SISTEMA INTEGRADO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO VERDE, OXICOMBUSTÃO DE BIOGÁS E CAPTURA DE CARBONO

Resumo

Propõe-se e avalia-se um sistema integrado que associa: (i) eletrólise alcalina/PEM movida por eletricidade eólica, (ii) uma unidade termelétrica de oxicombustão de biogás tratado com captura de CO₂ e (iii) a recirculação do vapor d’água condensado para prover parte da água de eletrólise. O objetivo é estabelecer um modelo simples, transparente e escalável que relacione a razão de potências do sistema (x = potência de eletrólise/potência elétrica da oxicombustão) aos balanços de água e oxigênio, e, a partir disso, identificar o ponto de menor custo nivelado do hidrogênio (LCOH). Desenvolveu-se um modelo analítico de duas razões: yw(x)=Ke/x (água ofertada/demandada) e yO2(x)=C.x (oxigênio ofertado/demandado), cujos parâmetros são função da eficiência elétrica da termelétrica, estequiometria de CH₄, excesso de O₂, recuperação de condensado e consumo específico da eletrólise. Os resultados mostram três zonas operacionais e dois pontos notáveis: autossuficiência hídrica (x=Ke) e autossuficiência de O₂ (x=1/C). Para premissas realistas (água barata e O₂ caro), o LCOH mínimo ocorre em x=1/C. No ponto ótimo, com biogás comprado a preço comercial representativo, estimam-se: LCOH ≈ US$ 3,90/kg H₂, VPL@8% ≈ US$ 59 M, TIR ≈ 29% e payback descontado ≈ 4,2 anos. Conclui-se que a integração proposta é tecnicamente consistente e economicamente promissora, sujeita a sensibilidade aos preços de biogás e eletricidade.