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Este blog foi escrito por Elise Georgeff. Elise é Pesquisadora Associada da Equipe Marítima do Conselho Internacional de Transporte Limpo. Ela apóia a pesquisa sobre alternativas de emissão zero para embarcações e aborda os impactos da atividade marítima em áreas marinhas protegidas. Atualmente, a Sra. Georgeff está auxiliando a equipe marítima do ICCT em uma série de estudos de viabilidade ZEV baseados em rotas, com foco na aplicação de tecnologia verde a tipos de navios e viagens existentes.

Os primeiros 100 dias do governo Biden-Harris podem ser um turbilhão de ações climáticas. Os Estados Unidos buscarão voltar a aderir ao Acordo de Paris, e outras iniciativas podem trazer investimentos em empregos verdes e infraestrutura e novos incentivos de energia limpa. O Plano Biden para uma Revolução de Energia Limpa considera uma série de indústrias e inclui esforços para reduzir o custo da produção de hidrogênio “verde”. Isso é ótimo, mas ainda mais pode ser feito para apoiar o potencial do hidrogênio para transporte.

Felizmente, existe um trabalho em que a nova administração pode se basear. Vários países da Europa e da Ásia já começaram a incorporar hidrogênio em seu planejamento climático. E embora a descarbonização do transporte marítimo não seja uma tarefa fácil, coisas como incentivos de mercado para tornar o custo do hidrogênio verde competitivo já podem ser encontradas nas estratégias da Alemanha e da Noruega.

Além disso, no mês passado, o Departamento de Energia dos EUA divulgou um Plano do Programa de Hidrogênio. Ele se concentra na pesquisa, desenvolvimento e distribuição de hidrogênio de fontes de energia renováveis, fósseis e nucleares como uma tecnologia emergente e sugere oportunidades para aplicações marinhas. Chegou o momento de incorporar mais formalmente o setor de transporte marítimo ao Plano do Programa de Hidrogênio. Isso pode ser feito com iniciativas que vinculam o fornecimento de energia verde do hidrogênio à infraestrutura portuária, e nossa pesquisa recente sugere que certos portos dos EUA são lugares particularmente vantajosos para iniciar tais iniciativas.

As peças estão lá, e a próxima etapa é colá-las.

O hidrogênio está sendo investigado como combustível para vários modos de transporte, e está em vários estágios de desenvolvimento nesses modos, pois cada um tem diferentes requisitos para o sucesso. No caso do transporte marítimo, células de combustível movidas a hidrogênio líquido (LH2) são vistos como uma rota promissora para a descarbonização, com projetos-piloto em andamento pela empresa de navegação japonesa Nippon Yusen KK e um para um navio de cruzeiro norueguês. Essas células de combustível já estão em uso para veículos especiais, como empilhadeiras, energia de reserva de emergência e energia portátil, e a fabricante de células de combustível marítimas Ballard também está trabalhando para expandir a tecnologia de hidrogênio ao nível de navios. Recentemente, a empresa apresentou um projeto de célula de combustível modular que pode gerar até cinco megawatts de potência, que se enquadra nas necessidades máximas de energia de 74% das embarcações atuais, em serviço e em condições de navegar, de acordo com a IHS.

Embora LH2 embala muita energia por unidade de massa, uma preocupação são os tanques altamente isolados que são necessários para armazená-la. Como resultado, esse combustível requer cerca de oito vezes mais espaço para fornecer a mesma energia que os combustíveis convencionais. Portanto, os armadores estão preocupados se o LH2 pode realmente fornecer energia aos maiores navios em viagens longas.

Sendo engenheiros, investigamos essa questão neste estudo financiado pela Ocean Conservancy. Ao analisar os dados de operações de 2015, descobrimos que 43% das viagens de navio de contêiner no corredor de navegação do Pacífico entre a China e a Califórnia – a rota de transporte sem escalas mais longa do mundo – poderia ser abastecido por LH2 células de combustível sem qualquer alteração nas operações. Espantosos 99% das viagens podem ser movidas a LH2 quando apenas uma parada de reabastecimento foi adicionada, ou se 5% do espaço de carga foi dedicado a grandes tanques de combustível.

