Simulação da produção de hidrogênio para armazenamento de energia a partir de fontes renováveis

Abstract

A maior participação das fontes renováveis nas matrizes elétricas mundiais e o cenário de transição energética ampliam as discussões sobre segurança energética e confiabilidade da rede. Nesse sentido, o armazenamento de energia com a utilização de hidrogênio verde se apresenta com uma alternativa para auxiliar a penetração das fontes renováveis intermitentes nesse contexto. O presente trabalho aborda a avaliação e simulação de um sistema de armazenamento de hidrogênio verde capaz de produzir energia elétrica, em horários de maior demanda energética, a partir de sua combustão em uma turbina a gás hidrogênio, que opera a 100% a gás hidrogênio e 30% a gás hidrogênio, no município de Caicó (RN). Para tanto, foram dimensionados três sistemas: sistema de geração de energia solar fotovoltaica de capacidade de 60 MW; sistema de produção de hidrogênio por eletrólise da água de capacidade de 2,2 MW; e sistema de geração de energia a gás hidrogênio de capacidade de 15 MW. Os resultados indicam que o sistema de geração solar fotovoltaica produziu, mensalmente, de 50 MWh a 77 MWh de energia para abastecer o sistema de produção de hidrogênio, que produziu 742,4 toneladas de hidrogênio por ano. A energia armazenada em hidrogênio foi injetada na rede elétrica diariamente nos períodos de maior demanda reduzindo seu pico, em média, em 25,4 MW, para o caso da turbina a 100% hidrogênio, e 72,37 MW, para o caso da turbina a 30% hidrogênio. Ademais, o armazenamento de energia elétrica em hidrogênio verde e sua conversão em eletricidade se mostrou com uma alternativa para a aplicação de sistemas de armazenamento associados a fontes renováveis de energia, com benefícios técnicos, financeiros e ambientais.