Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/74976
Type: Tese
Title: Avaliação técnica e econômica de uma usina teórica de hidrogênio verde fotovoltaica de 1,0 MWe considerando o potencial solar brasileiro
Authors: Francisco Edvan Bezerra Feitosa
First Advisor: Antonella Lombardi Costa
First Referee: Maria Auxiliadora Fortini Veloso
Second Referee: Gustavo Nikolaus Pinto de Moura
Third Referee: Alessandra Lopes de Carvalho
Abstract: A energia é essencial para a sobrevivência e qualidade de vida das populações e para o desenvolvimento econômico e social das nações. Porém, nos últimos anos, a preocupação com o uso de recursos energéticos tem se tornado um dos problemas mais importantes e de interesse coletivo da maioria das nações do mundo, pelos seguintes motivos: aumento contínuo da população mundial; demanda mundial por energia crescente; problemas ambientais associados às emissões de CO2 pelo uso de combustíveis fósseis como principal fonte de energia; as respostas políticas de algumas nações estão acelerando o surgimento de uma economia global baseada em energia limpa; a necessidade de um novo paradigma capaz de manter a segurança, a confiabilidade e a acessibilidade energética global, e reduzir as emissões, simultaneamente. Então, isso mostra que a necessidade de se identificar e desenvolver combustíveis alternativos limpos e sustentáveis está tornando-se cada vez mais urgente. Dentre as alternativas existentes, destaca-se o hidrogênio verde, que está sendo visto como o vetor energético do futuro, que poderá substituir os combustíveis fósseis. O hidrogênio verde está emergindo como uma opção de combustível de baixo carbono para os setores de transportes, industriais e de geração elétrica, já que poderia descarbonizar esses três grandes setores da economia mundial. Isso se explica pelo fato de que o hidrogênio tem teor energético por unidade de peso maior do que todos os combustíveis fósseis, pode ser produzido somente com água e energias renováveis, e quando utilizado como combustível produz somente energia e água. Embora o consumo de hidrogênio como combustível ainda não seja generalizado, é crescente o interesse em seu uso como a fonte de energia, na denominada economia do hidrogênio. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo, simular e avaliar o potencial de produção de uma usina de hidrogênio off-grid de 1,0 MWe alimentada com energia fotovoltaica ao longo da maior rodovia brasileira, com 4.660 km de extensão, conectando as Regiões Nordeste, Sudeste e Sul do Brasil. Ao final, este trabalho apresentou: os Rankings do potencial da produção de energia e da produção de hidrogênio de 23 três cidades ao longo da BR-116; os custos LCOE – Custo Nivelado da Energia e LCOH – Custo Nivelado do Hidrogênio obtidos para cada uma das 23 cidades avaliadas, usando como premissas econômicas e financeiras, as recomendações da Agência Internacional de Energia para o Grupo dos Vinte (G20). Ao final, o trabalho apresentou dez conclusões e fechou afirmando que a Região Nordeste tem forte vocação para a produção de energia fotovoltaica e hidrogênio fotovoltaico, com produção média de 1.742.078 kWh/ano/MW, 27.392 kg de hidrogênio/ano/MW de potência, com custo LCOH médio de 4,20 US$/kg.
Abstract: Energy is essential for the survival and quality of life of populations and for the economic and social development of nations. However, in recent years, concern about the use of energy resources has become one of the most important problems of collective interest to most nations in the world, for the following reasons: continuous increase in the world population; growing global demand for energy; environmental problems associated with CO2 emissions due to the use of fossil fuels as the main source of energy; the policy responses of some nations are accelerating the emergence of a global economy based on clean energy; the need for a new paradigm capable of maintaining global energy security, reliability and accessibility, and reducing emissions, simultaneously. So, this shows that the need to identify and develop clean and sustainable alternative fuels is becoming increasingly urgent. Among the existing alternatives, green hydrogen stands out, which is being seen as the energy vector of the future, which could replace fossil fuels. The green hydrogen is emerging as a low-carbon fuel option for the transportation, industrial and electrical generation sectors, as it could decarbonize these three large sectors of the world economy. This is explained by the fact that hydrogen has a higher energy content per unit of weight than all fossil fuels, it can be produced only with water and renewable energy, and when used as a fuel it produces only energy and water. Although the consumption of hydrogen as a fuel is not yet widespread, there is growing interest in its use as a potential source of energy, in the so-called hydrogen economy. In this context, this work aimed to simulate and evaluate the production potential of a 1.0 MWe off-grid hydrogen plant powered by photovoltaic energy along the largest Brazilian highway, 4,660 km long, connecting the Northeast Regions, Southeast and South of Brazil. In the end, this work presented: Rankings of the energy production and hydrogen production potential of 23 cities along BR-116; the LCOE – Leveled Cost of Energy and LCOH – Leveled Cost of Hydrogen costs obtained for each of the 23 cities evaluated, using as economic and financial premises, the recommendations of the International Energy Agency for the Group of Twenty (G20). In the end, the work presented ten conclusions and closed by stating that the Northeast Region has a strong vocation for the production of energy and photovoltaic hydrogen, with production of 1,742,078 kWh/year/MW and 27,392 kg of hydrogen/year/MW of installed power, with an average LCOH cost of 4.20 US$/kg.
Subject: Energia - Fontes alternativas
Hidrogenio
Sustentabilidade
Eletrólise
Geração de energia fotovoltaica
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/74976
Issue Date: 18-Apr-2024
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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