Publicação: Análise de impactos do processo de produção de hidrogênio com baixa emissão de carbono na qualidade da energia elétrica
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Resumo
A transição energética para uma matriz predominantemente renovável é uma realidade
almejada pela maior parte dos países no século XXI. A fim de se alcançar tal objetivo, estão
sendo realizados elevados investimentos em formas de energia alternativas que causem pouco
ou nenhum impacto ao meio ambiente. Como exemplo, pode-se citar o hidrogênio de baixa
emissão de carbono (também conhecido como hidrogênio verde), que se trata de um gás
hidrogênio produzido a partir de energia elétrica proveniente de fontes renováveis. Neste
contexto, o Brasil é parte importante desta estratégia, devido ao seu grande potencial em gerar
energia elétrica por fontes renováveis. Assim, espera-se que, nos próximos anos, sejam
inseridas diversas plantas de produção de hidrogênio verde na rede elétrica brasileira, como
forma de contribuir para a transição energética e alcançar as metas globais para redução das
emissões de gases do efeito estufa. Logo, é preciso analisar quais serão os impactos da inserção
destes novos equipamentos na rede, especificamente na qualidade da energia elétrica, visto que
o processo de produção de hidrogênio emprega dispositivos não-lineares que podem causar
distorções harmônicas nas formas de onda no ponto de acoplamento. Tendo em vista esta
problemática, neste estudo será apresentado um modelo computacional desenvolvido para
simulação de uma planta de hidrogênio verde, além dos resultados de simulações comparados
com medições realizadas em uma planta real. Assim, será possível avaliar os impactos causados
pela inserção de uma planta de hidrogênio verde na qualidade da energia elétrica e verificar a
eficácia do modelo computacional desenvolvido. Além destas análises, também será
apresentado um estudo complementar que avalia o compartilhamento de responsabilidade pelas distorções harmônicas observadas em um ponto de conexão de planta de produção deste gás, determinando as porcentagens de reponsabilidade pelas distorções harmônicas por parte do sistema supridor e do agente conectado no ponto de acoplamento. Os resultados deste estudo foram satisfatórios se comparados aos limites estabelecidos em norma, porém, por se tratar de um sistema pouco robusto, é importante repetir as análises para os diferentes tipos de sistema a serem implementados. Para estudos futuros, sugere-se uma representação do circuito de controle com maior nível de detalhes no modelo computacional, a fim de se obter resultados mais próximos dos parâmetros medidos.
Abstract
The energy transition to a predominantly renewable matrix is a reality desired by most countries
in the 21st century. In order to achieve this objective, high investments are being made in
alternative energy sources that cause little or no impact on the environment, especially green
hydrogen (hydrogen gas produced from electrical energy from renewable sources). In this
context, Brazil is an important part of this strategy, due to its great potential in generating
electrical energy from renewable sources. Therefore, it is expected that, in the coming years,
several green hydrogen production plants will be inserted into the Brazilian electricity grid, as
a way of contributing to the energy transition and achieving global goals for reducing
greenhouse gas emissions. So, it is necessary to analyse what will be the impacts of inserting
this new equipment into the electrical grid, specifically on the quality of electrical energy, as
they are non-linear devices and can cause harmonic distortions in the waveforms at the coupling
point. Considering this problem, this study will present a computational model developed to
simulate a green hydrogen plant, in addition to the simulation results compared with
measurements made in a real plant. Thus, it will be possible to evaluate the impacts caused by
the insertion of a green hydrogen plant on the quality of electrical energy and validate the
computational model developed. In addition to these analyses, a complementary study will also
be presented to evaluate the sharing of responsibility for observed harmonic distortions,
determining the percentages of responsibility for harmonic distortions on the part of the supply
system and the agent connected at the coupling point. The results of this study were satisfactory
when compared to the limits established by the standards. However, since it involves a
relatively non-robust system, it is important to repeat the analyses for different types of systems
to be implemented. For future studies, it is suggested to represent the control circuit with a
higher level of detail in the computational model in order to obtain results closer to the measured
parameters.
Palavras-chave
Qualidade da Energia Elétrica, Hidrogênio Verde, Distorções Harmônicas, Compartilhamento de Responsabilidade, Power Quality, Green Hydrogen, Harmonic Distortions, Harmonic Responsibility Sharing
Citação
CURY, Yasmin Delbany. Análise de impactos do processo de produção de hidrogênio com baixa emissão de carbono na qualidade da energia elétrica. 2025. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.228