Avaliação paramétrica de massa e energia de uma planta de produção hidrogênio verde por eletrólise alcalina da água.
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Data
2024
Autores
Castro da Silva, Marcelo Alvaro de
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Resumo
A molécula de hidrogênio (H2) é um vetor energético que pode ser utilizado para armazenar energia química de fonte renovável conhecido como hidrogênio verde, ou mesmo como fonte de energia fóssil quando encontrado em jazida natural. Em qualquer um dos casos pode ser transformado através de processos termoquímico como combustão ou em processos eletroquímicos como os presentes nas células a combustível. Apesar do seu potencial na cadeia produtiva das fontes renováveis, desafios persistem na produção, armazenamento, distribuição em larga escala e uso. Investir na eficiência da produção de hidrogênio verde é crucial, pois contribui com a redução das emissões de carbono, diversificação da matriz energética, impulsionar a inovação tecnológica e trazer consequências favoráveis na meta do aquecimento global. O desenvolvimento deste trabalho tem como objetivo calcular fatores que influenciam a eficiência de produtividade de hidrogênio por eletrólise alcalina da água em uma na Planta de Produção de Hidrogênio Verde, localizada no Parque Tecnológico de Itaipu, e fazer uma análise paramétrica entre dois modelos de determinação da eficiência termodinâmica de produção do hidrogênio. Dados elétricos são medidos para determinar as potências, o consumo de energia e a eficiência. A tomada dos dados elétricos e de fluxo de hidrogênio são feitas de forma quase contínua, com intervalos entre 10 e 20 segundos, o que facilita a abordagem cálculo matemático e traz uma maior exatidão dos parâmetros de energia e volume. Os dados medidos são usados para validar e corrigir os valores calculados termodinamicamente e, em conjunto, utilizados para avaliar a nova eficiência do processo. Os resultados obtidos desse trabalho foram de uma eficiência termodinâmica mais alta do que vinha sendo calculada (mais de 7,78 %) e uma produtividade de 82,09% comparada ao nível nominal. Este resultado confirma que novos estudos são possíveis para averiguar um rendimento mais preciso do processo como um todo, e que a instalação de novos dispositivos de leitura de dados se mostra de extrema importância, criando cenários futuros de análises e ciências para a Planta de Produção de Hidrogênio Verde.
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Energia.
Palavras-chave
Análise energética, análise mássica, eficiência energética