Autor(es):
Velosa, José Joaquim Matos 
Data: 2011
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/8320
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Engenharia mecânica; Energias renováveis; Hidrogénio; Pilhas de combustível
Descrição
Esta dissertação tem como objectivo principal analisar o desempenho
económico, energético e ambiental no uso de pilhas de combustível
alimentadas a hidrogénio em substituição da electricidade fornecida pela rede
eléctrica em edifícios residenciais. O hidrogénio é gerado no edifício utilizando
fontes renováveis, como por exemplo, solar e eólica.
Considerou-se para o estudo um edifício localizado na região de Faro e
analisaram-se os sistemas típicos portugueses com o objectivo de estabelecer
uma comparação dos seus custos e benefícios, em termos ambientais assim
como energéticos e económicos, relativamente aos sistemas a hidrogénio. O
edifício deverá ser considerado auto-suficiente, e a ligação à rede só será
utilizada em caso de avaria ou manutenção dos componentes.
O HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) desenvolvido
pelo NREL (National Renewable Energy Laboratory) é usado neste estudo
para simular a operação do sistema e calcular, para cada configuração, os
parâmetros técnicos, económicos e ambientais que o caracterizam.
O custo total dos sistemas (NPC) e o custo de electricidade produzida por kWh
(COE) são os dois principais parâmetros utilizados para realizar uma análise
económica entre os sistemas de energia considerados. Os incentivos fiscais
actualmente existentes por parte do governo não serão considerados na
análise económica deste estudo, pois devido à situação económica actual
portuguesa encontram-se em constante mudança.
Neste estudo é ainda feito uma análise de situações para as quais diferentes
configurações que utilizam o hidrogénio poderão tornar-se competitivas num
futuro próximo.
As emissões de CO2, CO, NOx, SO2, hidrocarbonetos não queimados e
partículas serão utilizadas como indicadores para analisar o desempenho
ambiental de cada sistema considerado.
Em termos conclusivos, os sistemas a hidrogénio revelam-se atractivos se o
custo dos painéis fotovoltaicos diminuir 50% e se verificar um aumento do
custo global de electricidade também em 50 %. This master’s thesis has the primary goal of analysing the economic,
energetic and environmental performance of hydrogen/fed of fuel cells
used as a replacement for electricity obtained from the electric
grid for residential buildings. The hydrogen is produced in the building
using renewable energy sources, in this particular case, solar.
The study considered a building located in the region of Faro. Typical
Portuguese thermal equipment and systems were analysed to establish a
comparison between them and hydrogen-based systems in what concerns costs
and environmental, energetic and economic benefits. The building is assumed to
be self-sufficient and the connection to the grid is only considered for situations
of malfunction or maintenance.
The software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables)
developed by NREL (National Renewable Energy Laboratory, USA) is used in
this study to perform systems simulation and compute, for each scenario and
configuration, the technical, economic and environmental parameters that
characterize them.
The total systems’ cost (NPC) and the cost of produced electric energy
per kWh (COE) are the two main parameters, used to perform the economic
analysis for the energy systems considered. The tax benefits given by the
government will not be considered in the analysis due to the uncertainty about
their continuity due to the current Portuguese economic situation.
An analysis of different configurations using hydrogen that may become
competitive in a near future is also performed.
The CO2, CO, NOx, SO2, unburnt hydrocarbons, and particles emissions will be
used as indicators to analyze the environmental performance of each system
being considered.
On the basis of the analyses conducted, it can be concluded that fuel cells
supplied with electrolytic hydrogen produced by photovoltaic systems are
competitive if the cost of these systems is reduced by 50% and the price of
the grid electricity increases by 50%. Mestrado em Engenharia Mecânica
