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EDEN - Economicimpacts

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  • 1. Impactos económicos e tecnológicos da introdução do Hidrogénio Hugo Seymour e Francisco Borges (IST)
  • 2. Apanhado geral • Introdução • Grupo final de cadeias seleccionado durante o 1º workshop (Porto) • Cenários de análise • Estimativa dos impactos relativos às cadeias de hidrogénio em 2030 – resultados provenientes da base de dados E3 • Distribuição das diferentes cadeias de hidrogénio no sistema (TIMES) • Discussão
  • 3. Introdução • Foco nos impactos económicos e tecnológicos da introdução das tecnologias de hidrogénio. – Custos relativos das cadeias de hidrogénio (E3) – Solução mais “barata” para suprimir as necessidades de hidrogénio em cada cenário (TIMES) • Referência adicional a impactos ambientais (CO2) • O objectivo da sessão é discutir os resultados preliminares: – São estes resultados os desejados para Portugal? – Deverá a visão ser alterada a fim de encorajar umas tecnologias e desencorajar outras?
  • 4. Cadeias seleccionadas para análise – I 1st Feedstock H2 production CCS H2 Distribution End use conversion transport Wind Onsite electrolysis GH2 filling station / FC transport / 1 distribution centre stationary Wind Central electrolysis GH2 truck GH2 filling station / FC transport / 2 distribution centre stationary Wave power Central electrolysis Liquefaction LH2 truck LH2 filling station FC transport 3 Solar PV Onsite electrolysis GH2 filling station / FC transport / 4 distribution centre stationary Solar heat Thermal conversion Dedicated GH2 filling station / FC transport / 5 pipeline distribution centre stationary Biomass Gasification Liquefaction LH2 truck LH2 filling station FC transport 6 Biological Chemical Reaction Hydride Truck Hydride Capsules Portable 7 Production Natural gas Onsite SMR GH2 filling station / FC transport / 8 distribution centre stationary Natural gas Central SMR CCS Dedicated GH2 filling station / FC transport / 9 pipeline distribution centre stationary
  • 5. Cadeias seleccionadas para análise – II 1st Feedstock H2 CCS H2 Distribution End use production conversion transport Natural Gas Central SMR CCS GH2 Truck GH2 filling station / FC transport / 10 distribution centre stationary Coal Gasification CCS Dedicated GH2 filling station / FC transport / 11 pipeline distribution centre stationary Coal Gasification CCS GH2 Truck GH2 filling station / FC transport / 12 distribution centre stationary By-product GH2 truck GH2 filling station FC transport 13 Nuclear Central Dedicated GH2 filling station / FC transport / 14 electrolysis pipeline distribution centre stationary El Grid Central Dedicated GH2 filling station / FC transport / 15 electrolysis pipeline distribution centre stationary El Grid Onsite electrolysis GH2 filling station / FC transport / 16 distribution centre stationary Import H2 Ship GH2 filling station / FC transport / 17 distribution centre stationary
