Análise multicritério para viabilização de uma matriz energética de baixo carbono no Brasil: estudo de caso sobre o hidrogênio verde
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
Título alternativo
Multicriteria analysis for the viability of a low carbon energy matrix in Brazil: a case study on green hydrogen
Primeiro orientador
Membros da banca
André Felipe Simões
Luciano Basto Oliveira
Ricardo Brant Pinheiro
Luciano Basto Oliveira
Ricardo Brant Pinheiro
Resumo
Esta dissertação analisa caminhos para viabilizar uma matriz energética de baixo carbono
no Brasil, tomando o hidrogênio verde como estudo de caso. Apesar da matriz elétrica
brasileira ser majoritariamente renovável, o setor energético responde por mais de 25%
das emissões líquidas nacionais de GEE, demandando ações de descarbonização alinhadas
às metas das NDCs. Partindo do reconhecimento da transição como processo sociotécnico
complexo – envolvendo transformações tecnológicas, institucionais e culturais –, o estudo
combina análise técnico-econômica com perspectiva crítica sobre desafios e alternativas,
focando em setores de difícil eletrificação.
A metodologia integrou análise espacial multicritério (QGIS) e modelagem técnico-econômica
(HOMER Pro) para avaliar sinergias regionais e mitigação de CO2. Três estados (MG,
RS, PI) foram analisados, revelando demanda de 5,69 Mt/ano de H2 verde para transição
energética regional, com capacidade de mitigação de 42,7 MtCO2/ano (10% das emissões
do setor energético brasileiro). Os resultados indicam LCOH elevado (US$ 5,45–14,20/kg
vs. média global de US$ 2–6,3/kg) e custo de mitigação de US$ 367,74/tCO2, refletindo
desafios econômicos significativos para inserção do hidrogênio verde no contexto brasileiro.
Em síntese, o H2 verde apresenta potencial estratégico para descarbonização em setores
específicos, porém sua escalabilidade no Brasil está condicionada a reduções de custos via
ganhos de escala, inovação tecnológica e arcabouços regulatórios dedicados. A transição
para matriz de baixo carbono exige abordagem pluralista, considerando sinergias e competições
com biocombustíveis/biomassa, alinhada às metas das NDCs brasileiras, além
da integração de impactos sociais e distributivos para garantir transição justa. Conclui-se
que, embora incipiente e economicamente desafiador, o hidrogênio verde pode contribuir
como vetor complementar na descarbonização brasileira, particularmente em nichos com
alternativas limitadas, desde que inserido em estratégia energética abrangente que priorize
as especificidades do contexto nacional.
Abstract
This dissertation analyzes ways to make a low-carbon energy matrix viable in Brazil, taking
green hydrogen as a case study. Although the Brazilian electricity matrix is mostly
renewable, the energy sector accounts for more than 25% of net national GHG emissions,
requiring decarbonization actions in line with the goals of the NDCs. Starting from the
recognition of the transition as a complex socio-technical process - involving technological,
institutional and cultural transformations - the study combines technical-economic
analysis with a critical perspective on challenges and alternatives, focusing on sectors that
are difficult to electrify.
The methodology integrated multi-criteria spatial analysis (QGIS) and technical-economic
modeling (HOMER Pro) to evaluate regional synergies and CO2 mitigation. Three states
(MG, RS, PI) were analyzed, revealing a demand for 5.69 Mt/year of green H2 for regional
energy transition, with a mitigation capacity of 42.7 MtCO2/year (10% of emissions from
the Brazilian energy sector). The results indicate a high LCOH (US$ 5.45-14.20/kg vs.
global average of US$ 2-6.3/kg) and a mitigation cost of US$ 367.74/tCO2, reflecting
significant economic challenges for the insertion of green hydrogen in the Brazilian context.
In summary, green H2 has strategic potential for decarbonization in specific sectors, but
its scalability in Brazil is conditional on cost reductions via gains in scale, technological
innovation and dedicated regulatory frameworks. The transition to a low-carbon
matrix requires a pluralistic approach, considering synergies and competition with biofuels/
biomass, aligned with the goals of the Brazilian NDCs, as well as the integration of
social and distributive impacts to ensure a just transition. The conclusion is that, although
incipient and economically challenging, green hydrogen can contribute as a complementary
vector in Brazilian decarbonization, particularly in niches with limited alternatives,
as long as it is part of a comprehensive energy strategy that prioritizes the specificities of
the national context.
Assunto
Engenharia nuclear, Recursos energéticos, Hidrogênio, Carbono
Palavras-chave
Hidrogênio verde, Matriz energética de baixo carbono, Análise multicritério, Modelagem técnico-econômica, Mitigação de CO2
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