17 Nov08 Nelson Pereira

25 de Novembro de 2008 125 de Novembro de 2008

Agroenergia - Carlos Pinho 1

Logística e Produção de HidrogénioLogística e Produção de Hidrogénio

25 de Novembro de 2008 2

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


• 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



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)


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


• 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


• 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);




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.




• 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



• 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



• 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



• 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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