  • 6. Cenários de Hidrogénio Transportes Percentagem de 2020 2030 2040 2050 frota automóvel a hidrogénio 3.3% 23.7% 54.4% 74.5% Cenário de alta penetração 0.7% 7.6% 22.6% 40.0% Cenário de Penetração moderada
  • 7. Cenários de Hidrogénio aplicações estacionárias Residencial Percentagem da procura 2020 2030 2040 2050 de calor para aquecimento de espaços proveniente de CHPs a Hidrogénio 1% 4% 8% 10% Cenário de alta penetração 0.1% 0.5% 2% 5% Cenário de Penetração moderada
  • 8. Cenários de Hidrogénio aplicações estacionárias Comercial Percentagem da 2020 2030 2040 2050 procura de calor para aquecimento de espaços proveniente de CHPs a Hidrogénio Cenário de alta 0.3% 1.3% 2.7% 3.3% penetração Cenário de Penetração >0% 0.2% 0.7% 1.7% moderada
  • 9. Base de dados E3 informação • Uma ferramenta para analisar o hidrogénio “from well to wheel” • Calculo do uso energético, emissões de Gases de efeito Estufa, outras emissões de poluentes e custos. • Usada previamente noutros estudos entre os quais, HyWays (2003-2007), CONCAWE/EUCAR/JRC (2003-2004), GM European Well-to-Wheel Study (2002)
  • 10. Resultados da base de dados E3 • Horizonte temporal 2030 • Procura de hidrogénio baseada nos Cenários de alta penetração. • Informação tecnológica proveniente do projecto Europeu HyWays, excepto: • Energia das Ondas – baseado em estimativas do plano de construção da planta de Póvoa do Varzim • Solar fotovoltaica – baseado em estimativas da planta em Serpa, Alentejo • Nuclear – Custos provenientes de estimativas da Comissão Europeia
  • 11. 01 a /O nS ho re 02 Wi a nd g/vkm /O /O nS nsi ho te re El e 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Wi ctr nd / 03 /C FC / W en ca r tra l ave Ele po ctr we T r/ ruc Ce ks ntr /F al Cc E le ar Liquid hydrogen c tr /L H2 Tru 04 a c ks /S /F ol a 05 r Cc a ar PV /S /O ol a r ns Th i te erm El e oc ct r / he m FC Cy ca 06 r a cl e s /B CCS /H io m 2P ass ip e / li ne Ga /F si fi c Renewables Cc atio ar n/ LH 2 08 Natural gas no Tru a /N c ks G /F P ip Cc 09 ar el in a e /N /O ns G/ ite Ce SM n tr al R/ SM FC 10 a R/ car CC /N S G/ /H Ce 2P n tr i pe al SM li ne /F R/ CC Cc S a /C 11 GH a 2 /H Tru c ard ks / Co FC al / c CC ar S/ 12 a H2 /H Pi p ard eli n e Co /F al / C Cc CS ar /C 13 GH 14 2 / a By tru c /D -pr k/ ed od FC uc ic a t ca ted H2 r nu /C cle GH Toyota Prius ar p 2T 15 ow a por cadeia, transporte ruc er k /E automóvel ligeiro 2030 / /F Ce le c Cc tric ntr ar al ity E le Mix Grid electricity c tr PT /H / 2p Ce ipe ntr al l ine Ele / .. ctr oly 16 a si Emissões de CO2-equivalente s/ /E H2 le c pip tric Nuclear ity el in e Mix /F PT . .. / On Si t e El e ctr / FC ca r
  • 12. 01 a /O nS ho re g/vkm 02 Wi a nd /O /O nS ns ho it e re E le Wi c tr nd 0 500 1000 1500 2000 2500 /F /C Cb en us tra lE le c 04 tr T a ruc /S ks ola 05 /F r Natural gas a without CCS PV C .. . /S /O ola r ns it e Th e rm Ele oc ctr / he m FC Cy bu s c le s/ 08 H2 a /N Pip e lin GP 09 e/ ipe a F.. . line /N G /O /C nsi te en tra SM l R SM R /F 10 /C Cb a us CS /N /H G/ 2P Ce ipe n tr al lin e SM R /F /C C.. . CS 11 a /C /H GH ard Coal with CCS 2T Co ru c ks al / CC / .. S 12 /H a /H 2P ipe ard line Co /F al / Cb CC S us /C 13 GH / By 2t r uc -pr od k/ F uc 14 t autocarros 2030 Cb a H2 us / /D CG ed ic a H2 T te d CCS ru c nu k/ c le 15 FC ar a po bu por cadeia, transporte /E s we lec r/ tr ic Ce ity ntr al Mix P Ele Natural gas with T/ ctr / 16 Ce .. a n tr /E al E lec lec tr ic tr o Emissões de CO2-equivalente ity l ys is Mix /H PT ... /O nS ite Ele ctr / FC bu s
