Orientadores: Ennio Peres da Silva, João Carlos Camargo

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Este trabalho faz, a partir da determinação do mercado paraguaio atual de hidrogênio usado como insumo químico, uma análise técnico-econômica da viabilidade de atender este mercado a partir do hidrogênio eletrolítico produzido com o uso da disponibilidade existente de eletricidade. Para...

Resumo: Este trabalho faz, a partir da determinação do mercado paraguaio atual de hidrogênio usado como insumo químico, uma análise técnico-econômica da viabilidade de atender este mercado a partir do hidrogênio eletrolítico produzido com o uso da disponibilidade existente de eletricidade. Para isso, dois modos de operação da planta de produção industrial de hidrogênio eletrolítico, para os quais foi desenvolvido um modelo matemático para o dimensionamento deles, no qual foram consideradas as principais características e eficiências dos equipamentos que compõem as plantas industriais. Segundo os resultados do levantamento do mercado paraguaio atual de hidrogênio, os principais setores consumidores são os de síntese de ureia para uso agrícola e de metanol. A seguir foi realizada uma análise econômica da produção industrial desses produtos a partir de hidrogênio eletrolítico tendo sido verificado que a instalação de uma planta industrial de ureia para uso agrícola de 600 mil t?ano de capacidade visando atender o MERCOSUL oferece viabilidade econômica com TIR = 14%, VPL = US$ 28.691.471 e IL = 1,10 e TIR = 16%, VPL = US$ 31.560.620 e IL = 1,76 para os dois modos de operação da planta de amônia eletrolítica, respectivamente. Porém, a instalação de uma planta industrial de metanol sintético de 66 mil t?ano a partir de hidrogênio eletrolítico para atender os mercados paraguaio e brasileiro não oferece potencial econômico no Paraguai no momento para os dois modos de operação da planta de hidrogênio eletrolítico tendo sido verificado que o projeto tornar-se-á viável se o custo de produção do hidrogênio eletrolítico for US$ 1,50?kg ou a capacidade de produção da planta industrial de metanol for o dobro, ou seja, superior a 132 mil t?ano de metanol verificando-se que acima desse valor o custo de produção do hidrogênio eletrolítico cai consideravelmente correspondendo a um ganho de escala significativo

Abstract: From the evaluation of the current Paraguayan hydrogen market, this work aims to present a technical-economic feasibility analysis to satisfy this market with electrolytic hydrogen produced from available hydroelectricity. First of all, two operation modes of electrolytic hydrogen facility...

Abstract: From the evaluation of the current Paraguayan hydrogen market, this work aims to present a technical-economic feasibility analysis to satisfy this market with electrolytic hydrogen produced from available hydroelectricity. First of all, two operation modes of electrolytic hydrogen facility were proposed and a mathematical model was established considering the main features and efficiencies of the equipment that compose the industrial facilities. According to results of current Paraguayan hydrogen market evaluation, the main industrial sectors that consume hydrogen were urea and methanol synthesis. Secondly, an economic analysis of industrial production of those products from electrolytic hydrogen was carried out. The installation of a 600 thousands ton?year urea production facility using electrolytic hydrogen to supply the MERCOSUR market is economically feasible with IROR = 14%, NPV = US$ 28,691,471, PI = 1.10 and IROR = 16%, NPV = US$ 31.560.620, PI = 1.76 for both operation modes of electrolytic ammonia facilities, respectively. Nevertheless, the installation of a 66 thousands ton?year methanol production facility using electrolytic hydrogen to supply Paraguayan and Brazilian markets did not offer economic potential at the moment. To turn that project feasible, electrolytic hydrogen production cost should to be US$ 1.50?kg or methanol production capacity should to be higher than 132 thousands ton?year to decrease electrolytic hydrogen production cost due to economy of scale