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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Metodologia para estimativa das emissões evitadas de gases de efeito estufa na geração de energia elétrica a partir do hidrogênio eletrolítico obtido através da energia vertida turbinável
Title Alternative: Methodology for estimation of greenhouse gases avoided emissions in electricity generation from electrolytic hydrogen obtained by spilled turbinable energy
Author: Campanholo, Tatiane Regina, 1983-
Advisor: Cavaliero, Carla Kazue Nakao, 1971-
Abstract: Resumo: Diante da atual perspectiva do crescimento da população mundial e consequente aumento da demanda energética e dos problemas ambientais causados pelos recursos fósseis, surge a necessidade de se buscar alternativas energéticas para um futuro próximo, dentre elas o uso do hidrogênio como vetor energético. No Brasil, a dificuldade em atender o aumento da demanda de energia elétrica a partir de novos empreendimentos hidrelétricos, devido aos problemas ambientais e aos altos custos de investimento a eles associados, torna-se necessário encontrar alternativas para aumentar a produção de eletricidade em usinas existentes no país. Uma das opções é o aproveitamento de uma energia excedente chamada de Energia Vertida Turbinável, disponível em algumas usinas hidroelétricas, para a produção de hidrogênio eletrolítico, o qual pode ser convertido em eletricidade em horário de maior demanda. Além de ser uma medida de eficiência energética, essa medida também pode reduzir as emissões de carbono do Sistema Interligado Nacional do Brasil, ao evitar a operação de sistemas térmicos que utilizam combustíveis fósseis. Neste contexto, foi proposta uma metodologia para estimar as emissões evitadas de gases de efeito estufa da geração de eletricidade no horário de ponta de carga a partir do uso do hidrogênio eletrolítico obtido através de um mix de energia vertida turbinável e energia firme, usando como tecnologias de conversão turbinas a gás e células a combustível. Para aplicar a metodologia, esta tese considerou o estudo de caso de duas usinas hidroelétricas localizadas no Sul do Brasil: Barra Grande e Campos Novos. Na usina Barra Grande os resultados obtidos mostraram que o custo total do hidrogênio eletrolítico produzido foi de 0,33 US$.m-3. A energia elétrica gerada no horário de ponta de carga usando turbina a gás e célula a combustível foi estimada em 3.497 e 4.547 MWh.ano-1, respectivamente. Essa quantidade de energia gerada resultou em uma redução das emissões de carbono de 1.172 e 1.625 tCO2e.ano-1. Já na usina Campos Novos o custo total do hidrogênio eletrolítico foi de 0,32 US$.m-3. A geração de eletricidade foi de 4.106 e 5.339 MWh.ano-1, respectivamente, resultando em uma redução das emissões de carbono de 1.771 e 2.303 tCO2e.ano-1

Abstract: With the growing world population and consequence increasing energy demand and environmental problems caused by fossil fuels, it becomes necessary to seek alternative energy sources for the near future, among them the use of hydrogen as energy carrier. In Brazil, with the difficulty to attend increased demand for electricity from new hydropower plants, because of all environmental issues and high investment costs related to them, it becomes necessary to find alternatives to increase electricity production in existing power plants in the country. One concept is the use of excess energy called Spilled Turbinable Energy, available in some hydropower plants, for the production of electrolytic hydrogen, which can be converted into electricity in highest demand hours. Besides being an energy efficiency measure, this measure can also reduce carbon emissions from the National Interconnected System of Brazil, avoiding the operation of thermal systems based on fossil fuels. In this context, it was proposed a methodology to estimate the avoided greenhouse gases emissions of electricity generation in the load peak hours from the electrolytic hydrogen obtained by spilled turbinable energy and grid energy mix, using gas turbines and fuel cells as conversion technologies. To apply this methodology, this thesis considers the case study of two hydropower plants located in the South of Brazil: Barra Grande and Campos Novos. In hydropower plant Barra Grande the results showed that the total cost of electrolytic hydrogen produced was 0.33 US$.m-3. The electricity generated at load peak hours using gas turbine and fuel cell was estimated in 3,497 and 4,547 MWh.year-1, respectively. This amount of electricity generated resulted in a reduction of carbon emissions equal to 1,172 and 1,625 tCO2e.year-1. In hydropower plant Campos Novos the total cost of electrolytic hydrogen was 0.32 US$.m-3. The electricity generation was 4,106 and 5,339 MWh.year-1, respectively, resulting in a reduction of carbon emissions equal to 1,771 and 2,303 tCO2e.year-1
Subject: Hidrogênio
Eletrólise
Turbinas a gas
Células a combustível
Energia elétrica
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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