Eficiência Energética: Impulsionando Energia Renovável com Hidrogênio em Centros de Controle Operacional

Leandro Coutinho

Analista De Marketing Produtos E Verticais

A transição energética está cada vez mais presente no cotidiano do mercado de Óleo & Gás. Mesmo que as empresas de Óleo & Gás ainda precisem sustentar as demandas por energia de forma tradicional, ações para mudança de paradigma já estão sendo executadas.

Em projetos dessa magnitude, muita coisa precisa ser considerada. Para citar apenas alguns exemplos, a quantidade de matéria-prima necessária, indicadores de produção aceitáveis, reserva de mercado, dentre muitos outros.

O interessante, na verdade, está no fato de que nunca se dá conta que a variável onde está embutida em todos esses parâmetros.

Não está claro como? Me acompanhe…

Vou usar o hidrogênio verde como estudo de caso, mesmo sabendo que o que pretendo mostrar aqui é compatível com muitas outras formas de geração de energia limpa.

HIDROGÊNIO VERDE OU DE BAIXO CARBONO

A Criação do Plano Nacional do Hidrogênio pelo Governo Federal em 2021 criou espaço para o desenvolvimento de vários projetos e estudos para a geração de hidrogênio limpo ou de baixo carbono.

Segundo a Empresa de Pesquisa Energética – EPE, novas aplicações e rotas de geração estão surgindo, abrindo potencial para uso dessa energia.

No Brasil, boa parte das empresas de O&G estão aproveitando oportunidades criadas por esse programa para impulsionar parcerias, como a da Petrobras com a UNIGEL e a da Raízen com a Yara, ambas para a produção de amônia verde.

E, através de parcerias ou não, o mercado está estudando estratégias de implementação de novas plantas geradoras.

LOCALIZAÇÃO É PARTE VITAL

Para os geradores de hidrogênio de baixo carbono, os custos de implementação de uma planta não se restringem a construção e montagem de equipamentos. Por mais incrível que pareça, eles também estão altamente relacionados à localização dessa planta. Por três motivos principais:

1. Acesso a uma fonte renovável de energia para alimentar uma rota de produção limpa ou certificável;

2. A forma de armazenamento e o tipo de transporte do hidrogênio produzido, que podem mudar em função da distância até o destino final e;

3. A busca e seleção dos melhores clientes potenciais. Àqueles que podem ser convertidos para consumir o hidrogênio produzido. Pode ser uma zona industrial, cluster de atividade comercial ou quaisquer grandes consumidores de energia aplicável.

Vamos conversar mais sobre este primeiro item.

ROTAS DE PRODUÇÃO

Segundo estudos da FGV Energia¹, as rotas de produção de hidrogênio certificável ou de baixo carbono demandam uma fonte de energia renovável para alimentar o processo de produção. E, é a mesma coisa para a matéria-prima que dá origem ao processo.

Sendo assim, estar longe da matéria-prima significa pagar caro para levar repetidamente todo o material para a planta de geração.

Da mesma forma, estar longe de acesso a fontes de energia renovável significa grandes investimentos em infraestrutura de transmissão.

Isso sem mencionar o aumento do risco de ruptura da cadeia de suprimentos, principalmente se estivermos falando de uma única fonte de suprimentos ou uma única via de transporte / transmissão.

Portanto, estudar bem a localização de toda a cadeia de suprimentos otimiza a decisão de onde deve-se posicionar os ativos de geração. Isso garante redução de custos na fase de investimento (CAPEX). Mas, essencialmente, na fase de operação (OPEX).

E o mais importante, deixei por último: quanto menor a necessidade de circulação de materiais, menor o custo em emissões atmosféricas. Afinal, esse é o objetivo, certo?

Falemos agora um pouco mais sobre a dinâmica dos itens 2 e 3 da nossa lista.

TRANSPORTE, ARMAZENAMENTO e DISTRIBUIÇÃO: CUSTOS x BENEFICIOS

Apenas para alinhar expectativas, a conjunção “mas” será utilizada muitas vezes para ilustrar a transição de custo-benefício. Me acompanhem no raciocínio:

Uma grande curiosidade em trabalhar com hidrogênio é que existem muitas formas de armazenar e transportar o combustível até o destino final. Mas, cada forma de armazenar pode influenciar significativamente a forma de transportar.

Visualizou o contraste? Legal. Vamos lá…

Nesse tipo de estudo, cada detalhe está associado a uma vantagem na linha de produção e, ao mesmo tempo, tem um custo específico. Por exemplo: se o hidrogênio for produzido e armazenado no formato gasoso, ele gera mais energia por m³ (vantagem!). Mas, tem que estar confinado em tanques especializados. Ouviu o alarme de custos soar?

O transporte pode ser feito por caminhão no estado em que se encontra armazenado. Boa notícia, não? Mas, a capacidade de carga desses caminhões é baixa, ou seja, é preciso fazer mais viagens para entregar, o que significa maior custo operacional.

