Modelagem e simulação de um sistema de produção de hidrogênio a partir da eletrólise da água – uma abordagem com enfoque na descarbonização e transição da matriz energética atual

Abstract

Muitos países têm assinado acordos globais com metas ambiciosas para descarbonizar sua matriz energética, este esforço em conjunto vinha com o objetivo inicial de reduzir o aquecimento global. Desde o surgimento da crise do Petróleo nos anos 70 em que os países com maior produção passaram a influenciar diretamente o valor do Petróleo-Brent, tem aumentado a necessidade de uma transição para uma nova fonte de energia, renovável, e sem influência de políticas globais. O estudo do hidrogênio como fonte primária de energia passou então a ser amplamente estudado. A tecnologia de célula combustível foi desenvolvida e trouxe um potencial muito significativo para possibilitar essa transição energética. O hidrogênio é uma fonte de energia versátil, limpa e que pode ser produzido a partir de fontes renovável, atendendo completamente aos requisitos dessa nova fase. Porém, seu transporte continua sendo um desafio e será necessário desenvolvimento para utilização de gasodutos ou investimentos para utilização de produto químico como portador (amônia, por exemplo). Neste sentido, esta dissertação visa realizar a modelagem e simulação de um sistema de produção de hidrogênio a partir da eletrólise alcalina, com energia gerada por fontes renováveis, como também explorar a posição esperada para o mesmo na transição da matriz energética, descrevendo seu potencial e principais desafios a serem enfrentados. Os resultados mostram que uma planta com taxa de produção de 151 kg/h de hidrogênio, pode ser alimentada por 1 aerogerador com disponibilidade energética de 938 kW. Em termos de investimentos são requeridos R$ 21 milhões para um período de 10 anos, com VPL de R$ 9 milhões, payback em 5 anos e TIR de 23%.