ANÁLISE TERMOECONÔMICA DE USINAS CCGT-CSP ALIMENTADAS POR GÁS NATURAL E HIDROGÊNIO.

Resumo

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise termoeconômica do Custo Nivelado da Eletricidade (LCOE) de uma usina de ciclo combinado a gás (CCGT) acoplada a um sistema de energia solar concentrada (CSP), projetada e analisada por meio do software TRNSYS. A usina termelétrica possui combustão híbrida, misturando hidrogênio com gás natural em proporções de 20% e 40% do volume total de hidrogênio, em dois casos distintos. Este estudo também tem como objetivo calcular o Custo Nivelado do Hidrogênio (LCOH). O trabalho apresenta grande relevância, uma vez que a literatura ainda não contém estudos aprofundados sobre esse tipo de usina. Nesse sentido, dois métodos foram utilizados para atingir os objetivos propostos: o primeiro consiste na separação dos casos de custo nivelado em cenários baixo, médio e alto e no cálculo dos custos nivelados para cada um desses casos; o segundo baseia-se em uma abordagem de Monte Carlo, com o objetivo de compreender a influência estatística de custos aleatórios, como o custo do combustível. No primeiro método, para o caso com 20% de hidrogênio, o LCOE variou de 4,61 a 8,01 US¢/kWh, com um valor médio de 6,17 US¢/kWh. Para o caso com 40% de hidrogênio, o LCOE variou de 4,52 a 7,81 US¢/kWh, com um valor intermediário de 6,02 US¢/kWh. Em termos de LCOH, os valores para 20% de hidrogênio variaram de US$ 3,42/kg a US$ 5,72/kg, com valor médio de US$ 4,48/kg. Para 40% de hidrogênio, o LCOH variou entre US$ 3,36/kg e US$ 5,59/kg, com valor médio de US$ 4,39/kg. A partir disso, pode-se concluir que o LCOE é significativamente reduzido no caso com 40% de hidrogênio em comparação ao caso com 20% de hidrogênio. Observa-se uma redução de 1,95% no cenário de custos baixos, de 2,43% no cenário médio e de 2,50% no cenário de custos altos, valores que são significativos para os custos de eletricidade. No que se refere à abordagem de Monte Carlo, foi possível construir uma distribuição que representa a variação estatística do LCOE em função da probabilidade do preço do combustível.