Análise dos desafios técnico-operacionais e de integração de sistemas de produção de hidrogênio verde baseados em energia solar fotovoltaica

Abstract

Resumo: A crescente preocupação com as mudanças climáticas e a necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa têm impulsionado o interesse no hidrogênio de baixa emissão de carbono como vetor energético estratégico. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo analisar o uso da energia solar fotovoltaica para a produção de hidrogênio por meio de eletrólise da água, considerando principalmente as tecnologias de eletrólise alcalina (AE) e de membrana de eletrólito polimérico (PEM). Para alcançar esse objetivo, foi realizada uma revisão da literatura técnica e científica, com ênfase na eficiência energética, nos custos nivelados de hidrogênio (LCOH), nos aspectos operacionais e nas condições de integração com diferentes arranjos de sistemas energéticos. Foram também aplicadas matrizes SWOT a fim de sintetizar os pontos fortes, fracos, oportunidades e ameaças associados a cada tecnologia e a três cenários de integração: sistemas on-grid, off-grid com baterias e sistemas híbridos. A partir dessa abordagem, busca-se contribuir para a compreensão do papel do hidrogênio na transição energética, destacando as potencialidades e limitações das diferentes rotas de produção associadas à energia solar fotovoltaica

Abstract: The growing concern about climate change and the need to reduce greenhouse gas emissions have driven the interest in low-carbon hydrogen as a strategic energy vector. In this context, this study aims to analyze the use of solar photovoltaic energy for hydrogen production through water electrolysis, focusing mainly on alkaline electrolysis (AE) and proton exchange membrane (PEM) technologies. To achieve this goal, a review of technical and scientific literature was carried out, emphasizing energy efficiency, levelized cost of hydrogen (LCOH), operational aspects, and integration conditions with different energy system configurations. SWOT matrices were also applied to synthesize the strengths, weaknesses, opportunities, and threats associated with each technology and three integration scenarios: on-grid, offgrid with batteries, and hybrid systems. This approach seeks to contribute to a better understanding of the role of hydrogen in the energy transition, highlighting the potential and limitations of different production pathways associated with photovoltaic energy