Hidrogênio verde deixou de ser apenas um conceito para se tornar uma peça-chave da transição energética. Além de atuar como vetor de energia, ele funciona como insumo industrial para aplicações Hard-to-abate (1). Esse potencial, porém, depende de infraestrutura e de decisões de implantação que vão muito além do equipamento central. Na prática, escalar deixa de ser apenas uma escolha tecnológica e passa a envolver custo total, integração com o entorno energético e industrial do projeto (1,2).
Mas essa trava não é aleatória, ela começa no básico: ainda é caro sair do piloto e alcançar volumes que façam diferença. Além do custo, limitações em durabilidade, materiais, estabilidade e desempenho impactam a viabilidade do projeto; e, quando cresce, o armazenamento e o transporte passam a compor o gargalo, não sendo apenas detalhe operacional (2). Em outras palavras, a dificuldade raramente está em um único item, mas em uma combinação de custo e infraestrutura que precisa amadurecer de forma coordenada.
Quando o cenário se transforma em projeto com decisão de investimento, a engenharia de processo deixa de ser o único foco e dá lugar à necessidade de comprovação e previsibilidade. No Brasil, o marco legal do hidrogênio de baixa emissão de carbono, incluindo os instrumentos que alteram e complementam a Lei nº 14.948, é a base que organiza o setor. Mais do que diretrizes, ele estabelece a certificação e a cadeia de custódia como ferramentas centrais para validar o produto e garantir seu enquadramento, trazendo a transparência que o mercado exige para tirar o plano do papel. (15).
E, quando a discussão chega ao nível do investimento, o gargalo fica mensurável. Ao analisar um sistema PEM de 1 MW, o custo de fabricação de 890 US$/kW precisa ser lido com atenção, pois ele não considera a instalação e os custos indiretos fora da fábrica (3). Outro ponto crítico aqui é o fator de utilização: operar uma planta de forma intermitente sem uma queda no CAPEX piora o custo por quilograma, já que o equipamento não fica mais barato por operar menos horas (3). Para evitar erros de decisão, é preciso atenção ao comparar custos entre fontes — se as fronteiras de escopo não forem as mesmas, a comparação perde o sentido técnico (2).
Há ainda um impedimento que pode travar o projeto antes mesmo do primeiro quilograma produzido: a conexão com o sistema elétrico e o território de implementação. Concentrar potências elevadas em poucas regiões sobrecarrega a rede de transmissão e vira um risco para a execução do projeto em escala (4). Nesse cenário, a estratégia técnica mais eficiente é avançar por etapas, com soluções modulares e flexíveis. Essa abordagem reduz o risco sistêmico e torna a expansão um processo repetível, garantindo que a tecnologia saia do conceito e chegue à aplicação real com segurança.
DO EQUIPAMENTO AO SISTEMA QUE A PLANTA CONSEGUE RECEBER
Quando a escala trava, o erro costuma estar na visão: o projeto foi conduzido como uma compra de equipamento, quando deveria ser tratado como a entrega de um sistema completo. Em eletrólise, os itens que mais pesam no custo vão muito além do stack. Eles envolvem a eletrônica de potência, o condicionamento do gás e todo o balanço de planta necessário para manter a operação estável (2,5). Isso fica nítido em análises de custo que modelam o sistema inteiro, detalhando subsistemas e categorias de balanço de planta, em vez de focar apenas no módulo eletroquímico (3).
Esse detalhe muda até a forma de ler números. Comparar custos entre fontes é um desafio porque as fronteiras do que está incluído variam. Alguns recortes consideram todos os itens de integração, enquanto outros olham apenas para o núcleo tecnológico. Se o escopo não estiver bem definido, o risco de uma decisão errada é alto (2). Por isso, antes de falar em escala, é essencial definir o que compõe o pacote técnico que será integrado na planta.
Dentro desse pacote, o balanço de planta (BoP) é determinante para o desempenho e a confiabilidade. Ele não é um acessório — é o que garante a gestão da água, a instrumentação e o controle automático para uma operação contínua e segura (5). No lado do produto, não basta apenas gerar hidrogênio. É preciso prever as etapas de remoção de água e oxigênio para atingir a pureza exigida, pois isso condiciona todo o sistema que vem depois (3).
O sistema também não termina na saída do eletrolisador. Na prática, a infraestrutura de compressão, o armazenamento e a dispensagem funcionam como blocos próprios que impactam diretamente o custo e a performance dependendo da organização (6). Como a exigência de pureza muda conforme o uso final, a qualidade do gás passa a ser um requisito crítico de integração (7).