  • 13. 01 a /O 02 nS a ho /O re nS Wi g/kWh nd ho re /O 03 / ns Wi 0 100 200 300 400 500 600 700 800 nd it e Wa /C ve Ele en po ctr tra we l r/ Ele Ce ctr nt r Tru al c ks El e c 05 04 tr / a a LH /S /S 2T ola ola ruc r rP ks Th V/ e rm On oc Filling station H2 production 06 sit H2 distribution he H2 liquefaction m eE a/ le c Cy Bio tr cle ma s/ ss Feedstock production H2 /G as Pip Feedstock transportation i fic eli ne atio 08 n/ a/ LH 09 NG 2T a/ Pi p NG ru c ks el i /C ne en 10 /O tra a/ ns lS ite NG MR SM /C R /C en CS tra lS /H MR 2P ipe /C 11 CS line a/ /C Ha rd GH Co 2T al 12 ru c /C ks a/ CS Ha /H rd 2P Co al ip e /C li n e 13 CS 14 /B /C a/ y -p GH De rod dic 2t uc ruc ate tH k 15 dn 2/ uc a/ CG l ea Ele H2 rp ctr ow Tr icit er uck yM /C ix en PT tra /C lE 16 en l ec tra a/ t r.. lE Ele lec ctr tro ic it l ys yM is ix / .. Emissões de CO2-equivalente por processo, transporte 2030 PT /O nS i te El e ctr
  • 14. 01 a M€/year /O 02 a nS /O ho re nS ho Wi 03 re nd /W /O Wi Solar nd av ns 0 20 40 80 100 120 140 160 180 it e /C ep ow en Ele er tra ctr lE 60 53 /C en le c photovoltaic t ra tr T lE ruc 05 l ec ks 04 a/ 61 tr / wind a/ So LH So la r 2T la r Th ruc PV Onshore e rm ks 06 99 /O oc ns he a/ m ite Bio Cy Ele ma cle ctr ss s/ 170 /G H2 as Pip i fic 08 atio eli n 09 e a/ n/ 126 a/ NG LH NG 2T Biomass Pi p /C 10 ru c el in en ks a/ 55 e/ tra NG lS On /C MR site en /C SM tra R CS 30 lS /H MR 11 2P /C ipe a/ CS Ha line /C 78 rd GH Co 12 2T al a/ /C ru c Ha CS ks 73 rd /H 14 Co 2P al a/ /C ip e 13 De CS /B dic li ne CCS ate /C 162 15 y-p transportes dn GH rod a/ ucl 2t uct Ele ea ruc H2 ctr k rp icit /C ow 162 yM er GH /C ix P 2T en T/ ruc k tra 17 Ce lE 16 n tr l ec al a/ tr / Ele Ele H2 ctr .. . ctr By-product ol y 104 icit sis yM /H Custos por cadeia – ix P 2p T/ i... 32 On Si t eE l ec tr 28 Nuclear Grid electricity
  • 15. g/kWh 01 b /O nS ho 02 re b Wi /O nd nS /O ho ns re it e Wi Ele nd -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 ctr /C / en FC tra l CH P Ele ctr 04 b Tru c 05 /S ks b ola / r /S FC PV ola r CH /O P Th ns e rm ite E oc he le c m tr / Cy FC cle s CH P /H 08 b 2P /N ip e G li n e 09 Pi p b /F C el i /N ne G CH / P /C On en site tra l SM 10 R SM b R /N /F C /C G CS /C CH P /H en tra 2P l SM ipe R line /C / FC CS 11 /C CH b P GH /H 2T ard C ru c oa ks l /F /C C CS 12 CH b P /H /H 2P 14 ard b ip e li n Co /D e al ed /F /C C ica CS CH te d P /C nu GH cl e 15 ar 2t b/ po ruc we Ele k/ r/ ctr FC Ce icit CH yM ntr P estacionárias 2030 al ix El e PT ct r /C /H en tra 2p 16 lE ipe por cadeia, aplicações lin lec b/ tro e.. Ele l ys ctr is icit /H yM 2p ix ipe PT lin /O e. .. nS i te El e Emissões de CO2-equivalente ctr /F C CH P
