Banca de QUALIFICAÇÃO: CLEYDSON TIAGO FERREIRA RUFINO

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : CLEYDSON TIAGO FERREIRA RUFINO
DATA : 27/09/2024
HORA: 09:00
LOCAL: sala 414 CTEC e via Meet
TÍTULO:

Estudos Energético, Exergético, Exergoeconômico e Exergoambiental (4E) da Produção de Hidrogênio Verde em Eletrolisadores de Óxido Sólido (SOEC)

PALAVRAS-CHAVES:

Heliostátos, painel fotovoltaico, banco de baterias, custo, impacto ambiental

PÁGINAS: 109
RESUMO:

O aumento da demanda de energia mundial e o uso de combustíveis fosseis são fatores que incentivam o aquecimento global. A redução de emissões de gases de efeito estufa (GEE) e as fontes de energias limpas, melhora as economias e a segurança energética mundial. A utilização do hidrogênio verde como vetor de energia é um das ações em busca da descarbonização do planeta. As células eletrolisadoras são as mais utilizadas mundialmente para produzir hidrogênio através da água. A célula de sólido óxido possui a maior eficiência entre elas, porém sua desvantagem é a faixa de operação de temperatura entre 600 a 1000°C. O objetivo geral dessa dissertação é desenvolver a análise exergética, exergoeconômica e exergoambiental um sistema de produção de hidrogênio verde acionado pela célula de eletrólise de óxido sólido (SOEC). O sistema possui 60 módulos de eletrolisadores com capacidade de 1,88 kg/h de hidrogênio por módulo, sendo 112,8 kg/h de capacidade total. Cada módulo consome 16,79 kg/h de água. O campo solar supre uma taxa de calor constante de 873 kW com 3307 Heliostátos. Cada módulo é suprido por 52,17 kW de eletricidade através de 163 painéis fotovoltaicos com 76 baterias de 220 Ah e 12 Volts. A célula opera a 950°C com densidade de corrente de 2500 A/m2 com voltagem de 1,043 V. Sua eficiência energética global é de 93,97%. O maior erro relativo do modelo foi de 2,75% para estimar a voltagem. As menores eficiências exergéticas foram no campo solar de 18,48% e do trocador de calor #2 com 24,43%. O sistema de armazenamento de sal fundido e as baterias permitem que as células operam num período de 9 horas das 9 h às 18 h. O custo total de aquisição dos equipamentos foi de 28,05 MUS$. Os maiores custos do sistema foram: O campo solar de torre e Heliostátos de 13,42 MUS$, seguido pelo conjunto de painéis fotovoltaicos e banco de baterias de 12,51 MUS$ e em terceiro lugar as células eletrolizadoras de 2,056 MUS$. O custo do hidrogênio é de 84,26 US$/GJ ou 9,953 US$/kg ou 0,8948 US$/m3. O custo da eletricidade produzida nos painéis com baterias foi de 46,13 US$/GJ ou 0,1660 US$/kWh. O componente com pior desempenho sobre o ponto de vista Exergoeconômico é o conjunto de painéis fotovoltaicos com baterias com maior taxa de destruição de exergia de 39,41 US$/h e fator Exergoeconômico de 18,02%. O componente com menor valor do fator exergoeconômico é o trocador de calor #1 com f=3,42 %. O componente com maior potêncial de melhoria com menor esforço é o campo solar de torre e Heliostátos, cuja diferença relativa de custo é de 1975,0.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 1753416 - EDUARDO JOSÉ CIDADE CAVALCANTI
Interno - 3254216 - ALVARO AUGUSTO SOARES LIMA
Externo à Instituição - THIAGO DE OLIVEIRA MACEDO - CEFET/RJ