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Taxas de realização de viagens, por trechos e viagens, ao longo do corredor transpacífico ao substituir combustíveis fósseis por hidrogênio.  Fonte: Mao et al.  (2020)
Taxas de realização de viagens, por trechos e viagens, ao longo do corredor transpacífico ao substituir combustíveis fósseis por hidrogênio. © Mao et al. (2020)

Além do que é necessário nos próprios navios, a infraestrutura de reabastecimento do porto necessária para LH2 também está entrando em foco, com base nos métodos de reabastecimento de gás natural liquefeito e no que foi aprendido nos 60 anos que os programas espaciais trabalharam com grandes volumes de LH2. Um artigo de acompanhamento explorando o potencial LH2 abastecer os portos no corredor transpacífico e as subsequentes necessidades portuárias produziram alguns resultados interessantes. Usando os mesmos dados de 2015, descobrimos que, se uma parada extra para reabastecimento for necessária, apenas os portos das Ilhas Aleutas do Alasca podem fornecer combustível para um quarto de todas as viagens que precisam dessa parada adicional. Também estimamos que os navios porta-contêineres poderiam demandar 47.000 toneladas de LH2 das Ilhas Aleutas – 6% da demanda total no Pacífico – devido à localização estratégica das ilhas entre a Ásia e a América do Norte.

Além disso, os portos da Baía de San Pedro na Califórnia podem ser particularmente importantes como LH2 centros de reabastecimento. A demanda anual pode totalizar 240.000 toneladas ou um terço de toda a demanda de navios de contêiner transpacífico. Usando o LH atual2 métodos de armazenamento, o armazenamento no local exigiria menos de 1% do espaço do porto atualmente usado na Baía de San Pedro.

Os 10 principais centros de reabastecimento por demanda anual de LH2 no cenário mais expandido.  Fonte: Georgeff et al.  (2020)
Os 10 principais centros de reabastecimento por demanda anual de LH2 no cenário mais expandido. © Georgeff et al. (2020)

Tudo isso significa que os Estados Unidos podem ser um jogador-chave em LH2 reabastecimento em navios do Pacífico, se as políticas corretas forem postas em prática. Por um lado, a política pode ajudar a resolver questões sobre custos. Este estudo encomendado pelo ICCT investigou o custo de produção de hidrogênio a partir de eletricidade renovável nos Estados Unidos e na União Europeia. Ele descobriu que, embora os custos de curto prazo para a produção de hidrogênio renovável sejam altos – uma média de US $ 9 a US $ 11 por quilograma nos Estados Unidos hoje, dependendo de como a eletricidade é fornecida – esses custos poderiam ser reduzidos quase pela metade até 2050 com a política promover incentivos financeiros para pesquisa e desenvolvimento. O hidrogênio verde doméstico dos EUA pode se tornar ainda mais competitivo em termos de custo com uma estratégia nacional de hidrogênio aprimorada que coloca mais ênfase nas políticas e iniciativas para portos e navios.

Tudo se resume a isso: Uma estratégia abrangente de hidrogênio dos EUA que destaca o setor de transporte marítimo como o principal beneficiário de sua meta de descarbonização, que ajudaria a apoiar as conexões necessárias para ligar o hidrogênio de origem verde à demanda dos portos dos EUA. Outros países já estão à frente quando se trata de criar estratégias, e nossa pesquisa identificou os portos dos EUA como centros que oferecem oportunidades estratégicas para o hidrogênio. Os Estados Unidos, e todo o setor de transporte marítimo global, têm a ganhar muito se o governo Biden assumir a responsabilidade.

E isso não é malarky!

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