Post on 13-Jun-2015
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Impactos económicos e tecnológicos da introdução do
Hidrogénio Hugo Seymour e Francisco
Borges (IST)
Apanhado geral
• Introdução
• Grupo final de cadeias seleccionado durante o 1º workshop (Porto)
• Cenários de análise
• Estimativa dos impactos relativos às cadeias de hidrogénio em 2030 – resultados provenientes da base de dados E3
• Distribuição das diferentes cadeias de hidrogénio no sistema (TIMES)
• Discussão
Introdução
• Foco nos impactos económicos e tecnológicos da introdução das tecnologias de hidrogénio. – Custos relativos das cadeias de hidrogénio (E3)– Solução mais “barata” para suprimir as necessidades de
hidrogénio em cada cenário (TIMES)• Referência adicional a impactos ambientais (CO2)• O objectivo da sessão é discutir os resultados
preliminares:– São estes resultados os desejados para Portugal?– Deverá a visão ser alterada a fim de encorajar umas
tecnologias e desencorajar outras?
Cadeias seleccionadas para análise – I
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Dedicated pipeline
CCSCentral SMRNatural gas9
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Onsite SMRNatural gas8
PortableHydride CapsulesHydride TruckChemical ReactionBiological Production7
FC transportLH2 filling stationLH2 truckLiquefactionGasificationBiomass6
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Dedicated pipeline
Thermal conversionSolar heat5
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Onsite electrolysisSolar PV4
FC transport LH2 filling station LH2 truckLiquefactionCentral electrolysisWave power3
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
GH2 truckCentral electrolysisWind2
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Onsite electrolysisWind1
End useDistributionH2transport
1st
conversionCCSH2 productionFeedstock
Cadeias seleccionadas para análise – II
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
ShipImport H217
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Onsite electrolysisEl Grid16
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Dedicated pipeline
Central electrolysis
El Grid15
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Dedicated pipeline
Central electrolysis
Nuclear14
FC transportGH2 filling stationGH2 truckBy-product13
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
GH2 TruckCCSGasificationCoal12
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
Dedicated pipeline
CCSGasificationCoal11
FC transport / stationary
GH2 filling station / distribution centre
GH2 TruckCCSCentral SMRNatural Gas10
End useDistributionH2transport
1st
conversionCCSH2
productionFeedstock
Cenários de Hidrogénio Transportes
40.0%22.6%7.6%0.7%Cenário de Penetração moderada
74.5%54.4%23.7%3.3%Cenário de alta penetração
2050204020302020Percentagem de frota automóvel a hidrogénio
Cenários de Hidrogénioaplicações estacionárias
Residencial
5%2%0.5%0.1%Cenário de Penetração moderada
10%8%4%1%Cenário de alta penetração
2050204020302020Percentagem da procura de calor para aquecimento de espaços proveniente de CHPs a Hidrogénio
Cenários de Hidrogénioaplicações estacionárias
Comercial
1.7%0.7%0.2%>0%Cenário de Penetração moderada
3.3%2.7%1.3%0.3%Cenário de alta penetração
2050204020302020Percentagem da procura de calor para aquecimento de espaços proveniente de CHPs a Hidrogénio
Base de dados E3informação
• Uma ferramenta para analisar o hidrogénio “from well to wheel”
• Calculo do uso energético, emissões de Gases de efeito Estufa, outras emissões de poluentes e custos.
• Usada previamente noutros estudos entre os quais, HyWays (2003-2007), CONCAWE/EUCAR/JRC (2003-2004), GM European Well-to-Wheel Study (2002)
Resultados da base de dados E3
• Horizonte temporal 2030• Procura de hidrogénio baseada nos Cenários de alta
penetração.• Informação tecnológica proveniente do projecto Europeu
HyWays, excepto:• Energia das Ondas – baseado em estimativas do plano
de construção da planta de Póvoa do Varzim • Solar fotovoltaica – baseado em estimativas da planta
em Serpa, Alentejo• Nuclear – Custos provenientes de estimativas da
Comissão Europeia
Emissões de CO2-equivalente por cadeia, transporte automóvel ligeiro 2030
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CCS
Liquid hydrogen
Renewables
Nuclear
Toyota Prius
Emissões de CO2-equivalente por cadeia, transporte
autocarros 2030
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FC
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Coal with CCS
Natural gaswithout CCS
Natural gas withCCS
Emissões de CO2-equivalente por processo, transporte 2030
0
100
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300
400
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700
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hFilling stationH2 distributionH2 liquefactionH2 productionFeedstock transportationFeedstock production
Custos por cadeia –transportes
5361
99
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126
55
30
78 73
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17
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20
40
60
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Emissões de CO2-equivalente por cadeia, aplicações
estacionárias 2030
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Custos por cadeia –aplicações estacionárias
97 100
265
154
68
116 109
191 192173
70 64
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CHP
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TIMESIntrodução
• Cenário Base– Cenário gerado em condições normais “Business as usual”
• Cenário 1- Alta penetração das tecnologias de Hidrogénio– Cenário gerado obrigando o modelo a usar tecnologias de
hidrogénio de acordo com as taxas de alta penetração
• Cenário 2 - Penetração moderada das tecnologias de hidrogénio– Cenário gerado obrigando o modelo a usar tecnologias de
hidrogénio de acordo com as taxas de alta penetração
Resultados do TIMESCustos totais do sistema
• Cenário 1- Alta penetração das tecnologias de Hidrogénio
+ 5.86% em relação ao cenário base
• Cenário 2 - Penetração moderada das tecnologias de hidrogénio
+ 3.75% em relação ao cenário base
Resultados do TIMESProdução de hidrogénio
Produção total de hidrogénio (PJ)
4.29
20.59
46.43
61.48
0.735.95
18.30
33.42
010203040506070
2020 2030 2040 2050
PJ
Alta penetraçãoBaixa penetração
Resultados do TIMESCadeias seleccionadas
pelo modelo
Cenário alta penetração - Produção de hidrogénio
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
2020 2030 2040 2050
Biomassa (6)
SMR Central. (9) (10)
SMR Onsite (8)
Cenário de penetração moderada - Produção de Hidrogénio
0%
10%
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30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2020 2030 2040 2050
Biomassa (6)
SMR Central. (9) (10)
SMR Onsite (8)
Resultados E3 – sumário
• Maiores emissões:– Electricidade da rede Nacional– SMR descentralizada– Produto secundário (assumindo o gás natural como fonte)– Carvão (mesmo com sequestro de carbono)
• Maiores Custos:– Solar (mas existe uma grande incerteza em relação a custos)– Carvão com sequestro de carbono – Nuclear
• Menores Custos:– Produto secundário– SMR– Electricidade da Rede– Vento
Sumário de resultados TIMES
• A produção de hidrogénio é dominada por tecnologias dependentes de gás natural
• A biomassa revela-se importante suprimindo entre 5% a 8% das necessidades de hidrogénio
Perguntas em aberto
• É um sistema energético baseado maioritariamente em gás natural e em menor escala biomassa um futuro desejável para Portugal?
• Um sistema desta natureza vai de encontro às necessidades nacionais de segurança de abastecimento?
• Deveriam ser aplicadas medidas de mitigação de emissões mais fortes?
• Deveriam mais renováveis ser “forçadas” a entrar neste sistema?