China atinge marco na engenharia com turbina de hidrogénio recorde que abastece 5.500 casas.

Uma turbina a hidrogénio sem paralelo na rede

A Jupiter I não é uma turbina eólica: trata-se de uma turbina a gás de grande escala, concebida de raiz para queimar 100% hidrogénio. Potência nominal: 30 MW, um número pouco comum em operação real com hidrogénio puro.

Em plena carga, pode consumir até 30.000 m³ de H₂ por hora (na ordem de ~2,7 t/h, consoante as condições). Mais relevante do que a “escala” em si é o que ela obriga a ter: fornecimento contínuo, armazenamento, deteção de fugas, ventilação e planos de emergência ao nível de indústria pesada.

A Jupiter I consegue gerar, por hora, eletricidade suficiente para abastecer cerca de 5.500 agregados familiares médios, sem queimar uma única molécula de combustível fóssil.

A unidade está em operação na Mongólia Interior, num cenário típico de redes com elevada penetração de eólica e solar: há períodos de excedente e períodos de défice. É nesse sobe-e-desce que este tipo de tecnologia procura criar valor.

Porque as redes precisam de mais do que painéis solares e parques eólicos

Solar e eólica cortam emissões, mas trazem um desafio operacional: variabilidade. Quando a produção dispara, nem sempre dá para escoar tudo e acontecem cortes (“curtailment”). Quando a produção cai, é necessário repor potência rapidamente para manter a frequência e evitar falhas.

As baterias são úteis (sobretudo em minutos a poucas horas), mas armazenamento por vários dias tende a tornar-se caro e intensivo em materiais. Por isso, muitas redes procuram um “segundo nível” de flexibilidade.

É aqui que o hidrogénio entra como armazenamento químico: usa-se eletricidade excedentária para eletrólise (água → H₂ + O₂), armazena-se o H₂ (depósitos e, quando a geologia o permite, cavernas), e utiliza-se depois quando a rede precisa.

Regras práticas relevantes:

• Eficiência global (eletricidade → H₂ → eletricidade) costuma ser baixa, muitas vezes ~25–40%; tende a fazer mais sentido para excedentes que seriam desperdiçados ou para cobrir falhas raras mas críticas.
• Água: produzir 1 kg de H₂ por eletrólise consome cerca de 9 litros de água (antes de perdas/tratamento). Em escala industrial, a origem e o tratamento da água pesam.
• Volume: a densidade energética por volume é baixa; sem compressão/liquefação, o H₂ ocupa muito espaço, e comprimir/armazenar acrescenta custo e perdas energéticas.

Do hidrogénio armazenado de volta a eletricidade instantânea

Transformar H₂ em eletricidade “quando pedido” é a etapa mais exigente. Células de combustível podem ser eficientes e evitam combustão, mas em aplicações de rede muitas vezes não ganham em custo por MW e podem não ser a escolha preferida quando são necessárias grandes rampas de potência.

As redes precisam de resposta rápida: picos ao fim da tarde, ondas de calor, arranques industriais. Turbinas (como as de gás) são valorizadas porque conseguem arrancar e variar carga em pouco tempo, prestando serviços de flexibilidade (reservas, regulação, resposta a contingências).

É aqui que turbinas a hidrogénio como a Jupiter I tentam posicionar-se: oferecer a flexibilidade típica de turbinas a gás, mas com um combustível que, se for verde, pode reduzir fortemente as emissões ao longo do ciclo de vida.

Em vez de queimar metano ou carvão, a Jupiter I queima hidrogénio puro e liberta principalmente vapor de água no escape.

Nota importante: “principalmente vapor de água” não significa “zero emissões”. A combustão de hidrogénio pode gerar NOₓ (óxidos de azoto) devido às temperaturas elevadas, pelo que são frequentes soluções como queimadores de baixo NOₓ e, em alguns casos, tratamento dos gases de escape.

No interior da Jupiter I: queimar hidrogénio à escala industrial

O princípio é o de uma turbina a gás: mistura-se combustível com ar, faz-se a combustão numa câmara, e os gases em expansão fazem girar a turbina acoplada a um gerador.

O problema é que trocar gás natural por hidrogénio não é “plug-and-play”. O H₂:

• arde mais depressa e apresenta um comportamento de chama diferente;
• difunde-se e foge com maior facilidade (molécula pequena);
• aumenta o risco de flashback (retorno de chama) em certas geometrias/condições;
• pode provocar fragilização por hidrogénio em alguns metais, acelerando fadiga e falhas se materiais e processos não forem adequados.

