Multi-model assessment of global hydrogen trade under Paris-aligned scenarios
Este estudo harmoniza dois modelos de energia globais para revelar que, embora o comércio de hidrogênio seja essencial para a descarbonização alinhada ao Acordo de Paris, ele provavelmente permanecerá mais concentrado regionalmente com um comércio internacional líquido limitado, contrastando com as atuais narrativas políticas que enfatizam excessivamente os mercados globais.
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O hidrogênio é frequentemente descrito como o combustível do futuro, um transportador de energia limpa que poderia ajudar o mundo a se afastar da queima de carvão, petróleo e gás. Ao contrário dos combustíveis fósseis, que liberam dióxido de carbono quando queimados, o hidrogênio pode ser produzido usando eletricidade renovável e água, emitindo apenas vapor de água quando utilizado. Atualmente, a maior parte do hidrogênio é produzida a partir de gás natural e utilizada dentro de complexos industriais, muitas vezes logo ao lado de onde é criado. No entanto, à medida que o mundo busca limitar o aquecimento global a 1,5 ou 2 graus Celsius, espera-se que o papel do hidrogênio se expanda dramaticamente. Ele poderia alimentar caminhões pesados, aquecer fábricas e abastecer navios, setores que são difíceis de eletrificar diretamente. Como o sol brilha e o vento sopra em diferentes lugares com intensidades distintas, algumas regiões serão capazes de produzir hidrogênio muito mais barato do que outras. Esta realidade desencadeou uma conversa global sobre se os países devem comercializar hidrogênio através dos oceanos, de forma muito semelhante à maneira como comercializam petróleo e gás hoje, para equilibrar a oferta e a demanda.
Uma equipe de pesquisadores do University College London e do International Institute for Applied Systems Analysis estabeleceu o objetivo de testar a realidade deste mercado global de hidrogênio. Eles queriam saber se os ambiciosos planos de comércio anunciados por governos ao redor do mundo realmente se ajustam aos caminhos mais eficientes e de baixo custo para um futuro de energia limpa. Para encontrar a resposta, eles não confiaram em um único modelo computacional ou em um único conjunto de suposições. Em vez disso, reuniram dois dos modelos de sistemas de energia mais sofisticados do mundo, o TIAM-UCL e o MESSAGEix, para realizar uma série de simulações paralelas. Estes modelos atuam como "gêmeos digitais" detalhados de toda a economia global, calculando como a energia flui da produção ao consumo sob regras climáticas rigorosas. Os pesquisadores pediram a estes modelos que mapeassem o caminho para um mundo de 1,5 e 2 graus, testando diferentes cenários: e se o comércio de hidrogênio for fácil de acessar? E se os governos impuserem metas de comércio que possam ser altas demais? E o que acontece se removermos o comércio internacional inteiramente?
As simulações revelaram um futuro mais local e menos global do que muitas estratégias políticas atuais sugerem. Embora o hidrogênio vá, de fato, tornar-se uma parte massiva da matriz energética global, crescendo de seu nível atual para fornecer entre 90 e 130 exajoules por ano até o final do século, o comércio deste combustível será muito diferente do comércio de petróleo. Os modelos mostram que a grande maioria do movimento de hidrogênio ocorrerá dentro de regiões, viajando através de gasodutos ou caminhões de curta distância, em vez de cruzar oceanos. Nos cenários climáticos mais ambiciosos, a quantidade de hidrogênio comercializada internacionalmente como líquido em navios é projetada para ser bastante pequena, atingindo apenas entre 1 e 6 exajoules por ano até 2050. Espera-se também que este comércio internacional chegue mais tarde do que muitos esperam, não se tornando uma parte significativa do sistema até as décadas de 2050 ou mesmo 2060, uma vez que a infraestrutura local já esteja estabelecida.
Esta descoberta contrasta fortemente com a atual onda de estratégias nacionais de hidrogênio, onde dezenas de países estabeleceram metas ousadas para importar ou exportar hidrogênio até 2030 e 2050. Quando os pesquisadores forçaram seus modelos a cumprir essas metas governamentais específicas, os resultados mostraram uma clara desconexão. Os volumes de comércio necessários para atingir esses objetivos políticos foram mais do que o dobro do que os modelos previram como o caminho mais econômico. Nestes cenários "orientados por políticas", o comércio de hidrogênio apareceu décadas antes do que nos cenários otimizados por custos, e os volumes foram muito maiores. Os pesquisadores sugerem que, embora estas metas demonstrem vontade política, elas podem estar desalinhadas com as realidades físicas e econômicas da construção de um novo sistema energético global. Se os países construírem uma enorme infraestrutura de exportação baseada nestas metas excessivamente otimistas, correm o risco de criar ativos caros que ficarão ociosos porque a demanda global não se materializará tão rapidamente quanto o planejado.
O estudo também destacou quais partes do mundo provavelmente serão os principais atores nesta nova economia. As simulações apontaram consistentemente para regiões como Europa, Japão e Coreia do Sul como grandes importadores, necessitando trazer hidrogênio porque carecem de espaço ou recursos para produzir o suficiente localmente. Por outro lado, regiões com abundância de energia renovável, como a Austrália, partes da América Latina e o Oriente Médio, emergiram como exportadores naturais. No entanto, os modelos mostraram que, mesmo para estes exportadores, o mercado não se parecerá com os mercados de petróleo globais e centralizados do passado. Em vez disso, a economia do hidrogênio será mais distribuída. A maioria dos países provavelmente produzirá o suficiente para suas próprias necessidades ou comercializará com seus vizinhos imediatos, dependendo do transporte marítimo internacional apenas para uma pequena fração de seu suprimento total. Esta estrutura sugere que a independência energética é mais alcançável do que se pensava anteriormente, desde que os países foquem na construção de redes locais e regionais em vez de esperar por um boom de transporte marítimo global.
Em última análise, a pesquisa sugere que o caminho para um futuro de hidrogênio limpo requer paciência e coordenação. A tecnologia para comercializar hidrogênio através dos oceanos existe, mas o caso econômico para isso não é tão forte ou tão imediato quanto o ímpeto político atual sugere. Os modelos indicam que a maneira mais eficiente de descarbonizar o mundo é primeiro construir redes locais e regionais robustas, permitindo que o hidrogênio flua para onde é mais barato produzir e mais necessário consumir. O comércio internacional desempenhará um papel, mas será um papel de apoio, surgindo lentamente à medida que o sistema amadurece. Para os governos, a lição é clara: alinhar as estratégias nacionais com o ritmo lento e constante do desenvolvimento de infraestrutura e com as realidades de custo será mais eficaz do que perseguir metas de comércio agressivas que o sistema global pode não estar pronto para suportar. O futuro do hidrogênio é brilhante, mas será construído, provavelmente, região por região, e não transportado em uma única e massiva onda global.
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