Aplicabilidade do hidrogênio verde gerado por energia solar fotovoltaica para o transporte público – modelagem e estudo de caso
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Applicability of green hydrogen generated by photovoltaic solar energy for transportation – modeling and case study
Primeiro orientador
Membros da banca
Luiz Machado
Bruna de Fátima Pedrosa Guedes Flausino
Bruna de Fátima Pedrosa Guedes Flausino
Resumo
A intensificação das demandas por soluções sustentáveis no setor de transportes, aliada ao imperativo global de mitigação das emissões de gases de efeito estufa, tem impulsionado o desenvolvimento de alternativas tecnológicas à matriz fóssil. Nesse contexto, o hidrogênio verde, obtido por eletrólise da água alimentada por energia solar fotovoltaica, desponta como vetor energético promissor devido ao seu caráter renovável, elevado poder calorífico, viabilidade para aplicações descentralizadas e maior eficiência energética do processo em comparação à geração de trabalho em ciclos motores térmicos. Este estudo avaliou a viabilidade técnica, econômica e ambiental da substituição da frota de ônibus do sistema interno da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), atualmente movida a diesel, por veículos abastecidos com hidrogênio verde. A modelagem, realizada no software HOMER Pro, considerou a implantação de um sistema autônomo composto por painéis fotovoltaicos, eletrolisador e tanque de armazenamento. Na hipótese de substituição integral da frota (linhas 1, 2, 3 e 4), estimou-se uma produção diária de 55,98 kg de hidrogênio, com investimento inicial de aproximadamente US$ 1,20 milhão, custo nivelado de hidrogênio de US$ 5,76/kg e mitigação anual de cerca de 210,7 toneladas de CO₂. Na alternativa focada exclusivamente na linha 2, a produção diária foi de 19,04 kg de hidrogênio, com investimento inicial de US$ 612.515,00, custo nivelado de US$ 7,61/kg e redução estimada de 71,7 toneladas de CO₂ por ano. Os resultados indicam que, embora a substituição total exija maior investimento inicial, apresenta menor custo nivelado de hidrogênio e maior viabilidade econômica no longo prazo. Por sua vez, a análise restrita à linha 2, com menor escala e investimento, destaca-se como alternativa estratégica para projetos piloto, por demandar menor complexidade operacional e possibilitar a consolidação gradual da cadeia tecnológica do hidrogênio no Brasil. Assim, o estudo contribui para o delineamento de estratégias institucionais voltadas à descarbonização do transporte público e ao fortalecimento da sustentabilidade em ambientes acadêmicos.
Abstract
The growing demand for sustainable solutions in the transportation sector, combined with the global imperative to mitigate greenhouse gas emissions, has driven the development of technological alternatives to the fossil-based energy matrix. In this context, green hydrogen, produced through water electrolysis powered by photovoltaic solar energy, emerges as a promising energy carrier due to its renewable nature, high calorific value, suitability for decentralized applications, and higher energy efficiency compared to work generation in thermal engine cycles. This study assessed the technical, economic, and environmental feasibility of replacing the diesel-powered bus fleet of the internal transportation system at the Federal University of Minas Gerais (UFMG) with vehicles fueled by green hydrogen. The modeling, conducted using the HOMER Pro software, considered the implementation of an autonomous system composed of photovoltaic panels, an electrolyzer, and a storage tank. Under the assumption of full fleet replacement (lines 1, 2, 3, and 4), the estimated daily production was 55.98 kg of hydrogen, with an initial investment of approximately US$ 1.20 million, a levelized cost of hydrogen of US$ 5.76/kg, and an annual reduction of about 210.7 metric tons of CO₂. In the alternative focused exclusively on line 2, the daily production was 19.04 kg of hydrogen, with an initial investment of US$ 612,515.00, a levelized cost of US$ 7.61/kg, and an estimated annual reduction of 71.7 metric tons of CO₂. The results indicate that, although full replacement requires a higher initial investment, it presents a lower levelized cost of hydrogen and greater long-term economic feasibility. The analysis restricted to line 2, with smaller scale and investment, stands out as a strategic option for pilot projects, as it requires lower operational complexity and enables the gradual consolidation of the hydrogen technology chain in Brazil. Thus, this study contributes to the development of institutional strategies aimed at decarbonizing public transportation and strengthening sustainability within academic environments.
Assunto
Energia fotovoltaica, Hidrogênio, Política de transporte urbano, Modelagem
Palavras-chave
Hidrogênio verde, Energia solar fotovoltaica, Transporte público, Redução de emissões, Modelagem, HOMER Pro