Análise comparativa do potencial da utilização de energia elétrica armazenada na forma de hidrogênio para aplicação energética e veicular

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Ana Beatriz Barros, 1991-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641193
Resumo: Orientador: Ennio Peres da Silva
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A utilização direta do hidrogênio em células a combustível, que promovem a eletrólise reversa, pode garantir eficiência e confiabilidade ao sistema de energia e auxiliar na integração do fornecimento renovável em todos os setores da sociedade. No setor de transporte, além dos primeiros carros de passeio a hidrogênio produzidos pela Toyota, Honda e Hyundai (entre outros), estão sendo desenvolvidos caminhões a hidrogênio para descarbonizar o transporte rodoviário de mercadorias. Diversos países estão incentivando a pesquisa e o desenvolvimento dos sistemas de armazenamento de eletricidade por meio de políticas públicas, como os EUA, Alemanha, China, entre outros. No Brasil, importantes ações têm sido fomentadas com a participação do governo federal, em que se destaca a Chamada de Pesquisa e Desenvolvimento Estratégico N° 21/2016 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que visa alcançar um custo competitivo das tecnologias de armazenamento integradas no Sistema Interligado Nacional (SIN). Atendendo a essa Chamada, a Companhia Energética de São Paulo (CESP) vem desenvolvendo um projeto junto à usina hidrelétrica de Porto Primavera, também conhecida por UHE Sérgio Motta, localizada na cidade de Rosana, nas margens do rio Paraná, no Estado de São Paulo. A companhia instalou plantas solares em terra e flutuantes na represa, duas torres eólicas e está iniciando projetos inovadores com energia termossolar e armazenamento com hidrogênio e baterias eletroquímicas. Também no escopo da Chamada n°21/2016 da ANEEL, Furnas Centrais Elétricas está implantando e avaliando um sistema híbrido de armazenamento de energia elétrica, formado por baterias de íon-lítio e por hidrogênio eletrolítico, armazenado em tanques pressurizados, junto à UHE Itumbiara, entre os estados de Minas Gerais e Goiás. Assim, dado o manifesto interesse dessas empresas em produzir hidrogênio em suas instalações e a possibilidade de ampliação dessa produção para situações de máximo aproveitamento da infraestrutura existente, o presente trabalho partiu da premissa de que, uma vez que as empresas CESP e FURNAS possuam uma quantidade de hidrogênio armazenada nas UHEs de Porto Primavera e Itumbiara, respectivamente, existem algumas opções para o uso final deste gás, desde reconvertê-lo em eletricidade, a proposta dos projetos em desenvolvimento, ou fornecê-lo para postos como combustível veicular. Através da análise dos resultados foi possível chegar à conclusão que, para as empresas em estudo que tem H_2 armazenado, vendê-lo para postos combustíveis é financeiramente cerca de nove vezes mais vantajoso do que reconvertê-lo em eletricidade, justificando a escolha para este uso final. Do ponto de vista técnico, para o cenário em estudo na UHE Porto Primavera existe o potencial suprimento de uma frota de veículos leves que corresponde a 0,03% da frota total do estado de São Paulo e uma frota de ônibus que corresponde a 5,9% da frota total do estado. Já na UHE Itumbiara, no cenário de produção ótima de hidrogênio a partir da energia fotovoltaica, a quantidade de gás poderia suprir uma frota de 1,4 milhões de veículos leves, o que corresponde a aproximadamente 78 % da frota total do estado de Goiás e toda a frota do município de Itumbiara. No caso dos ônibus a hidrogênio, seria possível abastecer uma frota de 48.541 veículos, ou seja, toda frota do estado de Goiás e do município de ItumbiaraAbstract: The growing demand for energy and the global interest in reducing CO2 emissions have stimulated the implementation of renewable energy sources. However, intermittent periods of power generation availability are common when dealing with renewable resources. In this context, typical solutions include the usage of hydrogen as energy carrier. The direct use of hydrogen in fuel cells, which promote reverse electrolysis, can guarantee efficiency and reliability to the energy system and assist in the integration of renewable supply in all sectors of society. In the transport sector, in addition to the first hydrogen passenger cars produced by Toyota, Honda and Hyundai (among others), hydrogen trucks are being developed to decarbonize road freight of goods. Several countries are encouraging research and development of electricity storage systems through public policies, such as the USA, Germany, China, among others. In Brazil, important actions have been promoted with the participation of the federal government, in which the Research and Strategic Development call n°. 21/2016 of the National Electric Energy Agency (ANEEL) stands out, which aims to achieve a competitive cost of energy technologies. integrated into the National Interconnected System (SIN). In response to ANEEL's call n°. 21/2016, Companhia Energética de São Paulo (CESP) develops a project at the Porto Primavera hydroelectric plant, also known as Sérgio Motta hydroelectric plant, located in the city of Rosana, on the banks of the Paraná River, in the state from Sao Paulo. The company has installed solar plants on land and floating in the dam, two wind towers and is starting innovative projects with solar thermal energy and storage with hydrogen and electrochemical batteries. Also within the scope of ANEEL's call n°. 21/2016, Furnas Centrais Elétricas is implementing and evaluating a hybrid electric energy storage system, consisting of lithium-ion batteries and electrolytic hydrogen, stored in pressurized tanks, at UHE Itumbiara, between the states of Minas Gerais and Goiás. Thus, given the manifest interest of these companies in producing hydrogen in their facilities and the possibility of expanding this production to situations of maximum use of the existing infrastructure, the present work started from the premise that, a once the companies CESP and FURNAS have a quantity of hydrogen stored in the UHEs of Porto Primavera and Itumbiara, respectively, there are some options for the end use of this gas, from converting it into electricity, the proposal of the projects under development, or supplying it. it for gas stations. Through the analysis of the results it was possible to conclude that, for the companies under study that have H2 stored, selling it to gas stations is financially about nine times more advantageous than converting it into electricity, justifying the choice for this use Final. From a technical point of view, for the scenario under study at Porto Primavera hydroelectric there is the potential to supply a fleet of light vehicles that corresponds to 0,03% of the total fleet of the state of São Paulo and a bus fleet that corresponds to 5,9% of the total state fleet. At the Itumbiara hydroelectric, in the scenario of optimal hydrogen production from photovoltaic energy, the amount of gas could supply a fleet of 1.4 million light vehicles, which corresponds to approximately 78% of the total fleet in the state of Goiás and the entire fleet of the municipality of Itumbiara. In the case of hydrogen buses, it would be possible to supply a fleet of 48.541 vehicles, that is, the entire fleet in the state of Goiás and the municipality of ItumbiaraMestradoPlanejamento de Sistemas EnergéticosMestre em Planejamento de Sistemas Energéticos[s.n.]Silva, Ennio Peres da, 1956-Gallo, Waldyr Luiz RibeiroLopes, Daniel GabrielUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSouza, Ana Beatriz Barros, 1991-20202020-08-14T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (92 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641193SOUZA, Ana Beatriz Barros. Análise comparativa do potencial da utilização de energia elétrica armazenada na forma de hidrogênio para aplicação energética e veicular. 2020. 1 recurso online (92 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641193. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1162388Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-04-29T17:52:07Zoai::1162388Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-04-29T17:52:07Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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