Hidrogénio verde: tecnologia do futuro para a produção de energia sustentável!

Hidrogénio verde: tecnologia do futuro para a produção de energia sustentável!

Num passo inovador para promover fontes de energia sustentáveis, o Laboratório ESC da Universidade Técnica de Brandemburgo Cottbus-Senftenberg fez avanços inovadores na síntese de metano. Os reatores convertem hidrogênio verde e dióxido de carbono (CO₂) de processos industriais em metano sintético, uma fonte de energia neutra em carbono e com alto poder calorífico. Esta tecnologia poderia dar um contributo significativo para a redução das emissões de gases com efeito de estufa.

Os reatores de síntese de metano funcionam em temperaturas de 300 a 350°C e faixa de pressão de 1 a 10bar. Catalisadores Ni/Al₂O₃ são usados. Para otimizar ainda mais os reatores, são utilizados modelos de simulação unidimensionais, cujos longos tempos de computação fornecem informações valiosas sobre o processo. O Laboratório ESC está desenvolvendo um metamodelo que prevê as influências da pressão e da diluição na síntese de metano. Este modelo destina-se a ser integrado em aplicações Power-to-X e gémeos digitais, o que poderá aumentar significativamente a eficiência dos processos.

Desenvolvimento de um metamodelo

Para treinar o metamodelo, conjuntos de dados são gerados a partir de 5.000 simulações do modelo do reator. Os parâmetros variados incluem composição de entrada de gás, temperatura, pressão, vazão, comprimento do reator e progresso da reação. Para desenvolver os modelos de predição, os cientistas usam um polinômio de 6ª ordem, uma rede neural feedforward e processos gaussianos. O objetivo é claro: criar um modelo de previsão rápido e baseado em dados para otimizar processos Power-to-X e gêmeos digitais.

Mais de 220.000 pontos de simulação foram criados para um conjunto robusto de dados de treinamento, permitindo uma modelagem precisa. A rede neural fornece as melhores previsões para a temperatura do reator ao longo do comprimento do reator. Também mostra bons resultados no mapeamento do efeito da pressão e da diluição no teor de metano. Os processos gaussianos provam ser particularmente eficazes para prever o hidrogênio. Cientistas como Tim Franken, Monang Vadivala, Saurabh Sharma, Tobias Gloesslein e Fabian Mauß estão crucialmente envolvidos neste projeto de pesquisa.

Integração em tecnologias Power-to-X

A aplicação das tecnologias desenvolvidas no armazenamento e conversão de energia torna-se cada vez mais importante. O excesso de energia proveniente dos sistemas eólicos e fotovoltaicos é convertido em fontes de energia valiosas como parte do acoplamento sectorial. Uma equipa de investigação que trabalha no projeto Power-to-Methanol liderado pela Dechema, com sede em Frankfurt, está a investigar a conversão de hidrogénio e CO₂ em metanol utilizando centrais de biogás. Este método poderia melhorar significativamente a flexibilidade no sector eléctrico.

O projeto desenvolveu dois conceitos para usinas produzirem metanol verde a partir de eletricidade verde. Foram levados em consideração os desenvolvimentos técnicos e o planejamento para localizações reais de fábricas. Os desafios residem especialmente nas condições específicas do local, e o fornecimento de eletricidade verde ou hidrogénio é de importância central. A síntese de metanol verde com CO₂ verde, produzido na produção de bioetanol, é particularmente promissora.

Num resumo positivo, a equipa do projeto e os parceiros recomendam um maior desenvolvimento do quadro regulamentar para a produção de metanol verde a partir de eletricidade verde e CO₂ verde. Uma combinação de investigação básica, engenharia prática de instalações e análise económica provou ser essencial para avançar na implementação destas tecnologias inovadoras.

Os resultados desta pesquisa foram recentemente apresentados na 2ª Reunião Geral da COST Action CYPHER em Cracóvia, em maio de 2025, que proporcionou a oportunidade de destacar os mais recentes avanços na síntese de metano e tecnologias relacionadas. A visão central e ambiciosa é clara: a transformação do sector energético através de tecnologias inovadoras Power-to-X para um futuro sustentável. Mais informações podem ser encontradas no site Universidade Técnica de Brandemburgo, o Aliança PTX e isso Projeto de energia para metanol.