Estudo do potencial de conversão de excedente de produção elétrica renovável em gases renováveis

Abstract

A introdução de fontes de energia renovável na rede nacional e redução de fontes con- vencionais acarreta o desafio da volatilidade energética que as caracteriza. Fontes fotovoltaicas fornecem energia apenas com exposição solar e eólicas, só quando quando a velocidade do vento está dentro dos parâmetros, ao contrário de energia proveniente de fonte térmica que permite um fornecimento constante e previsível. Como tal torna-se imperativo a adoção de tecnologias que permitam aumentar a flexi- bilidade da rede, armazenando excesso de produção em períodos que esta seja maior que a necessidade de consumo e fornecendo quando a produção não for suficiente. Esta dissertação vai explorar a possibilidade de utilização de hidrogénio para este efeito. O objetivo deste trabalho foi construir um modelo que simule, para uma rede com excedente de produção energética, a conversão dessa energia em hidrogénio e a consequente reconver- são para energia. Foram utilizadas estimativas de produção eólica e fotovoltaica para a rede portuguesa assim como estimativas do consumo energético. Foram estudados diferentes ce- nários para diferentes capacidades instaladas de pilha de combustível e eletrolisador assim como diferentes preços de armazenamento. Conclui-se que as estimativas de produção energética fotovoltaica e eólica não são de ser suficientes para satisfazer o consumo estimado. No entanto o cenário mais favorável ao sistema de hidrogénio prevê um tempo de amortização de 17,8 anos

The introduction of renewable energy sources into the national grid and the reduction of conventional sources brings with it the challenge of energy volatility that characterizes them. Photovoltaic sources only supply energy when the sun is shining and wind energy only when the wind speed is within parameters, unlike thermal energy, which provides a constant and predictable supply. It is therefore imperative to adopt technologies that make it possible to increase the flexibility of the grid, storing excess production in periods when it is greater than the demand and supplying it when production is not sufficient. This dissertation will explore the possibility of using hydrogen for this purpose. The aim of this work was to build a model that simulates, for a grid with an excess of energy production, the conversion of this energy into hydrogen and the consequent reconversion into energy. Estimates of wind and photovoltaic production for the Portuguese grid were used, as well as estimates of energy consumption. Different scenarios were studied for different fuel cell and electrolyzer installed capacities, as well as different storage prices. It can be concluded that the estimates of photovoltaic and wind energy production are not sufficient to meet the estimated consumption. However, the most favorable scenario for the hydrogen system predicts a payback time of 17.8 years