A necessidade global por alternativas energéticas mais sustentáveis, associada à busca por maior independência e segurança energética, tem ampliado o interesse na produção de hidrogênio verde a partir de fontes renováveis, especialmente por meio da eletrólise da água. Essa tecnologia apresenta potencial estratégico para a integração de fontes renováveis, contribuindo para a viabilidade energética, econômica e ambiental de sistemas híbridos compostos por geração fotovoltaica e armazenamento em baterias (PV-BESS).

Nesse contexto, a eletrólise utilizando membrana de troca de prótons (PEM – Proton Exchange Membrane) destaca-se como uma alternativa eficiente, segura e tecnologicamente avançada, devido à sua capacidade de operar com maior flexibilidade e responder rapidamente às variações de disponibilidade energética. Entretanto, um dos principais desafios para a integração eficiente dessas tecnologias está relacionado à natureza intermitente e variável da geração solar fotovoltaica. As flutuações de potência ocasionadas pelas condições meteorológicas podem comprometer a estabilidade operacional do sistema, afetar a eficiência do processo de eletrólise e reduzir a vida útil dos eletrolisadores, impactando diretamente a produtividade e a viabilidade econômica da produção de hidrogênio.

Uma abordagem promissora para mitigar os efeitos da variabilidade da geração renovável consiste na integração de Sistemas de Armazenamento de Energia em Baterias (BESS). O BESS atua como um elemento de flexibilização energética, absorvendo excedentes de geração em períodos de alta disponibilidade solar e fornecendo energia ao eletrolisador durante períodos de baixa geração, permitindo maior estabilidade operacional, otimização do despacho energético e aumento da confiabilidade do sistema.

O dimensionamento e a operação otimizada de sistemas fotovoltaicos associados ao armazenamento em baterias (PV-BESS) têm demonstrado crescente viabilidade técnica e econômica, impulsionados pela evolução tecnológica, redução dos custos dos componentes e aprimoramento das estratégias de gerenciamento energético. Além disso, sistemas híbridos PV-BESS, operando em configurações conectadas à rede (on-grid) ou isoladas (off-grid), podem proporcionar maior continuidade no fornecimento de energia, segurança operacional, qualidade energética e redução de impactos ambientais, consolidando-se como alternativas relevantes no contexto da transição energética.

Dessa forma, este trabalho tem como objetivo desenvolver e avaliar uma arquitetura integrada e preditiva de gerenciamento energético para sistemas híbridos PV-BESS-H₂ destinados à produção de hidrogênio de baixo carbono. A arquitetura proposta será baseada na integração de modelos preditivos, inteligência de dados e estratégias de otimização, considerando variáveis climáticas, tarifárias e operacionais, com o propósito de maximizar a eficiência energética, a confiabilidade operacional e a viabilidade econômica do sistema em diferentes modos de operação, incluindo cenários on-grid e off-grid.

A pesquisa será desenvolvida por meio de uma abordagem quantitativa e experimental, fundamentada em modelagem matemática, simulação computacional, técnicas de inteligência artificial e métodos de otimização. O estudo buscará analisar, prever e otimizar a operação integrada da geração fotovoltaica, dos sistemas de armazenamento em baterias e da eletrólise da água para produção de hidrogênio de baixo carbono, contribuindo para o desenvolvimento de soluções inteligentes aplicadas ao planejamento e operação de sistemas elétricos com elevada participação de fontes renováveis.

Referências bibliográficas

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