É aqui que a lógica de módulos se torna objetiva. Modularizar é empacotar partes do sistema em conjuntos repetíveis, deslocando trabalho de campo para um ambiente controlado de fábrica quando for vantajoso, e aceitando que esses módulos podem ir de skids compactos a módulos maiores, limitados por logística e manuseio (8). Para que isso funcione e evite retrabalho na montagem, a divisão desses módulos precisa ter fronteiras claras de processo e instrumentação (9).
QUANDO MODULARIZAR FAZ SENTIDO?
A modularização faz mais sentido quando o objetivo principal não é extrair até o último centavo de economia de escala de uma única unidade grande, mas sim reduzir risco e acelerar implantação com unidades repetíveis. Em sistemas de eletrólise em grande escala, por exemplo, existe limites práticos para crescer apenas aumentando o tamanho de um único stack, pois a expansão acontece quando passamos a repetir unidades (9).
No entanto, essa escolha não é automática e exige cautela. O mesmo conjunto de fontes que defende a modularização como caminho para escalar por repetição também aponta contrapartidas importantes: aumentar o número de módulos pode significar instalar o dobro de sistemas de controle e periféricos e isso precisa entrar na conta desde o início (9). Em outras palavras, modularizar não é apenas dividir, é definir com clareza o que se repete e o que pode ser compartilhado sem se transformar em gargalo.
É nesse contexto que aparece um trade-off concreto para sistemas baseados em eletrólise. Uma análise de custos de um sistema PEM modular de 1 MW mostra a lógica de escala por repetição, mas também reconhece que não quantificou dois ganhos que podem mudar o jogo: ao aumentar a capacidade unitária e ao compartilhar um balanço de planta otimizado entre múltiplos stacks (3). É essa leitura que orienta a pergunta certa: em vez de assumir que mais módulos é sempre um herói ou vilão, o segredo é entender quando a repetição de módulos encurta o caminho e reduz riscos, e quando a centralização de partes do sistema impede que o custo total saia do controle.
Além de custo e engenharia, a modularidade traz uma vantagem real no dia a dia da operação. Em um estudo de operação por módulos, manter a capacidade total e expandir o número de módulos ampliou a liberdade para programar a operação e, no caso avaliado, impulsionou produção e receita ao otimizar a resposta a variações de disponibilidade e preço de eletricidade (10). Esse tipo de resultado não transforma modularização em regra universal, mas mostra porque essa granularidade — capacidade de ajustar a operação em fatias menores — pode ser um ativo de peso quando o projeto precisa encarar a intermitência e decisões de despacho (10).
O modelo de blocos é mais interessante para projetos que buscam velocidade, resultados previsíveis e a chance de crescer por etapas, especialmente quando não se sabe exatamente qual será a demanda do mercado no futuro. Análises de engenharia econômica na literatura tratam essa decisão como um equilíbrio entre CAPEX, OPEX, cronograma e risco, recomendando comparar alternativas com métodos estruturados (8). Em infraestrutura associada ao hidrogênio, é a recomendação de configurações expansíveis que evita sobreinvestimento e capital ocioso em fases iniciais (6).
Tudo isso leva a uma regra prática: modularizar faz sentido quando a arquitetura permite repetir o que é padrão e, ao mesmo tempo, manter sob controle o que é compartilhado e padronizado para não criar ineficiência. É exatamente por isso que o foco agora não deve ser em megawatts, mas na interface — é preciso garantir que cada bloco se encaixe no próximo sem gerar trabalho dobrado ou perda de eficiência.
A REGRA DAS INTERFACES
Quando a planta se torna um conjunto de blocos, a discussão deixa de ser apenas potência e produção e passa a ser compatibilidade. O ganho de modularizar só aparece se cada bloco tiver fronteiras fechadas e claras, definidas a partir de processo e instrumentação, porque blocos com fronteiras abertas tendem a gerar uma integração cheia de exceções (9).
Na prática, interface não é só flange e tubulação; envolve também o comportamento do bloco quando algo sai do esperado. Uma análise de modos de falha em eletrólise PEM identifica cenários associados a liberação de hidrogênio, liberação de oxigênio e mistura entre os dois, com risco direto para pessoas e equipamentos (11). Nesse tipo de leitura, componentes como separadores gás-água, bomba de suprimento de água e o próprio stack aparecem ligados aos cenários de maior risco, o que reforça que proteção, detecção e intertravamentos precisam estar incorporados à definição do bloco (11).
