Modeling of a hydrogen production plant supported by wind and solar photovoltaic sources

• Autor(a) principal: Franco, Flâvia Inês de Sousa
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/33921
• topic: Hidrogénio; Eletrólise; Cenarização; Eólica; Fotovoltaica; Hydrogen; Electrolysis; Scenarization; Wind; Photovoltaic

Cada vez mais é notório o impacto ambiental ao qual o planeta Terra se encontra sujeito devido ao consumo energético da humanidade. Uma das consequências deste consumo energético são as alterações climáticas, provocadas pelas emissões e acumulação de gases com efeito de estufa na atmosfera, em particular de CO2. Por essa razão, as alterações climáticas tornaram-se um tema fulcral do debate político, que se tem centrado na discussão do tipo de medidas a adotar para mitigar o impacto das alterações climáticas, mas também para, no médio/longo prazo, controlar as suas causas. Portugal sendo um dos membros integrantes da União Europeia e duplo signatário do Acordo de Paris adotou objetivos ambiciosos para atingir a neutralidade carbónica até 2050, permitindo a criação de modelos de consumo energético mais sustentáveis, resilientes e ordenados para os objetivos pretendidos. Neste âmbito, o hidrogénio apresenta-se como um pilar sustentável e complementar do sector energético, podendo ser utilizado na estratégia de transição para uma economia descarbonizada. Deste modo, Portugal aprovou recentemente uma Estratégia Nacional para o Hidrogénio, que entre os seus objetivos prevê a instalação de um projeto industrial de produção de H2 através da eletrólise da água, alimentado por parques renováveis dedicados (com base em energia solar fotovoltaica e/ou energia eólica) e que terá sede em Sines. Esse projeto industrial constitui o objeto de estudo da presente dissertação. Neste trabalho usámos o software energyPLAN para construir um modelo de simulação do funcionamento desse projeto industrial. Primeiramente foram elaborados diversos cenários para a avaliação do projeto tendo em conta diferentes condições meteorológicas e modos de produção. De seguida procedeu-se à análise em termos técnico e económicos. Os resultados obtidos permitiram concluir, do ponto de vista técnico que a fonte eólica apresenta-se como uma fonte de produção mais rentável do que a potência fotovoltaica. A instalação de uma central de produção de hidrogénio requer vultuosos investimentos sendo os eletrolizadores a componente mais exigente do ponto de vista de investimento de capital. Por essa razão, as soluções em que se obtém maior produção anual de H2 não são necessariamente as soluções mais interessantes do ponto de vista económico, verificando-se que os resultados economicamente mais rentáveis requerem somente 1 GW de eletrolisador alimentados por energia solar fotovoltaica. Numa perspetiva futura, conclui-se que, do ponto de vista dos custos de produção por unidade de produto, há uma gama relativamente ampla de expectativas de retorno do investimento para a qual o hidrogénio verde será capaz de competir com o hidrogénio produzido através de combustíveis fósseis.