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
Tasks Abertas
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.
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
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.
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.
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.
As principais vantagens são a estabilidade e as baixas emissões.
TiD: Hydrogen from Nuclear Energy
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).
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.
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 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).
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.
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
CONVERTER PARA COMBUSTÍVEIS SINTÉTICOS
O hidrogénio também pode ser convertido em combustíveis sintéticos para descarbonizar a aviação e a navegação.
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.
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 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.
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.
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