AVALIAÇÃO TÉCNICA E ECONÔMICA DE DIFERENTES ARRANJOS DE PLANTAS PARA GERAÇÃO DE HIDROGÊNIO VERDE
DOI:
https://doi.org/10.59627/cbens.2024.2400Palavras-chave:
Hidrogênio Verde, Energia Renovável, DessalinizaçãoResumo
Devido aos impactos do aquecimento global, ocasionados pelo aumento do consumo de energia, torna-se necessário o investimento em sistemas de energia com recursos renováveis. Apesar da necessidade crescente de investimento em sistemas de energias renováveis, algumas fontes possuem a desvantagem de serem intermitentes e não despacháveis, logo menos confiáveis do que as fontes de combustíveis fósseis. Uma opção promissora para esta desvantagem é o hidrogênio verde, pois a produção de hidrogênio a partir da energia renovável permite que grandes quantidades de energia renovável sejam disponibilizadas do setor de energia para setores nos quais se torna difícil a descarbonização. Contudo, apesar do hidrogênio verde se apresentar como uma opção promissora, dúvidas são levantadas, principalmente em relação ao consumo de água potável na produção do hidrogênio e o impacto desse consumo na escassez hídrica. Assim, produzir hidrogênio utilizando água do mar poderia contribuir para a preservação da água doce, especialmente em áreas nas quais a sua disponibilidade é reduzida. Neste trabalho foram analisadas configurações utilizando as fontes de energias renováveis fotovoltaica, eólica e hibrida para a produção de hidrogênio verde via água dessalinizada proveniente da água do mar e via água doce. O principal objetivo do presente trabalho foi avaliar a viabilidade técnica das configurações, bem como determinar o LCOH (Custo nivelado do hidrogênio) e o LCOE (Custo Nivelado da Eletricidade). A metodologia consistiu na elaboração de modelos simplificados para as plantas solar fotovoltaica, eólica, eletrólise tipo PEM e dessalinização por osmose reversa. Os modelos foram implementados no software ESS. Os resultados mostraram que a configuração utilizando energia eólica apresentou a maior produção de hidrogênio, a configuração utilizando energia solar fotovoltaica apresentou o menor investimento inicial e o custo da planta de dessalinização mostrou-se insignificante quando comparado ao valor do investimento total.
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Referências
Abbasi T., S.A. Abbasi, ‘Renewable’ hydrogen: Prospects and challenges, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 15, Issue 6, 2011, Pages 3034-3040, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.02.026
ABEEólica (2022), Annual wind energy report, Brazilian Association of wind power and new technologies, Brazil
Ahmed Alkaisia,b, Ruth Mossadb, Ahmad Sharifian-Barforousha,b., A review of the water desalination systems integrated with renewable energy, Energy Procedia 110 (2017), p. 268 – 274. 1st International Conference on Energy and Power, ICEP2016, 14-16 December 2016, RMIT University, Melbourne, Australia.
Al-Breiki M., Bicer Y., Investigating the technical feasibility of various energy carriers for alternative and sustainable overseas energy transport scenarios. Energy Convers Manag, 2020, 209:112652 http://dx.doi.org/10.1016/j. enconman.2020.112652.
Andrews J., Shabani B., Dimensionless analysis of the global techno-economic feasibility of solar-hydrogen systems for constant year-round power supply, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 37, Issue 1, 2012, Pages 6-18, ISSN 0360-3199, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.09.102.
Braga A., Guirardello R., Reforma do gás natural para produção de hidrogênio, X Congresso Interno de Iniciação Cíentífica da UNICAMP, 2002, Faculdade de Engenharia Química – FEQ, UNICAMP.
Beswick R. B, Oliveira A. M., Yan Y. Does the Green Hydrogen Economy Have a Water Problem?. ACS Energy Letters, 2021, pp 3167-3169.
CRESESB - Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito. CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica. Disponível em: http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata&
Fosselard G., Wangnick K., Comprehensice study on capital and operational expenditures for differente types of seawater esalting plants (RO, MVC, ME, ME-TVC, MSF) rated between 200 m3/d and 3,000 m3/d. Desalination, volume 76, 1989, Pages 215-240.
Fritzmann C., Lowenberg J., Wintgens T., Mwlin T. State-of-the-art of reverse osmosis desalination. Dessalination. 2007. v. 216, pp 1-76.
Herlambang Y. Dewantoro, Shun-Ching Lee & Huan-Chi Hsu (2017) Numerical estimation of photovoltaic–electrolyzer system performance on the basis of a weather database, International Journal of Green Energy, 14:7, 575-586, DOI: 10.1080/15435075.2017.1307200
IRENA (2018), Hydrogen from renewable power: Technology outlook for the energy transition, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi
IRENA (2020), Green Hydrogen: A guide to policy making, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi
Jamesh Mohammed-Ibrahim, Harb Moussab. Recent advances on hydrogen production through seawater electrolysis. Materials Science for Energy Technologies 3 (2020) 780–807
Krieth F, West R, Fallacies of a hydrogen economy: a critical analysis of hydrogen production and utilization. J Energy Resour Technol 2004, 126:249-257.
Lima L., Ferreira L., Morais F., Performance analysis of a grid connected photovoltaic system in northeastern Brazil, Energy for Sustainable Development, Volume 37, 2017, Pages 79-85.
Methnani M. Influence of fuel costs on seawater desalination options. Desalination. 2007; 205(1-3):332-9.
Shinnar R, The hydrogen economy, fuel cells, and electric cars. Technol Soc 2003, volume 25, páginas 455-476 https://doi.org/10.1016/j.techsoc.2003.09.024.
Tarkowski R., Underground hydrogen storage: characteristics and prospects. Renew Sustain Energy Rev, 2019, 105:86-94 http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2019.01.051.
Veras T. da Silva, Mozer T. Simonato, Danielle da Costa Rubim Messeder dos Santos, Aldara da Silva César, Hydrogen: Trends, production and characterization of the main process worldwide, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 42, Issue 4, 2017, Pages 2018-2033, ISSN 0360-3199, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.08.219.
Yu L., Zhu Q., Song B., McElhenny B., Wang D., Wu C., Qin Z., Bao J., Yu Y., Chen S., Ren Z., Nat. Commun. 10 (2019) 5106.MA Q, LU H. Wind energy technologies integrated with desalination systems: Review and state-of-the-art. Desalination. 2011; 277(1-3):274-80.
