Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação no Setor Energético José Augusto Perrotta [email protected]

Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação

no Setor Energéticono Setor Energético

José Augusto PerrottaJosé Augusto [email protected]@ipen.br

X Congresso Brasileiro de Energia - Rio de Janeiro - 26 a 28 de outubro de 2004

Motivação ao Tema

Discussão (paralelo) sobre forma de condução:

Programa Nacional de Desenvolvimento Autônomo em Energia Nuclear

(décadas 80 e 90)

Programa Nacional de Desenvolvimento Autônomo de Células a Combustível

(Início - 2002 / 2004)


Programa Autônomo Nuclear

Características

Programa Nacional de Caráter Estratégico

Cliente/Mercado Principal - Estado Brasileiro / Marinha

Aplicação para Propulsão Naval

Cliente/Mercado Potencial - Sistema Energético

Recursos Financeiros - Governamentais somente

Necessidade de P&D&I autônoma (sem transferência tecnológica)

Informação Restrita (sigilo de resultados) - restrição a patentes e publicações



Características

Necessidade de Gerar Infra-estrutura centralizada : laboratórios, oficinas, protótipos, etc.

Baseado em um Instituto de Pesquisa: IPEN/CNEN-SP

Gerenciamento Matricial na Execução do Programa

Capacitação Técnica - (O que fazer; como fazer; porque fazer, RH, etc.) (IPEN e COPESP CTMSP)

Gerenciamento Operacional - (Projetos, Recursos financeiros e contratos) (COPESP CTMSP)

Suporte de consultorias nacionais: universidades, institutos de pesquisa; empresas de engenharia, indústrias, etc.



Características

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COORDENAÇÃO

RE

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OS

GERENCIAMENTO TÉCNICOG

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CIA

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EP

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JET

OS



Características

Papel importante do IPEN no desenvolvimento e utilização de infra-estrutura laboratorial experimental:

Reator de potência zero (IPEN/MB-01)

Circuitos experimentais em termo-hidráulica

Plantas pilotos do ciclo do combustível

Engenharia de reatores e do combustível nuclear

Segurança nuclear e garantia da qualidade

Papel importante da indústria nacional na execução de itens, as vezes em condições comerciais desfavoráveis



Resultados

A competência técnica existente associada aos recursos assegurados geraram resultados importantes:

Domínio do ciclo do combustível :Conversão,Enriquecimento,Reconversão,

Fabricação de elementos combustíveis.

Engenharia de Reatores : Construção do primeiro reator nacional (IPEN/MB-01)Construção do protótipo de terra do submarino nuclear

(PWR - 50 MWt) (em andamento)

Instalações do CTMSP : São Paulo e ARAMAR - Iperó



Resultados

Resultados decorrentes:

Nacionalização dos combustíveis e continuidade de operação do Reator IEA-R1 do IPEN (produção de radioisótopos)

Avanços nas áreas de engenharia nuclear, materiais, laser, química, qualidade, etc.

Formação de Recursos Humanos altamente especializados

Suporte à operação e análise de defeitos em combustíveis das Usinas Angra 1 e 2.

Implantação comercial de planta de enriquecimento (INB)

Possibilidade futura do setor energético através de centrais nucleares utilizando a tecnologia desenvolvida


Células a Combustível

Conceito

Dispositivo eletroquímico que converte energia

química em eletricidade e calor

Tipos de CaC:

PEMFC; PAFC;PEMFC; PAFC;

SOFC; MCFCSOFC; MCFC


Células a Combustível Política para o Hidrogênio

O MME coordena a elaboração de uma Política para o Hidrogênio

Competências: Comercialização e uso: MME Atividades de pesquisa e desenvolvimento: MCT Atividades de demonstração: MME e MCT

Interesse comercial do MME pelo hidrogênio

Produção de H2: etanol (prioridade), eletrólise da água utilizando energia secundária de hidroelétricas, biomassa e gás natural

Utilização: geração distribuída e sistemas isolados de geração (prioridade), ônibus urbanos


Células a Combustível Programa Brasileiro - MCT

O escopo central do PROCaC é desenvolver um conjunto de ações que viabilizem a criação de uma tecnologia nacional em sistemas energéticos baseados em células a combustível que, a médio prazo, habilite o país a tornar-se internacionalmente competitivo nessa área tecnológica.


Programa Brasileiro de Células a Combustível

Características

Programa Nacional de Caráter de Desenvolvimento

Cliente/Mercado Principal - Sociedade / Eletricidade

Aplicação para Energia Distribuída

Cliente/Mercado Potencial - Setor de Transporte; Baterias

Recursos Financeiros - Governo, Estatais, Iniciativa Privada

Incentivo Público + Esforço Privado Recompensa Pública + Benefício Privado

Interesse em P&D&I autônoma com transferência para o setor produtivo e aplicação no mercado

Informação Incentivada - necessidade de proteção com patentes



Características

Necessidade de Gerar Infra-estrutura (não centralizada): laboratórios, oficinas, protótipos, etc.