Outro ponto que costuma gerar surpresas em campo é a densidade de montagem e instrumentação que o sistema exige. Em um recorte de custos manufaturados para um sistema PEM de 1 MW, o balanço de planta é detalhado por subsistemas e a montagem aparece carregada de tubulação, válvulas, sensores e painéis, com estimativas de horas de trabalho e contingências para lidar com incerteza de execução (3). Ou seja, interface também é quantidade de conexões e quantidade de pontos de medição, porque isso afeta custo, prazo e risco de retrabalho.
Na saída, a interface é o próprio produto e suas exigências de qualidade. Uma revisão da cadeia do hidrogênio mostra que pureza é uma dimensão crítica, com requisitos que variam por aplicação, além de destacar que transporte e armazenamento podem introduzir impurezas ou exigir remoção a jusante (7). Isso muda o modo de modularizar: especificação de pureza e estratégia de verificação deixam de ser detalhe e passam a ser critério de aceitação entre blocos.
Quando se olha para infraestrutura associada, o recado permanece. Em estações e sistemas de alta pressão, medições e instrumentação em condições elevadas aparecem como gargalo por limitações de fornecedores e questões de acurácia, o que torna metrologia e controle parte crítica da integração (6). Em paralelo, segurança e compatibilidade de materiais entram como disciplina de projeto, porque propriedades do hidrogênio e fenômenos como fragilização elevam a criticidade de seleção de materiais, inspeção e práticas de instalação (12).
No fim, a regra das interfaces é simples: modularizar funciona quando o bloco já nasce entregável, com limites, testes e critérios de aceitação claros, e quando automação e integração são tratadas como parte do produto, não como ajuste final. É essa disciplina que evita trocar a reinvenção da planta por uma reinvenção da integração.
COMO SAIR DO PAPEL SEM RETRABALHO
Depois que as interfaces estão claras, o próximo risco é adotar uma lógica artesanal, em que decisões importantes ficam para depois e a integração exige correções sucessivas. Uma forma mais robusta de iniciar é tratar modularização como estratégia de entrega, com critérios explícitos de custo, prazo e risco. A literatura sugere estruturar essa decisão como um business case, passando por etapas como avaliação de site, avaliação de locais de fabricação e montagem, definição preliminar de escopo de módulos e comparação de caminhos de execução (13).
Uma consequência prática é que certas informações precisam aparecer cedo no projeto. Restrições de transporte e movimentação, por exemplo, não são um detalhe de fase final: elas condicionam tamanho de módulo, pontos de içamento, reforços estruturais e até a divisão do sistema em blocos (14). Quando isso é ignorado, o que deveria reduzir retrabalho pode resultar em retrabalho em dobro, porque o projeto amadurece em uma direção que depois não se ajusta à logística disponível (14).
A mesma lógica vale para cronograma e cadeia de suprimentos. A recomendação é antecipar necessidades do pátio de montagem, alinhar o fluxo de materiais e organizar uma equipe dedicada à estratégia modular, porque atrasos e improvisos em um módulo podem se propagar para os demais (13). Em paralelo, faz diferença planejar o máximo possível de pré-comissionamento e comissionamento fora do campo, em ambiente controlado, para reduzir incerteza de obra e acelerar partida (14).
Outra peça que evita retrabalho é alinhar desde o início o que precisa ser comprovado e aceito, tanto do ponto de vista de produto quanto de conformidade. No Brasil, o marco legal do hidrogênio traz elementos como certificação e cadeia de custódia, além de prever mecanismos como sandbox regulatório, que podem apoiar uma entrada por etapas com validação progressiva (15). Isso não resolve engenharia por si só, mas melhora previsibilidade para quem precisa investir e operar dentro de regras claras.
Segurança também precisa ser tratada como parte do pacote de entrega, não como checklist final. Há orientações que reforçam que requisitos e práticas dependem do que está vigente na jurisdição e que definir cedo quais códigos e normas se aplicam evita revisões tardias de layout, ventilação, classificação de área e dispositivos de emergência (12). Além disso, em sistemas com alta pressão, medições e instrumentação podem ser pontos sensíveis e merecem atenção desde o projeto, porque impactam desempenho, confiabilidade e custo de operação (6).