Desafios de engenharia por detrás da “super turbina”

De acordo com descrições técnicas, o desenvolvimento implicou alterações em componentes críticos para assegurar estabilidade, durabilidade e controlo:

• Câmara de combustão e queimadores redesenhados para reduzir instabilidades e flashback.
• Ajustes na mistura ar/combustível e na aerodinâmica interna para acomodar densidade e velocidade de chama diferentes.
• Reforço do arrefecimento e da gestão térmica nas zonas mais quentes.
• Instrumentação e controlo mais finos (pressão, temperatura, dinâmica de chama), porque as margens de operação tendem a ser mais estreitas.

O objetivo é funcionar fora do laboratório: cargas variáveis, arranques e paragens. Em ciclo combinado (recuperação de calor para turbina a vapor), por vezes é reportada potência total superior, mas isso depende do desenho e das condições - e não é diretamente comparável com “30 MW” sem contexto.

Impacto climático que se reflete no balanço

Os promotores indicam que, para produção equivalente, a Jupiter I evita mais de 200.000 toneladas de CO₂ por ano face a uma central fóssil. Na prática, este valor depende de pressupostos (horas de operação, qual a central substituída e, sobretudo, a origem do hidrogénio).

Para além da sua produção direta, a turbina permite que os parques eólicos e solares próximos operem mais vezes, em vez de serem desligados quando a rede não consegue absorver a sua energia.

Este efeito “sistémico” pode ser o mais importante: converter excedentes em H₂ e, mais tarde, voltar a eletricidade reduz o desperdício de renováveis - aceitando as perdas ao longo do processo.

Aspeto	Turbina a gás convencional	Turbina a hidrogénio Jupiter I
Combustível principal	Gás natural (metano)	Hidrogénio puro
Emissões diretas de CO₂	Elevadas	Quase zero (com hidrogénio verde)
Função típica	Ponta / base com gás fóssil	Equilíbrio da rede com hidrogénio renovável armazenado
Desafio técnico	Tecnologia madura	Estabilidade da chama, materiais, segurança

Repensar como é a energia limpa “despachável”

Historicamente, energia “despachável” veio do carvão, do gás e do nuclear. Aqui, a proposta é manter potência controlável, mas usando um combustível produzido a partir de eletricidade (eólica/solar e, nalguns cenários, nuclear).

Isto não transforma o hidrogénio numa solução universal. Limites práticos:

• Perdas e custo: com eficiência de ida-e-volta baixa, usar H₂ para eletricidade “do dia-a-dia” tende a ser caro; costuma fazer mais sentido como seguro para períodos difíceis.
• Infraestrutura: compressão, armazenamento, transporte e equipamentos compatíveis com H₂ aumentam CAPEX e OPEX (e nem sempre aproveitam a infraestrutura de gás natural sem adaptações).
• Segurança: o hidrogénio tem uma ampla faixa de inflamabilidade e baixa energia de ignição; exige deteção contínua de fugas, ventilação e zonas ATEX bem definidas.
• Emissões não-CO₂: mesmo com H₂ “verde”, a combustão pode exigir mitigação de NOₓ para cumprir limites ambientais.

Verde, azul, cinzento: o código de cores por detrás do combustível

Para não confundir tecnologia com impacto real, a “cor” do hidrogénio é determinante:

• Hidrogénio cinzento: produzido a partir de fósseis sem captura de CO₂; emissões elevadas.
• Hidrogénio azul: fóssil com captura e armazenamento de carbono; o impacto depende da taxa real de captura e de fugas.
• Hidrogénio verde: eletrólise com eletricidade renovável (por vezes nuclear); emissões baixas no ciclo de vida.

Uma turbina como a Jupiter I só maximiza benefícios climáticos com hidrogénio verde (ou, em alguns casos, azul com captura efetiva e controlo de fugas). Caso contrário, o CO₂ apenas “muda de sítio” na cadeia.

O que isto significa para os sistemas elétricos do futuro

Para países como Portugal - com elevada integração de renováveis e necessidade crescente de flexibilidade - esta tecnologia pode posicionar-se entre baterias e centrais a gás de ponta: resposta rápida, mas com combustível potencialmente descarbonizado.

Um cenário plausível para a década de 2030 combina:

• baterias para estabilização e deslocamento de curto prazo (horas),
• hidrogénio para lacunas mais longas (dias) e como “seguro” em períodos de baixa produção renovável,
• uso menos frequente de turbinas a H₂, mas decisivo em eventos de stress na rede.

Também existem riscos e realidades operacionais: o H₂ pode escapar com facilidade (tema de segurança e de perdas), projetos desta escala exigem licenciamento rigoroso, inspeções, distâncias de segurança e planos de emergência, e a cadeia de abastecimento (produção, compressão, armazenamento e entrega) pode ser o verdadeiro “gargalo”.

Ainda assim, combinar armazenamento de hidrogénio em escala com turbinas de arranque e rampa rápidos é uma via concreta para estabilizar redes dominadas por renováveis. A Jupiter I mostra que já não é apenas conceito - é equipamento em funcionamento, com potencial e com exigências técnicas que não podem ser ignoradas.