EDEN - Economicimpacts

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



Onsite SMRNatural gas8

PortableHydride CapsulesHydride TruckChemical ReactionBiological Production7

FC transportLH2 filling stationLH2 truckLiquefactionGasificationBiomass6



Dedicated pipeline

Thermal conversionSolar heat5



Onsite electrolysisSolar PV4

FC transport LH2 filling station LH2 truckLiquefactionCentral electrolysisWave power3



GH2 truckCentral electrolysisWind2



Onsite electrolysisWind1

End useDistributionH2transport

1st

conversionCCSH2 productionFeedstock

Cadeias seleccionadas para análise – II



ShipImport H217



Onsite electrolysisEl Grid16



Dedicated pipeline

Central electrolysis

El Grid15



Dedicated pipeline

Central electrolysis

Nuclear14

FC transportGH2 filling stationGH2 truckBy-product13



GH2 TruckCCSGasificationCoal12



Dedicated pipeline

CCSGasificationCoal11



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

0

20

40

60

80

100

120

140

160

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mGrid electricityNatural gas no

CCS

Liquid hydrogen

Renewables

Nuclear

Toyota Prius

Emissões de CO2-equivalente por cadeia, transporte

autocarros 2030

0

500

1000

1500

2000

2500

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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

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300

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hFilling stationH2 distributionH2 liquefactionH2 productionFeedstock transportationFeedstock production

Custos por cadeia –transportes

5361

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170

126

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78 73

162 162

17

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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

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M€/

year

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

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10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

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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?

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