água entra em contato com o hidrogênio, que permanece completamente limpo. A vedação pode, em geral, utilizar a água necessária para os eletrolisadores, o que é vantajoso, visto que a água já está presente.

“Temos que ter um cuidado especial em termos de condutividade, que tem requisitos específicos, mas, em geral, podemos usar praticamente a mesma água”, disse Schnitzler.

Schnitzler também destacou que o vazamento proporcionado pela nova tecnologia de vedação "é mínimo, mantendo os custos operacionais baixos".

O futuro do hidrogênio

Woeckener afirmou que, à medida que a economia do hidrogênio cresce, haverá mais oportunidades para compressores de parafuso.

“Quando se fala em hidrogênio, a maioria das pessoas só mencionava compressores alternativos”, disse Woeckener. “Acredito que os compressores alternativos continuarão a desempenhar um papel importante na compressão de hidrogênio porque são relativamente baratos, eficientes e já estão bem estabelecidos no mercado.”

O desafio começa quando são necessários grandes volumes, o que exige pistões maiores e manutenção mais complexa. Quando o diâmetro se aproxima de um metro, a manutenção torna-se complexa e dispendiosa.

“Os compressores de parafuso são uma alternativa muito razoável para vazões a partir de cerca de 8.000 metros cúbicos por hora”, disse Woeckener. “Atualmente, estamos vendo aplicações de 50 a 300 MW, mas também solicitações para projetos ainda maiores, que são adequados para compressores de parafuso.”

Woeckener também mencionou que a empresa prevê futuras aplicações para compressores centrífugos quando a quantidade de hidrogênio se tornar ainda maior, como em compressores para gasodutos. Os projetos de eletrolisadores atualmente em desenvolvimento são voltados para redes de distribuição locais, em vez de abastecer gasodutos.

Assim que a produção de hidrogênio aumentar significativamente, Woeckener acredita que todos os tipos de tecnologia de compressores serão necessários.

“As exigências para o hidrogênio são tão grandes, e é uma molécula tão complexa, que acredito que todos os tipos de compressores serão necessários para atender a essas demandas”, disse Woeckener.