Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/75468
Type: TCC
Title: Avaliação técnico-financeira de produção de hidrogênio a partir de planta eólica e solar fotovoltaica usando correlação temporal horária
Authors: Pinheiro, Flávia Pereira
Advisor: Leão, Ruth Pastôra Saraiva
Co-advisor: Gomes, Davi Mendes
Keywords in Brazilian Portuguese : Certificação do hidrogênio;Análise técnico-financeira;LCOH
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Issue Date: 2023
Citation: PINHEIRO, Flávia Pereira. Avaliação técnico-financeira de produção de hidrogênio a partir de planta eólica e solar fotovoltaica usando correlação temporal horária. 2023. 71 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Diante do aumento das temperaturas médias globais, eventos climáticos extremos e suas consequências, 196 países assinaram o Acordo de Paris em 2015, comprometendo-se a mitigar suas emissões de gases de efeito estufa (GEE), impulsionando a transição energética de combustíveis fósseis para energias renováveis. O hidrogênio como vetor energético mostra-se como peça fundamental para esta transição, podendo ser usado nos "setores difíceis de descarbonizar", como aviação, transporte marítimo e alguns processos industriais como produção de amônia e ferro. No entanto, é preciso empregar processos para obter a molécula de H2, pois é encontrada na natureza associada a outros elementos. A rota capaz de produzir hidrogênio com zero emissão de GEE é a eletrólise da água, cuja energia elétrica para o processo provém de fontes renováveis. Todas as rotas de produção resultam no mesmo produto final, o que evidencia a necessidade de certificação do hidrogênio renovável, um documento que valida e garante os padrões de produção de H2. No Brasil, a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) começou a emitir certificados de hidrogênio em novembro de 2023, a partir da análise mensal ou trimestral do balanço entre o montante de energia renovável gerada e a energia elétrica consumida pelo eletrolisador. No contexto da União Europeia, possível mercado comprador do hidrogênio brasileiro, a correlação temporal analisada é mensal e será horária em 2030, rigor que impactará no processo de certificação do Brasil. Dessa forma, o presente estudo tem como objetivo proceder à certificação e determinar o custo nivelado do hidrogênio - Levelized Cost of Hydrogen (LCOH) - de uma planta fictícia de 100 MW de potência instalada na correlação temporal horária, cujo contrato de ernergia de longo prazo (no inglês Power Purchase Agreemtent - PPA) para o processo de eletrólise é firmado com duas usinas renováveis associadas: uma eólica com 210 MW de potência instalada e uma solar fotovoltaica com 120 MW de potência instalada. Os dados de geração foram obtidos a partir do site do Operador Nacional do Sistema (ONS), e os custos envolvidos para a planta de produção de H2 foram retirados de fontes secundárias. O trabalho conclui que, para um eletrolisador alcalino, o LCOH é 5,29 US$/kg e para um eletrolisador do tipo Proton Exchange Membrane (PEM), o custo é de 5,92 US$/kg. Além disso, cerca de 80% do H2 é certificado como 100% proveniente de fonte renovável na correlação temporal horária, ao passo que todo o hidrogênio enquadra-se nessa classificação pela correlação temporal mensal, considerando fator de utilização do eletrolisador de 95%.
Abstract: Faced with rising average global temperatures, extreme weather events and their consequences, 196 countries signed the Paris Agreement in 2015, committing themselves to mitigating their greenhouse gas (GHG) emissions, driving the energy transition from fossil fuels to renewable energies. Hydrogen as an energy vector is proving to be a key element in this transition, and can be used in "hard-to-abate sectors", such as aviation, marine transport and some industrial processes such as the production of ammonia and iron. However, processes must be employed to obtain the H2 molecule, as it is found in nature associated with other elements. The route capable of producing hydrogen with zero GHG emissions is the electrolysis of water, for which the electricity for the process comes from renewable sources. All production routes result in the same end product, which highlights the need for certification of renewable hydrogen, a document that validates and guarantees H2 production standards. In Brazil, the Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) began issuing hydrogen certificates in November 2023, based on a monthly or quarterly analysis of the balance between the amount of renewable energy generated and the electricity consumed by the electrolyzer. In the context of the European Union, a possible buyer market for Brazilian hydrogen, the time correlation analyzed is monthly and will become hourly in 2030, which will have an impact on Brazil’s certification process. The aim of this study is therefore to certify and determine the levelized cost of hydrogen (LCOH) for a fictitious plant with 100 MW of installed capacity on an hourly basis, whose long-term Power Purchase Agreement (PPA) for the electrolysis process is signed with two associated renewable power plants: a wind power plant with 210 MW of installed capacity and a solar photovoltaic plant with 120 MW of installed capacity. The energy generation data was obtained from the website of the Operador Nacional do Sistema (ONS), and the costs involved for the H2 production plant were taken from secondary sources. The work concludes that, for an alkaline electrolyzer, the LCOH is 5.29 US$/kg and for a Proton Exchange Membrane (PEM) type electrolyzer, the cost is 5.92 US$/kg. In addition, around 80% of the H2 is certified as 100% from a renewable source in the hourly time correlation, while all the hydrogen falls into this classification in the monthly time correlation, considering an electrolyzer utilization factor of 95%.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/75468
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/8551048513174462
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2023_tcc_fppinheiro.pdf9,82 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.