PRÓXIMOS PASSOS
É aqui que a Protium se posiciona: transformar um objetivo de produção em um sistema que a planta consegue receber, com interfaces bem definidas, implantação por etapas e um plano de comissionamento concebido para reduzir incertezas em campo. O objetivo é evitar que o ganho de escala dependa de reinvenção, trazendo disciplina para definição de escopo, integração e entrega.
Se você está avaliando um projeto de hidrogênio de baixa emissão de carbono, um bom próximo passo é mapear o que pode ser repetido, compartilhado e quais interfaces precisam ser especificadas como requisito de projeto. A partir disso, fica mais claro quando modularizar ajuda de fato e quais escolhas reduzem retrabalho na integração.
REFERÊNCIAS
[1] AKPASI, S. O. et al. Hydrogen as a clean energy carrier : advancements , challenges , and its role in a sustainable energy future. v. 9, n. 1, p. 52–88, 2025.
[2] TEIXEIRA, T. I. et al. ROADMAP TECNOLÓGICO DE HIDROGÊNIO: ROTAS TECNOLÓGICAS, OPORTUNIDADES DE INOVAÇÃO E CUSTOS DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO DE DIFERENTES INTENSIDADES DE CARBONO NO BRASIL. 2025.
[3] BADGETT, A. et al. Updated Manufactured Cost Analysis for Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers. Denver: [s.n.]. Disponível em: <https://www.nrel.gov/docs/fy24osti/87625.pdf.%0ANREL>.
[4] TEIXEIRA, T. I. et al. ROADMAP TECNOLÓGICO DE HIDROGÊNIO: PERSPECTIVAS REGULATÓRIAS PARA O HIDROGÊNIO DE BAIXO CARBONO NO BRASIL. 2025.
[5] CAPARRÓS, J. J. et al. Optimized Balance of Plant for a Medium-size PEM electrolyzer . Design , Modelling and Control. Simulation Notes Europe (SNE), v. 31, n. 3, 2021.
[6] PARKS, G. et al. Hydrogen Station Compression , Storage , and Dispensing Technical Status and Costs. Denver: [s.n.].
[7] BUSCH, T. et al. The hydrogen supply chain — A comprehensive literature review incorporating purity analysis. International Journal of Hydrogen Energy, v. 164, n. August, p. 149367, 2025.
[8] ECKRICH, M. et al. Cost Engineering for Modular Plants. Frankfurt: [s.n.].
[9] LANGE, H.; KLOSE, A.; URBAS, L. Modularization approach for large-scale electrolysis systems : a review. Sustainable Energy and Fuels, p. 1208–1224, 2024.
[10] LESNIAK, A. et al. Advanced Scheduling of Electrolyzer Modules for Grid Flexibility. arXiv e-prints, 2024.
[11] WISMER, S. E. et al. PEM electrolyzer failure scenarios identified by failure modes and effects analysis ( FMEA ). International Journal of Hydrogen Energy, v. 89, n. July, 2024.
[12] RIVKIN, C.; BURGESS, R.; BUTTNER, W. Hydrogen Technologies Safety Guide. Denver: [s.n.].
[13] BRIEN, W. J. O.; CONNOR, J. T. O.; CHOI, J. O. MODULARIZATION BUSINESS CASE: PROCESS FLOWCHART AND MAJOR CONSIDERATIONS. Proceedings of the 2015 Modular and Offsite Construction (MOC) Summit. Anais…Edmonton: [s.d.].
[14] PRIETO, B. Executive Insights: Modularization Design. Austin: [s.n.].
[15] BRASIL. Lei nº 14.990, de 27 de setembro de 2024. Institui o Programa de Desenvolvimento do Hidrogênio de Baixa Emissão de Carbono (PHBC); e altera a Lei nº 14.948, de 2 de agosto de 2024. Diário Oficial da União: seção 1, Brasília, DF, 30 set. 2024. Edição 189, p. 2. Disponível em: <https://static.poder360.com.br/2024/09/lei-14990-2024-programa-hidrogenio-baixo-carbono.pdf>. Acesso em: 10 fev. 2026.
Pedro Antonio Galacci Reinert, graduado em Engenharia Química (UEM) e mestrando na área de síntese de metanol por processos catalíticos (PEQ-UEM). Atua na Protium Dynamics como cientista em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) na elaboração de soluções em hidrogênio verde e otimização de eletrolisadores de PEM.