Usando caminhões que resfriam o gás a temperaturas abaixo de -253ºC o volume por caminhão aumenta, mas o frete do caminhão custa mais caro…

Uma alternativa é a construção de dutos. Eles evitam os riscos rodoviários e garantem entregas contínuas, mas o custo de investimento para a instalação e o operacional para manutenção são um pouco maiores.

Por fim, há o transporte fluvial e marítimo que possuem processos similares ao transporte rodoviário com o bônus de maior capacidade de carga. Mas, necessitam de infraestrutura dedicada e rotas de navegação ainda escassas.

Recapitulando, isso tudo apenas para o armazenamento no formato gasoso, certo? Mas, existem outros exemplos.

Muitas outras formas de armazenamento e transporte podem ser adotadas. Veja o exemplo do estudo da FGV Energia comparando o transporte marítimo do hidrogênio armazenado na forma líquida versus carregado na estrutura molecular da amônia:

Existem muitas opções disponíveis. Mas, o que determina o melhor custo-benefício?

Resposta: a distância.

É claro que este não é o único fator. Mesmo assim, tem grande influência. Veja:

Para pequenas distâncias de distribuição, o uso de caminhões é bastante recomendado pelos especialistas já que a infraestrutura e o modelo de prestação de serviços são bem conhecidos. Mas, em um determinado ponto, esse benefício cai por terra se comparado à segurança do e resiliência transporte dutoviário. E, para grandes distâncias, os dois modais tornam-se inviáveis na conjuntura atual, deixando mais espaço para o transporte ferroviário e aquaviário (fluvial / marítimo).

A essa altura, imagino que esteja mais claro como essa análise é dependente de soluções de inteligência geográfica…

De volta para a inteligência Geográfica

Agora que esclarecemos os desafios, podemos listar algumas formas de usar inteligência geográfica para gerar formas inovadoras de análise.

1. Localização é sinônimo de eficiência

O local mais apropriado para uma planta de geração de hidrogênio é aquele que, ao mesmo tempo, está perto de: (1) fontes de matéria prima; (2) fontes de energia renováveis; (3) consumidores potenciais.

A melhor forma de encontrar esse local é usar sistemas de informação geográfica para:

a) Calcular a posição geográfica média e/ou mediana entre os parâmetros mencionados;

b) inserir a localização geográfica de candidatos e calcular qual ou quais deles estão mais aderentes ao escopo do projeto;

c) Simular cenários de aquisição de matéria-prima, produção e distribuição do hidrogênio produzido (incluindo as alternativas discutidas anteriormente) utilizando todos os modais disponíveis, com os seus devidos custos e benefícios associados e;

d) Compartilhar os melhores cenários simulados (planos A, B, C…) com times multidisciplinares e executivos de negócio para, baseado em dados, determinar a melhor alternativa.

2. A “Geografia das Coisas” evolui para versão única da verdade

Imagine o volume de informação necessária para trilhar todas as etapas que acabamos de ver. E isso apenas em momento de planejamento. Uma vez em estágio de produção, muito mais informação precisa ser estudada em conjunto.

Se você leu o artigo “Centro de Controle Operacional: Guia de gestão eficiente para operações críticas”, é possível que já esteja claro nesse momento que combinar informações de sistemas corporativos (como dados de produção, resultados de inspeção e serviços de manutenção, meio ambiente, infraestrutura interna e externa aos ativos, condições climáticas, incidentes) em um ambiente comum de visualização e análise torna a visão da realidade muito mais clara e que o melhor meio de fazer isso é através de um centro de controle com inteligência geográfica. Dessa forma, as decisões estarão respaldadas na interpretação de dados objetivos e não em opiniões.

Eu vou mostrar um exemplo simples que pode esclarecer melhor:
O mapa abaixo ilustra a distribuição geográfica das principais fontes de insumo para a geração de hidrogênio de baixo carbono:

(Fonte de dados: Empresa de Pesquisa Energética – EPE)

Em uma primeira vista já é possível imaginar alguns locais candidatos para uma planta de geração, não acha? E, talvez, sem esse mapa essa análise seria bem mais complexa.

Ao integrar e disponibilizar essas e todas as outras informações em um Centro de Controle com Inteligência Geográfica, é possível evoluir para a construção de um modelo de negócio respondendo a perguntas como essas abaixo:

  • Qual o modal(is) de menor custo para trazer o insumo? Rodoviário? Ferroviário?
  • Qual melhor traçado de conexão à subestação elétrica mais próxima?
  • Existes áreas protegidas no entorno do meu ativo planejado? E qual a densidade demográfica em um raio de 5 km?
  • O projeto da minha planta está adequado aos terrenos que estou prospectando?
  • Onde estão os meus consumidores potenciais? Qual o potencial de conversão de cada um?
  • Vale a pena levar o meu produto até eles? De que forma?

Visite o site e veja como construir o seu Centro de Controle com Inteligência Geográfica ou entre em contato conosco e conheça mais sobre as soluções ArcGIS.

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