Estudo do efeito da sazonalidade no cálculo de custos de H2 verde

Abstract

O Hidrogénio Verde é considerado uma fonte de energia promissora, especialmente no contexto da transição energética, sendo nos dias de hoje visto como uma alternativa limpa e sustentável aos combustíveis fosseis. No entanto, a sua produção pode ser influenciada pelos efeitos da sazonalidade, uma vez que depende diretamente de fontes de energia renováveis. Este projeto de dissertação, tem como objetivo estudar os efeitos da sazonalidade nos custos de produção de Hidrogénio Verde. Para tal, procurou-se desenvolver alguns cenários, com diferentes tipos de fontes de energia e de água, para entender como a sazonalidade afetava a disponibilidade de recursos renováveis e como esta disponibilidade afetava os custos de produção de H2. Foram desenvolvidos quatro cenários de produção de H2, dois com fonte de energia renovável, produzida localmente e dois com energia proveniente da rede para entendermos, como estas fontes de energia se comportam em separado e combinadas. Na recolha dos dados, recorreu-se a várias ferramentas, como o Hyjack, para dimensionar o eletrolisador, o Sistema de Informação Geográfica Fotovoltaica, para dimensionar o sistema fotovoltaico, e à plataforma MIBEL, para recolher dados sobre as energias renováveis. Após a recolha, procedeu-se à análise das informações obtidas e, realizou-se o cálculo do custo do Hidrogénio Verde. Como era de esperar, o custo de produção, do Hidrogénio Verde, que obteve um valor mais baixo, é proveniente dos cenários que utilizam as fontes de energia renováveis, mas em contrapartida o investimento inicial é elevadíssimo, devido à necessidade de construir um parque fotovoltaico, com baterias e de um eletrolisador. Por outro lado, o custo de produção, mais elevado, é resultante dos cenários que utilizam como fonte de energia a rede, mas em compensação, o investimento inicial é bastante menor (em comparação com os cenários das energias renováveis), só tendo a despesa do eletrolisador.

Green Hydrogen is considered a promising energy source, especially in the context of the energy transition, and is now seen as a clean and sustainable alternative to fossil fuels. However, the effects of seasonality can influence the production of Hydrogen, as it depends directly on renewable energy sources such as wind, solar and water. This dissertation studies the effects of seasonality on the production costs of green Hydrogen, we have tried to develop some scenarios, with different types of energy and water sources, in order to understand how seasonality affected the availability of renewable resources and how this availability affected the production costs. Four scenarios were developed for Hydrogen production, two with a renewable energy source, and two, with energy from the grid, in order to understand how these energy sources behave separately and in combination, to come to which is the most reliable source for Hydrogen production. Data was collected using various tools, such as Hyjack, to size the electrolyser (CAPEX, OPEX, production capacity, among other data); the Photovoltaic Geographic Information System, to size the photovoltaic system (expected energy per month, system power, etc.); and the MIBEL platform, to collect data on the costs of renewable energies and the amount of energy they produce. After data has been collected, the electrolyser and photovoltaic systems has been dimensioned, the information and data for each scenario was analyzed. And, finally, the cost of Green Hydrogen was calculated. As expected, the lowest production cost for Green Hydrogen comes from the scenarios that use renewable energy sources, but, on the other hand, the initial investment is extremely high, due to the need of photovoltaic parks, batteries and an electrolyzer. On the other hand, the higher production costs result from the scenarios where the grid is the source of energy, but, on the other hand, the initial investment is much lower (compared to renewable energy scenarios), we only have the expense of the electrolyzer. This difference in values is mainly due to the discrepancy between the electricity costs produced locally and those of the grid. Local electricity production through a photovoltaic system always achieves lower energy costs compared to energy from the grid, regardless of whether it requires an initial investment.