  • 16. 01 b /O nS 02 ho b re M€/year /O Wi nd nS /O ho re ns it e Wi nd Ele /C ctr 0 50 100 150 200 250 300 / en FC tra l C Ele HP 04 97 ctr b Tru /S 05 b ola c ks r /S /F PV ola CC /O r HP Th ns ite 100 e rm oc Ele he ctr m /F Cy CC cle 08 HP s/ b/ 265 H2 NG 09 Pip Pi p b/ eli n el in NG e/ e/ /C F.. . On en tra 154 s ite lS SM 10 MR R/ b/ /C NG FC CS /C CH /H P en 68 2P tra lS ipe MR line /F /C 11 CS CC b/ /C HP Ha 116 rd GH Co 2T al ru c /C ks 12 CS /F b/ /H ... Ha 2P rd 109 14 ip e Co al li ne b/ /C /F De CS dic CC /C ate HP GH dn 191 15 2t ucl ea ruc b/ rp k/ Ele ow FC er ctr CH /C ic it P yM en 192 tra ix P lE T/ l ec 16 Ce tr / b/ n tr H2 al Ele . .. Ele c tr 173 Custos por cadeia – c tr ic it ol y yM s is ix P /H T/ 2p On ip.. . 70 Si t eE l ec aplicações estacionárias tr / FC CH P 64
  • 17. TIMES Introdução • Cenário Base – Cenário gerado em condições normais “Business as usual” • Cenário 1- Alta penetração das tecnologias de Hidrogénio – Cenário gerado obrigando o modelo a usar tecnologias de hidrogénio de acordo com as taxas de alta penetração • Cenário 2 - Penetração moderada das tecnologias de hidrogénio – Cenário gerado obrigando o modelo a usar tecnologias de hidrogénio de acordo com as taxas de alta penetração
  • 18. Resultados do TIMES Custos totais do sistema • Cenário 1- Alta penetração das tecnologias de Hidrogénio + 5.86% em relação ao cenário base • Cenário 2 - Penetração moderada das tecnologias de hidrogénio + 3.75% em relação ao cenário base
  • 19. Resultados do TIMES Produção de hidrogénio Produção total de hidrogénio (PJ) 70 61.48 Alta penetração 60 Baixa penetração 46.43 50 40 33.42 PJ 30 20.59 18.30 20 5.95 4.29 10 0.73 0 2020 2030 2040 2050
  • 20. Resultados do TIMES Cadeias seleccionadas pelo modelo Cenário alta penetração - Biomassa (6) Cenário de penetração moderada - Biomassa (6) Produção de hidrogénio Produção de Hidrogénio SMR Central. (9) (10) SMR Central. (9) (10) SMR Onsite (8) SMR Onsite (8) 100% 100% 90% 90% 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% 0% 2020 2030 2040 2050 2020 2030 2040 2050
  • 21. Resultados E3 – sumário • Maiores emissões: – Electricidade da rede Nacional – SMR descentralizada – Produto secundário (assumindo o gás natural como fonte) – Carvão (mesmo com sequestro de carbono) • Maiores Custos: – Solar (mas existe uma grande incerteza em relação a custos) – Carvão com sequestro de carbono – Nuclear • Menores Custos: – Produto secundário – SMR – Electricidade da Rede – Vento
  • 22. Sumário de resultados TIMES • A produção de hidrogénio é dominada por tecnologias dependentes de gás natural • A biomassa revela-se importante suprimindo entre 5% a 8% das necessidades de hidrogénio
  • 23. Perguntas em aberto • É um sistema energético baseado maioritariamente em gás natural e em menor escala biomassa um futuro desejável para Portugal? • Um sistema desta natureza vai de encontro às necessidades nacionais de segurança de abastecimento? • Deveriam ser aplicadas medidas de mitigação de emissões mais fortes? • Deveriam mais renováveis ser “forçadas” a entrar neste sistema?