Impactos económicos e tecnológicos da introdução do Hidrogénio

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
Feedstock
1
2
3
4
5
6
7
8
9
H2 production
Wind
Onsite electrolysis
Wind
Central electrolysis
Wave power
Central electrolysis
Solar PV
Onsite electrolysis
Solar heat
Thermal conversion
Biomass
Gasification
Biological
Production
Chemical Reaction
Natural gas
Onsite SMR
Natural gas
Central SMR
CCS
1st
conversion
Liquefaction
Liquefaction
CCS
H2
transport
Distribution
End use
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
GH2 truck
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
LH2 truck
LH2 filling station
FC transport
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
Dedicated
pipeline
GH2 filling station /
distribution centre
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stationary
LH2 truck
LH2 filling station
FC transport
Hydride Truck
Hydride Capsules
Portable
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
Dedicated
pipeline
Cadeias seleccionadas
para análise – II
10
11
12
13
14
15
16
17
Feedstock
H2
production
CCS
Natural Gas
Central SMR
Coal
Coal
1st
conversion
H2
transport
Distribution
End use
CCS
GH2 Truck
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
Gasification
CCS
Dedicated
pipeline
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
Gasification
CCS
GH2 Truck
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
GH2 truck
GH2 filling station
FC transport
By-product
Nuclear
Central
electrolysis
Dedicated
pipeline
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
El Grid
Central
electrolysis
Dedicated
pipeline
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
El Grid
Onsite electrolysis
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
GH2 filling station /
distribution centre
FC transport /
stationary
Import H2
Ship
Cenários de Hidrogénio
Transportes
Percentagem de
frota automóvel
a hidrogénio
2020
2030
2040
2050
Cenário de
alta
penetração
3.3%
23.7%
54.4%
74.5%
Cenário de
Penetração
moderada
0.7%
7.6%
22.6%
40.0%
Cenários de Hidrogénio
aplicações estacionárias
Residencial
Percentagem da procura
de calor para aquecimento
de espaços proveniente de
CHPs a Hidrogénio
2020
2030
2040
2050
Cenário de alta
penetração
1%
4%
8%
10%
0.5%
2%
5%
0.1%
Cenário de
Penetração moderada
Cenários de Hidrogénio
aplicações estacionárias
Comercial
Percentagem da
2020
procura de calor para
aquecimento de
espaços proveniente
de CHPs a Hidrogénio
2030
2040
2050
Cenário de alta
penetração
0.3%
1.3%
2.7%
3.3%
Cenário de Penetração
moderada
>0%
0.2%
0.7%
1.7%
Base de dados E3
informação
• 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
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Emissões de CO2-equivalente
por cadeia, transporte
automóvel ligeiro
2030
Grid electricity
Natural gas no
CCS
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Toyota Prius
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Natural gas
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Emissões de CO2-equivalente
por cadeia, transporte
autocarros 2030
2500
Coal with CCS
1500
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Emissões de CO2-equivalente
por processo, transporte 2030
Filling station
H2 distribution
H2 liquefaction
H2 production
Feedstock transportation
Feedstock production
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300
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Solar
Custos
por
cadeia
–
photovoltaic
Nuclear
transportes
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170
160
140
100
162
80
61
78
40
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Biomass
162
120
126
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CCS
By-product
Grid electricity
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Emissões de CO2-equivalente
por cadeia, aplicações
estacionárias 2030
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Custos por cadeia –
aplicações estacionárias
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250
200
191
97
100
116
68
192
154
173
150
109
70
64
50
0
TIMES
Introdução
• 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 TIMES
Custos 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 TIMES
Produção de hidrogénio
Produção total de hidrogénio (PJ)
70
60
61.48
Alta penetração
Baixa penetração
46.43
PJ
50
40
33.42
30
20.59
20
10
4.29
0.73
18.30
5.95
0
2020
2030
2040
2050
Resultados do TIMES
Cadeias seleccionadas
pelo modelo
Cenário alta penetração Produção de hidrogénio
Biomassa (6)
SMR Central. (9) (10)
Cenário de penetração moderada Produção de Hidrogénio
SMR Onsite (8)
SMR Central. (9) (10)
SMR Onsite (8)
100%
100%
90%
90%
80%
80%
70%
70%
60%
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Biomassa (6)
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2030
2040
2050
2020
2030
2040
2050
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?