25 de Novembro de 2008 125 de Novembro de 2008
Agroenergia - Carlos Pinho 1
Logística e Produção de HidrogénioLogística e Produção de Hidrogénio
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Figura 1 – Sistema energético de hidrogénio (Jensen e Ross, 2000)
Fontes de Fontes de EnergiaEnergia
Termólise e ciclos
termoquímicosSolar
Biomassa
Combustíveis fósseis
Eólica
Geração de
electricidade
Electrólise
Reformação
Gasodutos
Veículos
Gasoso
Líquido
Indústria
Transportes
Residencial /
Comercial
Electricidade
Produção de HidrogénioProdução de Hidrogénio DistribuiçãDistribuiçãoo
de de hidrogéniohidrogénio
ArmazenamentArmazenamentoo
de hidrogéniode hidrogénio
Logística e Produção Hidrogénio
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• Aumento do conhecimento e desenvolvimento das tecnologias de suporte (produção de hidrogénio em especial utilizando fontes de energia renovável, armazenamento e logística do hidrogénio) para a utilização do hidrogénio como vector energético.
• Levantamento do “Estado da Arte” das tecnologias de suporte– Identificação das vantagens de cada tecnologia em estudo;
– Identificação das barreiras à utilização da tecnologia;
– Perspectivas de utilização em massa;
– Concepção e desenvolvimento de unidades experimentais de produção de hidrogénio (nomeadamente por reformação e electrólise), contemplando os desenvolvimentos internacionais recentes nestas tecnologias;
– Desenvolvimento de modelos laboratoriais e experimentais de reservatórios para armazenamento de hidrogénio utilizando aços e materiais compósitos;
– Identificação de condições de operação e promoção da definição de normas de boas práticas relacionadas com as questões de segurança no manuseamento e armazenamento do hidrogénio.
Objectivos do projecto EDEN – PPS 5Objectivos do projecto EDEN – PPS 5
Logística e Produção Hidrogénio
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ElectróliseReformação a vapor (instalação de modelo à escala laboratorial)
Gasificação e pirólise de biomassa
Fotobiológica (algas verdes e cianobactérias)Termólise e ciclos termoquímicos
Reservatórios a alta pressãoHidretos metálicosHidretos químicos
Legislação e normasLaboratórios
Instalações industriais
Serviços
Purificação (PSA e membranas de Pd)
Logística e Produção Hidrogénio
Trabalho efectuado no projecto EDEN – PPS 5Trabalho efectuado no projecto EDEN – PPS 5
PPS 5Desenvolvimento das tecnologias de
suporte
Levantamento do estado da arte
Produção de H2
Logística de H2
Armazenamento de H2
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• O novo paradigma energético pressupõe a penetração com grande significado
das energias renováveis em todas as suas formas.
• O Hidrogénio será o vector ideal para armazenamento e distribuição de
energia produzida por fontes renováveis. Torna-se importante desenvolver a
vertente da produção de H2 através de energia de fontes renováveis
através criando-se competências nacionais numa área que, julga-se, terá
importância futura.
Produção Hidrogénio
Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5
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• Desenvolvimento de sistemas autónomos de pequena dimensão para
produção de H2 por electrolisadores, alimentados pela energia eléctrica
produzida em aerogeradores ou com eventual associação a unidade
hidroeléctrica ou, em alternativa, sistemas geotérmicos de baixa entalpia;
• Criação de instalações piloto para testar a possibilidade de gerar hidrogénio via
ciclo de Westinghouse, alimentado eléctrica e termicamente através da
combinação de painéis fotovoltaicos com concentradores solares
(temperaturas pretendidas da ordem dos 800ºC);
Produção Hidrogénio
Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5
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Utilização de combustíveis fósseis para produção de hidrogénio
• Na reformação de metanol poderá ser produzido um catalisador com
elementos activos para oxidação parcial e realizando-se testes de modo a
obter um reactor auto-térmico;
• Na instalação laboratorial já existente (IST) poderão ser realizados testes
para a reformação de etanol com vapor de água, onde a amostragem de
gases será efectuada em contínuo, tal como o foi para os ensaios de
reformação de metanol;
• Desenvolvimento de sistemas de captura de CO2.
Produção Hidrogénio
Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5
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• Membranas de paládio:
– construção de membranas compósitas que façam uso dos metais
refractários (como nióbio, vanádio, tântalo ou zircónio)
– avaliação da relação entre espessura da membrana e estabilidade
– validar a possibilidade de substituição das membranas de paládio puro por
estas que fazem uso deste elemento apenas em pequenas quantidades,
diminuindo, consideravelmente, o seu custo de produção.
Purificação de Hidrogénio
Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5
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• A avaliação de sistemas de armazenamento teve em consideração
factores como a densidade energética, o custo, a segurança, entre outros.
Até agora, nenhum sistema disponível satisfaz os requisitos necessários para
uma ampla aceitação, o que tem promovido um grande esforço de
investigação nesta área.
• Foi construída uma unidade experimental que permite a avaliação das
propriedades de hidretos metálicos. Com base nos resultados dever-se-á
aprofundar os estudos relativos ao armazenamento de hidrogénio utilizando
esses hidretos e a sua incorporação em pequenos reactores.
Distribuição e Armazenamento
Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5Sugestões para projectos futuros, baseadas nos resultados do PPS 5
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• Os estudos desenvolvidos demonstraram o interesse na aplicação do conceito Produção/contentorização de Hidrogénio a partir da hidrólise catalítica de soluções alcalinas de borohidreto de sódio com a utilização do combustível sob demanda. Estão já em desenvolvimento novos processos capazes de aumentar a solubilidade do hidrogénio na fase líquida e assim incrementar a capacidade de armazenamento do sistema;
• Encontra-se em fase de instalação e testes um sistema de ensaios de muito alta pressão (2100 bar) que permitirá atingir novas capacidades de validação: projecto Modefil – base para o fortalecimento do know-how interno nos domínios dos
reservatórios de muito alta pressão– construção de reservatórios de pequena dimensão para uma aplicação da
SRE;
• Está em fase de apreciação interna a preparação de um projecto que visa o estudo da questão da permeabilidade dos polímeros ao hidrogénio com vista ao desenvolvimento de soluções baseadas em liners plásticos.
Distribuição e Armazenamento
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• Actualização contínua da normalização vigente para todos os processos que envolvam o uso do hidrogénio;
• Criação de entidades responsáveis pela fiscalização do ciclo de vida destes sistemas, havendo por isso necessidade de fornecer formação contínua aos agentes dessas entidades.
• Como o transporte de hidrogénio em veículos é sempre problemático deve-se estudar em alternativa a via do metanol, quer por recurso a células de combustível a metanol directo, quer pela via da reforma do metanol nos próprios veículos, tanto em reformadores dedicados como no seio das próprias células de alta temperatura. – Criação e desenvolvimento de sinergias entre o sector energético e o sector
químico. O metanol é uma das mais importantes matérias-primas da indústria química e num futuro onde as fontes de energia de origem fóssil venham a escassear, o caminho do metanol produzido a partir de fontes renováveis poderá ser uma opção interessante em termos de adequabilidade prática, para estes dois sectores.
Logística do Hidrogénio
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