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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84984| Tipo: | Dissertação |
| Título: | H2Calculator: uma ferramente computacional para análise de sensibilidade e viabilidade econômica da produção de hidrogênio renovável conectada à rede elétrica |
| Autor(es): | Sousa, Walter Viana de |
| Orientador: | Leão, Ruth Pastôra Saraiva |
| Coorientador: | Gregory, Raquel Cristina Filiagi |
| Palavras-chave em português: | Eletrólise;oftware - Desenvolvimento;Hidrogênio como combustível;Análise técnico-econômica;Custo Nivelado do Hidrogênio |
| Palavras-chave em inglês: | Electrolysis;Computer software - Development;Hydrogen as fue;Technical-economic analysis;Levelized Cost of Hydrogen |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | SOUSA, Walter Viana de. H2Calculator: uma ferramente computacional para análise de sensibilidade e viabilidade econômica da produção de hidrogênio renovável conectada à rede elétrica. 2025. 126 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | As mudanças climáticas e a busca pela descarbonização têm recebido atenção crescente, uma vez que o crescimento econômico pode gerar impactos ambientais significativos. Nesse cenário, o hidrogênio renovável emerge como um vetor energético estratégico, fundamental para a descarbonização de diversos setores produtivos. O hidrogênio renovável apresenta ampla aplicabilidade e o Brasil, especialmente o estado do Ceará, possui um elevado potencial para projetos nessa área devido à vasta disponibilidade de recursos renováveis. Entretanto, a viabilidade desses empreendimentos depende crucialmente de aspectos técnico-econômicos, e não apenas de fatores naturais. Observa-se, contudo, uma carência de ferramentas capazes de fornecer análises econômicas parametrizadas. Neste contexto, este trabalho tem o objetivo de propor o H2Calculator, uma ferramenta computacional desenvolvida em linguagem Python, destinada à análise financeira preliminar para a prospecção de projetos de produção de hidrogênio conectados à rede elétrica. A ferramenta incorpora custos de eletrólise (tecnologias PEM e alcalina), suprimento de água (CAGECE, COGERH e dessalinizada) e aquisição de energia no Ambiente de Contratação Livre (ACL), permitindo determinar indicadores como Custo Nivelado do Hidrogênio (LCOH), Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR) e payback descontado para o projeto avaliado. Foram simulados dez cenários distintos no H2Calculator, dos quais quatro foram analisados em detalhe. No cenário de referência, com produção anual de 1.000.000 kg de H2, tecnologia PEM, água da CAGECE e tarifa de compra de energia de R$ 163,43/MWh, obteve-se um LCOH de R$ 23,94/kg, com payback de 23,8 anos, além de VPL e TIR positivos. A análise comparativa com os demais cenários revelou que os custos com eletricidade representam o fator mais impactante na composição do LCOH, seguidos pelo CAPEX dos eletrolisadores, enquanto os custos com água tiveram impacto marginal. A consistência do modelo foi validada pela comparação com estudos de referência. Assim, o H2Calculator se estabelece como um instrumento valioso para subsidiar a tomada de decisão e fomentar o investimento em hidrogênio renovável. |
| Abstract: | Climate change and the pursuit of decarbonization have received increasing attention, as economic growth can generate significant environmental impacts. In this context, renewable hydrogen emerges as a strategic energy vector, fundamental for the decarbonization of several productive sectors. Renewable hydrogen presents broad applicability, and Brazil, particularly the state of Ceará, has high potential for projects in this area due to its vast availability of renewable resources. However, the feasibility of these ventures critically depends on techno-economic aspects rather than solely on natural factors. Nevertheless, there is a lack of tools capable of providing parameterized economic analyses. In this context, this study aims to propose the H2Calculator, a computational tool developed in Python, designed for preliminary financial analysis in the prospecting of hydrogen production projects connected to the power grid. The tool incorporates electrolysis costs (PEM and alkaline technologies), water supply options (CAGECE, COGERH, and desalinated water), and electricity acquisition in the Free Contracting Environment (ACL), allowing the determination of indicators such as the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH), Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), and discounted payback for the evaluated project. Ten distinct scenarios were simulated using the H2Calculator, four of which were analyzed in detail. In the reference scenario, with an annual production of 1.000.000 kg of H2, PEM technology, water supplied by CAGECE, and an electricity purchase tariff of R$ 163,43/MWh, an LCOH of R$ 23,94/kg was obtained, with a payback period of 23,8 years, as well as positive NPV and IRR values. Comparative analysis among the remaining scenarios revealed that electricity costs are the most influential factor in the LCOH composition, followed by the electrolyzer CAPEX, while water costs had a marginal impact. The model’s consistency was validated through comparison with reference studies. Thus, the H2Calculator is established as a valuable instrument to support decision-making and promote investment in renewable hydrogen. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84984 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0008-1478-6733 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/6457705442131553 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0001-6711-7607 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/8551048513174462 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0001-9442-1401 |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/9318165631771596 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEEL - Dissertações defendidas na UFC |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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