IMO2020: Aumento do Hidrogênio Líquido a Granel na Noruega

Joseph DiRenzo, PE19 julho 2019

Imagine uma rede de distribuição de energia em que o excesso de energia renovável proveniente de energia hidrelétrica, eólica, solar e nuclear seja convertido em hidrogênio e usado como combustível de transporte no setor marítimo. Com o fascínio de um combustível com emissões zero, vários proprietários de navios estão começando a considerar seriamente o hidrogênio para navios recém-construídos. Como um primeiro passo ousado, o país da Noruega forneceu uma série de doações para empresas marítimas líderes para realizar estudos de viabilidade em vários aspectos deste emergente setor de tecnologia. Central para esta discussão é "como" o hidrogênio será transportado de sua fonte para os usuários finais.

Companhias norueguesas, Moss Maritime e Wilhelmsen Ship Management, juntamente com a gigante Equinor e a sociedade de classe norueguesa DNV-GL conduziram recentemente um estudo de viabilidade para analisar os aspectos técnicos e econômicos de tal empreendimento. Tor Skogan, vice-presidente de gás natural liquefeito (GNL) da Moss Maritime, e Per Brinchmann, vice-presidente de projetos especiais da Wilhelmsen, forneceram informações sobre o mercado emergente de hidrogênio líquido a granel na Noruega. Com uma bolsa da Innovation Norway, uma organização de pesquisa patrocinada pelo Estado, essas empresas iniciaram um estudo técnico para projetar uma transportadora para transporte de hidrogênio liquefeito a granel com uma capacidade de 9.000 metros cúbicos que serviria a um papel integral em uma emergente economia de hidrogênio.

Um mercado crescente para o hidrogênio líquido a granel
Com base em discussões com especialistas no campo do hidrogênio marítimo, as balsas e os navios de cruzeiro provavelmente serão os primeiros tipos de embarcações a adotar essa tecnologia. “Começa com operações marítimas e pequenas [tais como balsas rápidas] ... Haverá um mercado para o hidrogênio liquefeito chegando na Noruega ”, explicou Brinchmann, apontando para a FLAGSHIPS, uma concessão do programa de pesquisa e inovação da UE, Horizonte 2020, para construir e utilizar balsas de hidrogênio. Um comunicado de imprensa da Horizon 2020 indicou que um dos primeiros ferries de hidrogénio liquefeito do mundo será operado pela Norled, um fornecedor de transporte local na Noruega, para ser utilizado na rota Finnøy a nordeste de Stavanger até 2021.

Para desenvolver ainda mais a cadeia de valor do hidrogênio, Moss, Wilhelmsen, Equinor e DNV-GL se propuseram a projetar um navio graneleiro para fornecer hidrogênio líquido a navios e navios de cruzeiro que operam nos fiordes noruegueses. Ao mapear os diferentes métodos e locais de produção de hidrogênio liquefeito, o grupo considerou tanto o “hidrogênio verde” gerado via eletrólise de fontes renováveis de energia quanto o “hidrogênio azul” da reforma do vapor de metano combinada com a captura de carbono. No processo de eletrólise, a água é dividida em hidrogênio e oxigênio por meio de um processo que utiliza corrente elétrica e membranas especializadas. A reforma a vapor-metano combinada com a captura de carbono, por outro lado, envolve a combustão de produtos petrolíferos, geralmente gás natural, e a captura e armazenamento das emissões de carbono após a combustão.

“As plantas de liquefação são caras”, afirmou o Sr. Brinchmann. “Este é um jogo de volume ... Como criamos os volumes necessários para justificar os altos custos de investimento?” Renderização de um graneleiro para o transporte de hidrogênio liquefeito pela Moss Maritime, pela Wilhelmsen Ship Management, pela Equinor e pela DNV-GL. Crédito da foto: Moss Maritime.

Além da boa vontade criada pela implantação de navios que não produzem emissões durante as operações, o governo norueguês está planejando a emissão de regulamentos que incentivem os proprietários de navios a adotarem navios de emissão zero em determinadas áreas operacionais.

O Sr. Brinchmann explicou: “O governo norueguês anunciou que, depois de 2026, poder entrar em nossos fiordes da Noruega, você deve ser isento de emissões. Embarcações de cruzeiro que chegam à Noruega depois de 2026 não serão autorizadas a entrar em fiordes específicos por causa das emissões, a menos que mudem outros tipos de combustível. Este é um sinal forte para a indústria que você precisa mudar. Com o tempo, isso forçará alguns dos operadores que querem entrar nos fiordes… para mudar para o hidrogênio ”.

