Analysis of seawater electrolysis technologies for green hydrogen production - Azevedo, Marcelo Xavier Ribeiro de (2022)
O objetivo deste estudo é compreender a viabilidade técnica e económica da instalação e operação de uma central de desalinização para fornecer água a um processo de eletrólise de água de larga escala (GW). A central de produção de hidrogénio deve ser alimentada por fontes renováveis tais como energia eólica e solar fotovoltáico. A divulgação de investimentos significativos na produção de hidrogénio na região de Sines torna importante a análise detalhada da operação deste tipo de sistema que acarreta desafios relativamente às reservas de eletricidade e água. Água, em particular água doce, é um recurso escasso na zona sul de Portugal e a instalação de uma indústria que usa grandes quantidades de água nos processos pode causar pressão considerável nas reservas existentes. Dada a proximidade da região ao Oceano Atlântico, é relevante avaliar a instalação da central de desalinização e analizar o impacto geral dessa opção na produção de hidrogénio. A operação da unidade de desalinização é analizada do ponto de vista técnico, ao considerar que é necessário produzir água para fornecer as necessidades instantâneas do eletrolizador. Isto é feito ao dividir um ano em intervalos de uma hora e estimar a quantidade de água a produzir em cada hora, considerando a eficiência da dissociação de água do eletrolizador. A unidade de desalinização é ajustada para utilizar o máximo dos excessos de produção de eletricidade das fontes de energia renováveis que alimentam o eletrolizador. Do ponto de vista económico, dois parâmetros foram analizados. Primeiro o custo nívelado de água desalinizada é estimado e comparado com o custo de água da rede. Verificou-se que o custo nívelado de água desalinizada é inferior ao custo de água potável fornecida às indústrias locais pelo serviço municipal de águas de Sines (Águas de Santo André). Segundo, o impacto no custo nivelado de hidrogénio é analizado. Verificou-se que a instalação e operação da unidade de desalinização aumenta o custo nivelado de hidrogénio por menos de 1%. Desalinização de água do mar demonstra ser uma alternativa tecnicamente e economicamente viável para produzir água para uma central de eletrólise de larga escala que poderá aliviar a pressão de fontes locais de água doce.