Baseado em Redes Cooperativas Nacionais

Coordenação do MCT na Execução do Programa

Capacitação Técnica - (O que fazer; como fazer; porque fazer, RH, etc.) (Redes Cooperativas)

Gerenciamento Operacional - (Projetos, Recursos financeiros, etc.) (MCT + Financiadores)

Necessidade de Fomentar a Capacitação de Recursos Humanos


Universidades Institutos de Pesquisa

Centros de Pesquisa

Empresas Fabricantes

Empresas Investidoras

Mercado / Usuários

Projeto 1

Projeto 2

REDE 1

Eletroquímica e CaC

Projeto n

Projeto 1

Projeto 2

REDE 2

Obtenção de Hidrogênio Projeto n

Projeto 1

Projeto 2

REDE 3

Sistemas CaC

Projeto n

Projeto 1

Projeto 2

REDE 4

Gestão

Projeto n

Fundos Setoriais

CTEnerg; CTPetro; VerdeAmarelo

Órgãos de Fomento

Mantenedores Financiadores

$$11

Capital Próprio

Capital Privado

$$22 $$33 $$44 $$55 $$66


Características


Programa Célula a Combustível do IPEN

Motivação

Histórico IPEN:

Domínio do ciclo do combustível nuclear

Projeto, Construção e Operação de Reatores Nucleares

Competência no desenvolvimento de materiais cerâmicos

Processos eletroquímicos de obtenção de metais de terras raras e

urânio metálico

Experiência em sistemas de engenharia aplicada à área nuclear

NUCLEAR ENERGIA

Movimento Mundial para Economia do Hidrogênio




Concepção do Programa

O Programa prevê uma atuação institucional com participação das várias áreas de competência do ipen, salvaguardando a propriedade intelectual em todo desenvolvimento tecnológico e de inovação.

O foco do Programa é a geração distribuída de energia elétrica.



Objetivos do Programa

Tópicos:

Desenvolvimento de pesquisa e tecnologia na área de células a combustível dos tipos PEMFC e SOFC.

Desenvolvimento de pesquisa e tecnologia na área de produção e purificação de hidrogênio.

Desenvolvimento de pesquisa na área de sistemas de células a combustível.

Desenvolvimento de infra-estrutura laboratorial buscando a sustentação, o estado da arte e a excelência nas áreas de atuação em células a combustível para aplicação estacionária.

Desenvolvimento de protótipos de células a combustível utilizando tecnologia própria, buscando otimização de componentes, processos, sistemas e desempenho operacional.



Objetivos do Programa

Tópicos: (continuação)

Desenvolvimento de sistemas integrados para geração de energia elétrica distribuída, permitindo ao ipen ter uma geração de energia elétrica independente com base em tecnologia de células a combustível.

Prestação de serviços de engenharia e laboratoriais atendendo demanda do segmento produtivo na qualificação e certificação da tecnologia de células a combustível.

Transferência tecnológica para o segmento produtivo e garantia de fluxo de recursos para projetos.

Oferecimento de cursos e orientação de alunos de pós-graduação do ipen/USP, além de cursos de treinamento em geral.

Estudos de mercado e de impacto social, ambiental, financeiro e tecnológico na matriz energética nacional.



Organização

COORDENAÇÃO

APOIOADMINISTRATIVO

GESTÃO DAQUALIDADE

ÁREAS DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO

PEMFC SOFC SISTEMAS REFORMAEletrocatálise

Fotoprodução de hidrogênio

Desenvolvimento de novamembrana fluorada

Processos de fabricação decomponentes

Scalling up

Testes/validação

Modelos

Síntese, processamento ecaracterização de materiaise componentes

Processos de fabricação decomponentes

Testes/validação

Modelos

Módulo

Sistemas

Inversor

I&C

Confiabilidade

Simulação de Processo

Bancadas de Teste

Integração de sistemas

Rede

Qualificação

Amônia

Etanol

Mercado de combustíveis

Outras alternativas

Projetos Protótipos; Sistemas Integrados; Rede



Gestão de Recursos

Humano:

Financeiro:

Órgãos de Fomento

Fundos Setoriais (Editais; PROCaC)

Parcerias (Empresas)

Gestão PEMFC SOFC REFORMA SISTEMA TotalDoutor 1/2 3/4 1/3 1/2 0/2 7/13Mestre 0/0 3/2 1/0 3/1 0/4 7/7

Superior 0/1 2/3 2/7 0/3 0/1 4/15Técnico 0/2 1/0 0/2 0/1 0/1 1/6

Total 1/5 9/9 4/12 4/7 0/8 18/41Tempo Integral/Tempo ParcialFuncionários; Bolsistas; Alunos de Doutorado, Mestrado eIniciação Científica



Laboratório PEMFC



Laboratório de Reforma

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