Além de fiordes noruegueses específicos, Svalbard, a ártica ilha ártica localizada ao norte do continente norueguês, também pode ser um mercado emergente de hidrogênio liquefeito. Em um esforço do governo norueguês para a transição do carvão, as autoridades estão considerando o uso de hidrogênio e células de combustível para abastecer a ilha. O Sr. Brinchmann declarou: “Uma opção é enviar o hidrogênio de Tjeldbergodden, [um local próximo a Trondheim, onde a Equinor possui uma planta de metanol e terminal de recebimento de gás], para Svalbard. Este navio foi projetado para lidar com o transporte de hidrogênio para abastecer Svalbard. A [nossa] subvenção da Innovation Norway baseou-se principalmente no caso de Svalbard ”.

Per A. Brinchmann, Vice-Presidente de Projetos Especiais da Wilh. Wilhelmsen Holding ASA. Crédito da foto: Wilhelmsen.
Engenharia Inovação e Desafios

A Moss Maritime, os projetistas originais dos prolíficos transportadores Moss Liquefied Natural Gas (GNL), serviu como líder técnico para o estudo de viabilidade do transportador de hidrogênio liquefeito a granel. Alavancando mais de 50 anos de projeto de sistemas criogênicos para portadores de GNL e terminais flutuantes de GNL, a empresa começou a desenvolver um projeto para um transportador a hidrogênio liquefeito a granel de 9.000 metros cúbicos com capacidade de abastecimento.

"Há muitas semelhanças entre o gás natural liquefeito e o hidrogênio liquefeito", explicou o Sr. Skogan. “Um dos pontos importantes [durante o estudo de viabilidade] foi definir os vários modos de operação da embarcação e, assim, especificar o equipamento necessário para a embarcação”.
“Ao abordar fornecedores relevantes no mercado, concluímos que a maioria, se não todos os equipamentos, necessários em tal embarcação estão mais ou menos prontos para serem propostos pelo fornecedor. Vimos algumas pequenas lacunas em que alguns dos fornecedores continuarão a trabalhar para que seus produtos fiquem prontos para serem oferecidos. Eu diria que é bem próximo ”. Sr. Skogan continuou a indicar que o estudo não revelou "showstoppers".

O estudo de viabilidade também abordou considerações para o tratamento do gás de evaporação (BOB), que ocorre naturalmente a partir da entrada de calor do exterior dos tanques de armazenamento. "Concluímos que, usando o isolamento a vácuo, acabamos com uma taxa BOG que é tão baixa que podemos administrar [o BOG] sem uma planta de reliquinação na embarcação, o que é vantajoso para CAPEX e OPEX", disse Skogan. Uma planta de reliquefação, encontrada na maioria dos transportadores de GLP e em alguns transportadores de GNL, resfria o BOG e o converte de volta em um líquido. “Isso significa que, após a operação de carregamento no terminal, o navio pode navegar para vários destinos com os tanques fechados. A pressão do tanque aumentará como resultado das operações naturais de entrada de calor e descarga, mas estará dentro da razoável pressão de projeto dos tanques ”. O Sr. Skogan esclareceu que este projeto foi selecionado para reduzir o custo e a complexidade do projeto. Sem se aprofundar em informações proprietárias sobre a construção de tanques, Skogan explicou que o espaço a vácuo e materiais de isolamento especiais são necessários para atingir as baixas taxas BOG para os dois tanques de 4500 metros cúbicos propostos para a embarcação.

Próximos passos
Com uma série de projetos de hidrogênio liquefeito em todo o mundo em diferentes estágios de execução, Skogan e Brinchmann afirmaram que estão prontos para a próxima etapa. “A tal nível de viabilidade, não estamos longe de produzir documentação que possa ser a base para uma Aprovação Em Princípio, que é um primeiro passo tecnológico que está sendo usado frequentemente para demonstrar que a tecnologia pode ser introduzida no mercado” , afirmou o Sr. Skogan.

Como próximo passo imediato, Skogan indicou que a equipe iria “Trabalhar mais detalhadamente [com] as várias operações do navio, incluindo as relacionadas ao comissionamento e descomissionamento do sistema de tanques de armazenamento, e também se concentrar mais nas especificações de equipamentos relevantes. e materiais ”.

Para dar corpo a esse nível de detalhe, Skogan pediu um “projeto específico onde pudéssemos adaptar o projeto para atender a certos requisitos do projeto” com base nas necessidades de um cliente específico.

Ficou claro na discussão com Skogan e Brinchmann que o interesse pelo hidrogênio a granel marítimo continuará a crescer à medida que órgãos reguladores em todo o mundo demandam emissões mais rigorosas em todos os setores de transporte. Além disso, é claro que a Noruega continuará a ser um dos epicentros globais de pesquisa em hidrogênio marítimo.