UMA COLABORAÇÃO GLOBAL PARA PESQUISA E INOVAÇÃO EM TECNOLOGIAS DO HIDROGÊNIO

2020 RELATÓRIO ANUAL

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TASK 39

FINAL REPORT
Hydrogen in the Maritime.

Coordinated by Ingrid Schjølberg
Norwegian University of Science and Technology.
October 2021

TASK 38 – POWER-TO-HYDROGEN AND HYDROGEN-TO-X

POWER – TO – X DEMONSTRATION ROADMAP 

Report coordinated by
Olfa Tlili, Sébastien de Rivaz, and Paul Lucchese
CEA-Université-Paris-Saclay
JunIO 2021

SERVIÇOS DE REDE
Os electrolisadores e células de combustível poderiam prestar serviços à rede, tanto serviços auxiliares (regulamentos de frequência e reservas) como de equilíbrio da rede.

Task 38

ELECTROLISIS
A electrólise é uma das vias mais promissoras para a futura produção de hidrogénio. Dividindo a molécula da água nos seus componentes (hidrogénio e oxigénio) com electricidade num dispositivo electroquímico chamado electrolisador.

TiD: Renewable Hydrogen Production

Task 38 - Task 35 - Task 33 - Task 9 - Task 4

Task 5

REFORMA - RACHADURA DIRECTA
O hidrogénio pode ser produzido a partir de combustíveis fósseis (hidrogénio cinzento/castanho/azul/turquesa). As emissões de GEE associadas dependerão do processo utilizado e se a CAC é aplicada na instalação.
Actualmente, a principal via de produção de hidrogénio é a reforma do metano a vapor utilizando gás natural.

Task 33 - Task 23 - Task 16 - Task 9 - Task 1

COMBUSTÍVEL FOSSIL
A electricidade utilizada na electrólise também pode ser (parcialmente) fornecida por centrais eléctricas que usam combustíveis fósseis, e é transportada através da rede para o electrolisador. Esta fonte conduz a elevadas emissões de GEE.

Task 38

NUCLEAR
Tanto a electricidade como o calor produzidos nas centrais nucleares podem ser utilizados para a produção de hidrogénio por electrólise.
As principais vantagens são a estabilidade e as baixas emissões.

TiD: Hydrogen from Nuclear Energy

Task 25

VENTO E SOLAR
Os electrolisadores podem alimentar-se directamente a partir de centrais de energias renováveis (eólica, solar, hidroeléctrica...). Com zero emissões associadas ao processo, o hidrogénio produzido seria verde. Isto apresenta um desafio principal: a intermitência (factores de carga médios - baixos para o electrolisador).

Task 38 - Task 24

BIOMASSA
O hidrogénio pode ser produzido a partir de biomassa e produtos relacionados (tais como bioálcoois, biogás...) através de vários processos: reforma a vapor, vias fotobiológicas...

TiD: Renewable Hydrogen Production

Task 35 - Task 34 - Task 27 - Task 21 - Task 15 - Task 9

MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE R&D
Há também outras vias de produção de hidrogénio a ser investigadas, com um TRL mais baixo ou uma implementação mais baixa, como a fotólise da água, a termólise, a divisão termoquímica da água...

TiD: Renewable Hydrogen Production

Task 35 - Task 26 - Task 25 - Task 20 - Task 14 - Task 10 - Task 9 - Task 6

ARMAZENAMENTO DE HIDROGÉNIO
O armazenamento de hidrogénio é um dos passos críticos em toda a cadeia de valor.
O hidrogénio é difícil de armazenar: como gás, tem 7% da densidade do ar e como líquido, 7% da densidade da água. À pressão atmosférica, o H2 liquefaz-se abaixo de -253°C.

TiD: Underground Hydrogen Storage

Task 40

Task 31 - Task 22 - Task 17 - Task 12 - Task 7

CONVERSOR PARA COMPONENTES CONDUTORES
O hidrogénio pode ser convertido através de reacções químicas em outros componentes com maior densidade mais fáceis de armazenar e transportar, tais como metanol, amoníaco, portadores de hidrogénio orgânico líquido (LOHC)...

TiD: Hydrogen Export Value Chains

AGRICULTURA
O hidrogénio é o principal componente do amoníaco (NH3), utilizado principalmente na produção de fertilizantes.
EXPORTAÇÕES ABRANGIDAS
No mundo globalizado em que vivemos, existe um grande mercado potencial para o comércio internacional de hidrogénio. Produzindo hidrogénio em grandes quantidades nas regiões com acesso a electricidade a baixo custo e/ou bons recursos de energias renováveis e exportando-o para outros países.

TiD: Hydrogen Export Value Chains

APLICAÇÕES RESIDENCIAIS
O hidrogénio pode ser utilizado para cobrir as necessidades energéticas dos edifícios (tanto em termos de electricidade como de calor). As unidades de produção combinada de calor e electricidade são muito adequadas para esta aplicação (CHP).

Task 29

APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
O hidrogénio pode ser utilizado na indústria de três maneiras: como matéria-prima, como forma alternativa para descarbonizar processos (por exemplo, redução do ferro) e/ou para produzir calor de alta qualidade.
POWER TO POWER
O hidrogénio pode ser transformado em electricidade utilizando células de combustível. Uma das principais aplicações disto é o que é conhecido como "Power to power" quando o excesso de electricidade renovável é utilizado para produzir hidrogénio que é depois armazenado e transformado novamente em electricidade quando a produção renovável não satisfaz a demanda.

Task 38

VEÍCULOS A PILHAS DE COMBUSTÍVEL
O hidrogénio pode ser utilizado para descarbonizar o transporte quer directamente utilizando motores de combustão interna quer em veículos eléctricos, produzindo electricidade a bordo utilizando células de combustível

Task 28

CONVERTER PARA COMBUSTÍVEIS SINTÉTICOS
O hidrogénio também pode ser convertido em combustíveis sintéticos para descarbonizar a aviação e a navegação.

Task 39

APLICAÇÕES PRIMÁRIAS
O hidrogénio pode ser utilizado para descarbonizar sectores primários tais como a mineração e o processamento de minerais.

TiD:Hydrogen Applications in the Mining, Resources and Mineral Processing Sectors

SEGURIDAD
A segurança do hidrogénio é um tema transversal que tem sido historicamente coberto no Hydrogen TCP através de Tasks que estudam exaustivamente todas as etapas da cadeia de valor do ponto de vista da segurança.

Task 37

Task 31 - Task 19 - Task 7

DADOS E MODELAÇÃO
A representação correcta do hidrogénio na modelização do sistema energético é fundamental para definir correctamente os cenários de descarbonização. A validação dos dados relativos ao hidrogénio é fundamental.

Task 41

Task 30 - Task 13 - Task 8 - Task 3

ANÁLISE DO SISTEMA ENERGÉTICO
O hidrogénio tem muitas aplicações transversais e pode ser produzido por várias fontes de energia, pelo que será a chave para o acoplamento sectorial e para um futuro sistema energético integrado.

Task 38

Task 29 - Task 18 - Task 11

LCA
A avaliação do ciclo de vida de toda a cadeia de valor do hidrogénio e de todas as etapas dos processos é necessária para compreender plenamente as implicações da implementação destas tecnologias.

Task 36

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